CN101738612A - 用以辨识射频装置的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用以辨识射频装置之的系统及方法，其可辨识射频装置之的身份及位置。射频装置于接收到射频讯号时会产生响应讯号。该辨识系统包含复数个天线单元、一切换单元、一射频模块及一微控制单元。每一天线单元具有对应之的辨识区域。切换单元耦接至该复数个天线单元。微控制单元控制切换单元选取至少一天线单元，以发射射频模块所产生之的射频讯号，且依据该选取天线单元是否接收到响应讯号，来判断射频装置是否位于该选取天线单元之的对应辨识区域上，并于有接收到响应讯号后，辨识射频装置之的身份。

Description

用以辨识射频装置的系统及方法

技术领域

本发明涉及射频辨识技术，尤指一种可辨识一平面上的射频装置的身份及位置的辨识系统及方法。

背景技术

近年来，射频(radio frequency；RF)通讯技术已发展出多种近距离无线通讯上的应用，例如，在图1所示的平面计算机(Surface Computer)10中，将射频装置11(如手机、射频识别标签(radio frequency identification tag；RFIDtag)等)放在一显示面板12上，即可透过设置于显示面板12背部的射频模块13(包含天线与相关射频电路)与一计算机主机14进行通讯。不过，在此种应用中，计算机主机14若能得知射频装置11在显示面板12上的位置，就能提供更多样化的功能。例如，可将射频装置11内所存的照片经由计算机主机14的处理及传输，显示在显示面板12上射频装置11所在位置周围，供使用者检视；再例如，当显示面板12上有两个或两个以上的不同射频装置时，计算机主机14须知道其所在的位置，才得以辨识出在哪个位置上有哪个射频装置(亦即辨识射频装置的身份，如唯一识别码(UID))，而有助于进行后续的通讯。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用以辨识射频装置的系统及方法，可辨识射频装置的身份及位置。

为了解决以上技术问题，本发明提供了如下技术方案：

本发明提供一种辨识系统，用以辨识一射频装置的位置，该射频装置于接收到一射频讯号时会产生一响应讯号。该辨识系统包含：复数个天线单元，每一天线单元具有一对应的辨识区域；一切换单元，耦接至该复数个天线单元；一射频模块，耦接至该切换单元，用以产生该射频讯号；以及一微控制单元，耦接至该切换单元及该射频模块，用以控制该切换单元选取该复数个天线单元的至少一天线单元，以发射该射频模块所产生的该射频讯号；该微控制单元依据该选取天线单元是否接收到该响应讯号，来判断该射频装置是否位于该选取天线单元的对应辨识区域上。

本发明另提供一种辨识方法，用以辨识一射频装置的位置，该射频装置于接收到一射频讯号时会产生一响应讯号。该辨识方法包含：提供复数个天线单元，每一天线单元具有一对应的辨识区域；选取该复数个天线单元中的至少一天线单元；提供该射频讯号以经由该选取天线单元发射；以及依据该选取天线单元是否接收到该响应讯号，来判断该射频装置是否位于该选取天线单元的对应辨识区域上。

本发明另提供一种辨识系统，用以辨识一射频装置的身份及位置，该射频装置于接收到一射频讯号时会产生一响应讯号。该辨识系统包含：一面板，划分为复数个定位区域且具有一定位功能，以当该射频装置位于该面板上时，判断该射频装置位于哪一定位区域上；复数个天线单元，设置于该面板的同一侧，其中该面板的每一定位区域具有至少一对应的天线单元；一切换单元，耦接至该复数个天线单元；一射频模块，耦接至该切换单元，用以产生该射频讯号；以及一微控制单元，耦接至该面板、该切换单元及该射频模块，用以控制该切换单元选取该射频装置所在的定位区域所对应的天线单元，并控制该射频模块经由该选取天线单元发射该射频讯号；该微控制单元于该选取天线单元接收到该响应讯号时，辨识该射频装置的身份。

本发明另提供一种辨识方法，用以辨识一射频装置的身份及位置，该射频装置于接收到一射频讯号时会产生一响应讯号。该辨识方法包含：提供一具有定位功能的面板，其中该面板划分为复数个定位区域；藉由该面板判断该射频装置位于哪一定位区域上；设置复数个天线单元于该面板的同一侧，以使该面板的每一定位区域具有至少一对应的天线单元；提供该射频讯号以经由该射频装置所在的定位区域所对应的天线单元发射；以及于该射频装置所在的定位区域所对应的天线单元接收到该响应讯号时，辨识该射频装置的身份。

本发明采用的用以辨识射频装置的系统及方法，在射频装置接收到射频讯号时会产生响应讯号，从而辨识射频装置的身份及位置，实现了多样化的通讯功能。

附图说明

图1为一平面计算机的示意图。

图2为本发明的辨识系统的一实施例的示意图。

图3为本发明的辨识系统的一较佳实施例的示意图。

图4系显示图3的辨识系统执行射频装置的辨识的实例。

图5为本发明的辨识方法的一实施例的流程图。

图6为本发明的辨识方法的另一实施例的流程图。

【主要组件符号说明】

10：平面计算机

11、24、25、41～45：射频装置

12：显示面板

13：射频模块

14：计算机主机

20：辨识系统

201～209：天线单元

210：中心点

211、212、213：环状天线

22：切换单元

23：射频模块

231：功率放大器

232：射频电路

233：微控制单元

26：平面

50～54：辨识方法的一实施例的流程

60～64：辨识方法的另一实施例的流程

具体实施方式

图2为本发明的辨识系统20的一实施例的示意图，其包含复数个天线单元(图中以九个天线单元201～209为例，然而个数不以此为限)、一切换单元22、一射频模块23及一微控制单元(MCU)233。辨识系统20可辨识一平面26上的射频装置的身份及位置。该射频装置可为射频识别标签(RFID tag)、手机或其它具有射频识别(RFID)功能的可携式电子装置，如数字相机、个人数字助理(PDA)、MP3播放器等。天线单元201～209设置于平面26的同一侧(图2中以数组形式排列于平面26下方，然而排列方式不以此为限)。射频模块23包含一射频电路232以及一功率放大器231。射频电路232耦接于微控制单元233；功率放大器231则耦接于微控制单元233、射频电路232及切换单元22。微控制单元233耦接至切换单元22，用以控制切换单元22切换至天线单元201～209的至少一天线单元。切换单元22不同时切换至任二个相邻天线单元，以避免相邻天线单元同时进行讯号传收时互相干扰。例如，若要使每一天线单元都被切换到一次，除了可依序从天线单元201至209一个一个切换外，亦可先切换至天线单元201、203、205、207、209，再切换至天线单元202、204、206、208，如此可数个天线单元同时运作，而又不互相干扰。

微控制单元233可控制射频电路232以产生一射频讯号，功率放大器231则用来放大该射频讯号，并将放大后的射频讯号提供至切换单元22。切换单元22将该放大后的射频讯号送至由微控制单元233选取的天线单元，以将此放大后的射频讯号发射出去，并以感应耦合(inductive coupling)的方式侦测平面26上是否有射频装置的存在。更详细地说，当平面26上有射频装置接收到此放大后的射频讯号时，会产生一响应讯号，响应讯号再被原发射射频讯号的天线单元接收，经由射频电路232判断后确定侦测到该射频装置。当射频装置被侦测到时，代表该射频装置位于目前被选取的天线单元的一辨识区域上。亦即，每一天线单元在平面26上具有一对应的辨识区域，这些辨识区域涵盖整个平面26，因此，射频辨识系统20可依据哪一个或哪些天线单元可侦测到射频装置(亦即有接收到响应讯号)，来判断射频装置位于平面26的哪个位置，并且在侦测到射频装置时，藉由所接收的响应讯号的内容(或者射频装置后续所传送的信息)，来辨识射频装置的身份。进一步言，由于天线单元的辨识区域可能会重迭，因此，当有两个或以上的天线单元都可侦测到同一个射频装置时，可判断该射频装置位于这些天线单元的辨识区域的交集区域上，如此可更精确辨识射频装置在平面26上的位置。

在一较佳实施例中，图2的每一天线单元包含复数个不同大小的环状天线，如图3所示(图中以每一天线单元包含三个环状天线211、212及213为例，然而天线的个数及形状并不以此为限)。该些环状天线具有一相同的中心点210。微控制单元233可控制切换单元22切换至任一天线单元的任一环状天线，以将射频模块23所产生的射频讯号经由该环状天线发射出去，来侦测平面26上的射频装置。当该环状天线接收到射频装置所产生的响应讯号时，则经由射频电路232判断后确定侦测到该射频装置。当射频装置被侦测到时，代表该射频装置落于目前被选取的环状天线的一可侦测范围内，因此可以据此推算射频装置与中心点210间的距离(例如，距离中心点210的15～25公分的范围)。就同一个天线单元而言，该可侦测范围随着环状天线的大小而改变，当环状天线越大，可侦测范围越远离中心点210，反之则愈近。因此，当一天线单元可侦测到射频装置时，可进一步藉由其所包含的复数个环状天线中，哪一环状天线有侦测到射频装置，来估计射频装置到中心点210的距离，以更精确辨识射频装置的位置。不过，由于同一天线单元中，不同大小的环状天线的可侦测范围可能重迭(例如，环状天线211的可侦测范围为距离中心点210的0～15公分的范围而环状天线212的可侦测范围为距离中心点210的10～25公分的范围)，造成平面26的同一位置上的射频装置同时有同一天线单元的两个以上的环状天线可侦测到，此时便会依据可侦测到射频装置的最小环状天线的可侦测范围，来估计射频装置与中心点210间的距离。例如，如图3所示，射频装置24可同时被环状天线212及213侦测到，因而射频装置24至中心点210的距离由较小的环状天线212的可侦测范围来决定；射频装置25可同时被环状天线211及212侦测到，因而射频装置24至中心点210的距离由较小的环状天线211的可侦测范围来决定。

在此较佳实施例中，由于微控制单元233可控制功率放大器231放大射频讯号时所使用的功率强度，所以就可侦测到平面26上的射频装置的天线单元而言，射频装置与其环状天线的中心点210间的距离，除了可依据该天线单元中可侦测到射频装置的最小环状天线来估计，更可进一步依据该最小环状天线在侦测到射频装置时所使用的最小功率强度，来更精确地估计。就任一环状天线而言，当其发射的射频讯号的功率越大时，其可侦测范围就会往环状天线的外部及内部延伸(亦即，同时往远离中心点210及接近中心点210的方向延伸)，此较佳实施例即利用此特性来更精确估计射频装置与中心点210间的距离。在此较佳实施例中，每一天线单元的复数个环状天线配置成：当可侦测到射频装置的最小环状天线为天线单元本身的最小环状天线(即环状天线211)，则射频辨识系统20将判断射频装置可能位于其内部或外部；当可侦测到射频装置的最小环状天线为天线单元的其它环状天线(即环状天线212、213)，则射频装置位于其外部；而且天线单元本身的最小环状天线(即环状天线211)够小，以使得位于其内部的射频装置在功率放大器231使用最小的功率强度下，就能被侦测到。实作上，以图3的天线单元为例，只要最小的环状天线211够小，以及环状天线211、212及213的大小相差不要太多(亦即天线的排列较为紧密)，就能实现上述的配置方式。因此，在此种环状天线的配置下，就天线单元中可侦测到射频装置的最小环状天线而言，其可侦测到射频装置的功率强度越小，代表射频装置离中心点210越近，反之则越远。

因此，在图3的较佳实施例中，若有两个或以上的天线单元可侦测到射频装置，就能利用射频装置与这些天线单元的中心点的距离，来做精确定位，如此在平面26上同时有多个射频装置时，可有效帮助辨识。例如，在图4中，平面26上有五个射频装置41～45(身份分别为A～E)待辨识其位置及身份；天线单元204可侦测到射频装置41，且其可侦测到射频装置41的最小环状天线即为天线单元204本身的最小环状天线，因此可判断射频装置41位于天线单元204的中心区域，且辨识其身份为A；射频装置42与43可被天线单元202与205侦测到，而藉由切换环状天线及发射功率，可以得知射频装置42离天线单元202的中心点较近以及射频装置43离天线单元205的中心点较近，并且进一步辨识出射频装置42为B而射频装置43为C；射频装置43与44可同时被天线单元205侦测到，而藉由得知射频装置43亦可被天线单元202侦测到以及射频装置44亦可被天线单元208侦测到，可进一步区别出射频装置43位于天线单元205的上半区域，而射频装置44位于天线单元205的下半区域，并且辨识出射频装置44为D；射频装置45可被天线单元205、206、208及209侦测到，藉由侦测射频装置45与各天线单元的中心点的距离，可判断射频装置45大致位于四个天线单元205、206、208及209的交界处，且离天线单元209最近，并且可以辨识出射频装置45为E。

在第2与3图的实施例中，由于辨识系统20可辨识平面26上的射频装置的位置，因此，若平面26为一显示面板且耦接至微控制单元233，则当微控制单元233判断射频装置并未处在天线收发效率较好的位置时，可控制该显示面板显示一或多个天线收发效率较好的区域，以指示使用者将该射频装置移至所显示的区域，以提高通讯效率。此时射频装置位于该显示面板上，且每一天线单元各自的辨识区域为该显示面板的一部分，其中一较佳的实施例为，该些辨识区域涵盖整个显示面板。天线收发效率较好的区域依所使用的天线单元种类与形态而定。例如，在图3中，天线单元为环状天线，因此天线收发效率较好的区域为环状天线的中心区域；当有一天线单元可侦测到射频装置，且该射频装置与该天线单元的中心点的距离过大时，代表该射频装置未在该天线单元的中心区域，此时微控制单元233即控制该显示面板显示任一天线单元的中心区域，以指示使用者将该射频装置移至该任一天线单元的中心区域。

在另一较佳实施例中，图2的平面26本身具有定位能力，如触控面板，且划分为复数个定位区域，而每一定位区域具有至少一对应的天线单元，例如，距离该定位区域较近的一或多个天线单元。因此，对于平面26上的射频装置，辨识系统20可先藉由平面26的定位能力，判断该射频装置位于哪个定位区域，接着再启动该定位区域所对应的天线单元，发射射频讯号至射频装置，并在收到射频装置所发出的响应讯号后，辨识该射频装置的身份。藉由以上方式，辨识系统20便可辨识平面26上的射频装置的身份及位置。

在此另一较佳实施例中，平面26可为一触控显示面板，并耦接至微控制单元233，以同时提供定位及显示功能。当辨识系统20判断射频装置所在的定位区域并非天线收发效率较好的区域时，微控制单元233控制该触控显示面板显示一或多个天线收发效率较好的区域，以指示使用者将该射频装置移至所显示的区域，以提高通讯效率。

在前述各实施例中，辨识系统可作为射频装置与计算机主机间或射频装置彼此间的沟通平台，藉由在平面上辨识出射频装置的位置及身份，除了可提高通讯效能，亦可衍生其它多种应用，例如前面所提及的平面计算机。

图5为本发明的辨识方法的一实施例的流程图，其用以辨识一平面上的射频装置的身份及位置。该射频装置于接收到一射频讯号时会产生一响应讯号。该辨识方法包含下列步骤：

步骤50：提供复数个天线单元，每一天线单元具有一对应的辨识区域。

步骤51：选取该复数个天线单元中的至少一天线单元。

步骤52：提供该射频讯号以经由该选取天线单元发射。

步骤53：依据该选取天线单元是否接收到该响应讯号，来判断该射频装置是否位于该选取天线单元的对应辨识区域上。

步骤54：在有接收到该响应讯号时，辨识该射频装置的身份。

步骤50中，该射频装置位于一平面上，且该复数个天线单元设置于该平面的同一侧，例如以数组形式排列于该平面下方。步骤51中，不同时选取任二个相邻的天线单元。

在一较佳实施例中，步骤51所选取的天线单元包含复数个环状天线，且具有一相同的中心点。步骤53更包含：依据可接收到该响应讯号的一最小环状天线及其所发射的该射频讯号的最小功率强度，来估测射频装置与该中心点的距离，以更精确定位射频装置。

在此较佳实施例中，该射频装置位于一显示面板上，且天线单元所对应的辨识区域为该显示面板的部分区域，而该辨识方法更包含下列步骤(图未显示)：当射频装置与该中心点的距离显示射频装置未在该选取天线单元的中心区域时，控制该显示面板显示该选取天线单元的中心区域，以指示使用者将射频装置移至所显示的区域，如此可提高环状天线的收发效率。

图6为本发明的辨识方法的另一实施例的流程图，其用以辨识射频装置的身份及位置。该射频装置于接收到一射频讯号时会产生一响应讯号。该辨识方法包含下列步骤：

步骤60：提供一具有定位功能的面板，其中该面板划分为复数个定位区域。

步骤61：藉由该面板判断该射频装置位于哪一定位区域上。

步骤62：设置复数个天线单元于该面板的同一侧，以使该平面的每一定位区域具有至少一对应的天线单元。

步骤63：提供该射频讯号以经由该射频装置所在的定位区域所对应的天线单元发射。

步骤64：于该射频装置所在的定位区域所对应的天线单元接收到该响应讯号时，辨识该射频装置的身份。

若该面板系一触控显示面板，则该辨识方法更包含下列步骤(图未显示)：当射频装置所在的定位区域并非任一天线单元的收发效率最高的区域时，控制该触控显示面板显示任一天线单元的收发效率最高的区域，以指示使用者将射频装置移至所显示的区域。

以上所述系利用较佳实施例详细说明本发明，而非限制本发明的范围。凡熟知此类技艺人士皆能明了，可根据以上实施例的揭示而做出诸多可能变化，仍不脱离本发明的精神和范围。

Claims (19)

1.一种辨识系统，用以辨识一射频装置的位置，该射频装置接收到一射频讯号时会产生一响应讯号，其特征在于，该辨识系统包含：

复数个天线单元，每一天线单元具有一对应的辨识区域；

一切换单元，耦接至该复数个天线单元；

一射频模块，耦接至该切换单元，用以产生该射频讯号；以及

一微控制单元，耦接至该切换单元及该射频模块，用以控制该切换单元选取该复数个天线单元的至少一天线单元，以发射该射频模块所产生的该射频讯号；该微控制单元依据该选取天线单元是否接收到该响应讯号，来判断该射频装置是否位于该选取天线单元的对应辨识区域上。

2.如权利要求1所述的辨识系统，其特征在于，该射频装置为具有射频识别功能的一可携式电子装置。

3.如权利要求1所述的辨识系统，其特征在于，该射频模块包含：

一射频电路，耦接于该微控制单元，受该微控制单元的控制而产生该射频讯号；以及

一功率放大器，耦接于该射频电路与该切换单元，用以放大该射频讯号，并将放大后的射频讯号提供至该选取天线单元。

4.如权利要求1所述的辨识系统，其特征在于，该复数个天线单元个别包含复数个不同大小的环状天线，且具有一相同的中心点；该微控制单元依据该复数个环状天线中可接收到该响应讯号的一最小环状天线，来估测该射频装置与该中心点的距离。

5.如权利要求4所述的辨识系统，其特征在于，该微控制单元更依据该最小环状天线所发射的该射频讯号的最小功率强度，来估测该射频装置与该中心点的距离。

6.如权利要求4所述的辨识系统，其特征在于，该射频装置位于一显示面板上，且该对应的辨识区域系该显示面板的部分区域，耦接至该微控制单元，其中当该射频装置经判断未在该选取天线单元的一中心区域时，该微控制单元控制该显示面板显示该选取天线单元的该中心区域，以指示一使用者将该射频装置移至该中心区域。

7.如权利要求1所述的辨识系统，其特征在于，该射频装置位于一平面上，且该复数个天线单元设置于该平面的同一侧。

8.如权利要求1所述的辨识系统，其特征在于，该微控制单元更于接收到该响应讯号后，辨识该射频装置的身份。

9.一种辨识方法，用以辨识一射频装置的位置，该射频装置接收到一射频讯号时会产生一响应讯号，其特征在于，该辨识方法包含：

提供复数个天线单元，每一天线单元具有一对应的辨识区域；

选取该复数个天线单元中的至少一天线单元；

提供该射频讯号以经由该选取天线单元发射；以及

依据该选取天线单元是否接收到该响应讯号，来判断该射频装置是否位于该选取天线单元的对应辨识区域上。

10.如权利要求9所述的辨识方法，其特征在于，该射频装置为具有射频识别功能的一可携式电子装置。

11.如权利要求9所述的辨识方法，其特征在于，该选取天线单元包含复数个环状天线，且具有一相同的中心点；该射频装置与该中心点的距离，依据该复数个环状天线中可接收到该响应讯号的一最小环状天线来估测。

12.如权利要求11所述的辨识方法，其特征在于，该射频装置与该中心点的距离更依据该最小环状天线所发射的该射频讯号的最小功率强度来估测。

13.如权利要求9所述的辨识方法，其特征在于，该射频装置位于一显示面板上，且该对应的辨识区域系该显示面板的部分区域，该辨识方法更包含：

当该射频装置经判断未在该选取天线单元的一中心区域时，控制该显示面板显示该选取天线单元的该中心区域，以指示一使用者将该射频装置移至该中心区域。

14.如权利要求9所述的辨识方法，其特征在于，该射频装置位于一平面上，且该复数个天线单元设置于该平面的同一侧。

15.如权利要求9所述的辨识方法，其特征在于，更包含有：

当接收到该响应讯号时，辨识该射频装置的身份。

16.一种辨识系统，用以辨识一射频装置的身份及位置，该射频装置接收到一射频讯号时会产生一响应讯号，其特征在于，该辨识系统包含：

一面板，划分为复数个定位区域且具有一定位功能，以当该射频装置位于该面板上时，判断该射频装置位于哪一定位区域上；

复数个天线单元，设置于该面板的同一侧，其中该面板的每一定位区域具有至少一对应的天线单元；

一切换单元，耦接至该复数个天线单元；

一射频模块，耦接至该切换单元，用以产生该射频讯号；以及

一微控制单元，耦接至该面板、该切换单元及该射频模块，用以控制该切换单元选取该射频装置所在的定位区域所对应的天线单元，并控制该射频模块经由该选取天线单元发射该射频讯号；该微控制单元于该选取天线单元接收到该响应讯号时，辨识该射频装置的身份。

17.如权利要求16所述的辨识系统，其特征在于，该射频装置为具有射频识别功能的一可携式电子装置。

18.如权利要求16所述的辨识系统，其特征在于，该射频模块包含：

一射频电路，耦接于该微控制单元，受该微控制单元的控制而产生该射频讯号；以及

一功率放大器，耦接于该射频电路与该切换单元，用以放大该射频讯号，并将放大后的射频讯号提供至该选取天线单元。

19.如权利要求16所述的辨识系统，其特征在于，该面板系一触控显示面板，当该射频装置所在的定位区域并非任一天线单元的收发效率最高的区域时，该微控制单元控制该触控显示面板显示任一天线单元的收发效率最高的区域，以指示一使用者将该射频装置移至所显示的区域。

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