CN103004015A - 天线配置方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及数据传输领域。一种形式中，本发明涉及在包括负载和/或天线的各种设备之间，传输和/或接收数据调制信号。另一种形式中，本发明涉及转发器(标签)领域，例如射频识别设备(RFID)，询问器设备/系统，以及在标签和询问器之间的数据传输。本发明利用天线设计缓解了标签耦合。

Description

天线配置方法和装置
技术领域
本发明涉及数据传输领域。
一种形式中，本发明涉及在包括负载和/或天线的各种设备之间，传输和/或接收数据调制信号。
另一种形式中，本发明涉及转发器(标签)领域，例如射频识别设备(RFID)，询问器设备/系统，以及在标签和询问器之间的数据传输。
以下方便地描述了涉及在RFID标签和询问器之间的传输的发明，然而应该理解，本发明并不仅限于此使用。
背景技术
整个说明书中，单数形式使用的术语“发明人”可以被认为是本发明的一个(单数)发明人或者多于一个(复数)发明人。
标签的一种通常使用是将标签粘附在某个项目上，因此该项目可以被追踪，和/或有关该项目的信息可以在需要的时候被查询。使用这种标签的一种情况是用于邮政项目，例如包裹、箱子和/或信封。在这种情形下，常常背面具有粘合剂的标签被粘附在例如箱子的项目上。发明人已经观察到，多个箱子通常共同存在一个区域、卡车或传送带上，因此当进行特定标签的查询时，存在多个项目同样靠近正在被查询的标签。当至少两个箱子彼此靠近时，这就会产生问题。位于一个项目上的标签可能与另一个项目上的另一个标签靠近接触。注意到这样的话，标签的顶侧(不是粘合侧)彼此面对。如果这种情况发生，已经观察到，标签可能有效地相互影响并且实际上相互干扰，或者甚至抵消相互的回应。已经确定了，当相对接近地将两个标签放置在一起时，组合标签的共振频率接近或等于标签回应频率。
例如，使用中的某些标签生成大约15.5MHz的回应。典型的单独可堆叠标签具有25MHz或更高的共振频率。共振频率是RFID芯片(寄生)电容、标签天线寄生电容和标签天线电感的函数。因为两个标签被靠近地放在一起，所以组合标签的共振频率降低到单独标签的共振频率以下。这种共振频率的降低是由于互感和标签之间的附加寄生电容。特别是如果初始天线电感相对足够高，且标签被放置得相对足够接近，那么“组合”标签的共振频率在标签回应频率或者接近回应频率结束。
在这种情况下，已经观察到来自一个标签的回应信号将耦合到其他标签。如果标签回应频率处于组合标签的共振频率，那么这种耦合将非常强。通过生成改变的磁场来回应标签。因此，任意其他位置接近的标签将产生相反的磁场。如果标签之间的耦合相对强，那么回应标签所生成的磁场将实际上被其他标签降低或抵消。因此，发明人已经认识到在某些应用中，标签回应可以变弱，并且因此难以接收。
一种解决方案是从标签回应频率中移除共振频率。然而，这通常不现实。发明人已经认识到，降低标签之间的耦合是可能的，由此增加组合标签的共振频率使其远离回应频率，例如通过降低：
●单独的标签天线电感
●单独的标签天线寄生电容
●组合标签的互感，和/或
●标签之间的寄生电容
单独的标签电感可以通过以下降低：
●利用较少的标签天线匝——产生较小的收集面积，因此减少标签操作范围
●或者具有较少匝的较大标签
然而，这些替代方案中没有一个是可以被接受的。
可以通过在天线匝之间增加间隙来减少单独的标签寄生电容。这会减小收集面积，因此减小标签的操作范围，其同样是不可以被接受的。
可以通过保持标签分离来减少标签之间的寄生电容和互感；然而这不现实，因为不可能总是控制项目的方向和位置，特别是邮政项目，因此这个提议不适于全部的应用。
在其他应用中，粘附标签的项目，例如赌场芯片，具有相对浅的凹槽，其被提供以便容纳标签使其离赌场芯片的外部边缘有一定距离。这阻止了标签、天线和将粘附标签的项目的设计。
可以理解的是，本说明书中讨论的文档、设备、动作或者知识被包括来解释本发明的内容。进一步地，由于发明人的实现和/或发明人对于某个相关技术问题的识别，进行了贯穿整个说明书的讨论。此外，任何讨论材料，例如本说明书中的文档、设备、动作或知识被包括来根据发明人的知识和经验解释本发明的上下文，并且因此，任何这种论述不应该被认为是承认任何材料形成在澳大利亚或者其他地方在本公开和权利要求的优先权日或之前的部分现有技术基础或者相关技术的公知常识。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种改进的标签和/或数据传输方法。
本发明的另一个目的是减少与相关技术相关的至少一个缺点。
这里所述的实施例的一个目的是克服或者减少相关技术系统的至少一个上述显著的缺点，或者至少提供相关技术系统的有用的替代方案。
这里描述的实施例的第一方面提供一种包括天线的标签，该天线具有第一配置的第一部分，以及第二配置的第二部分，第一配置与第二配置不相同。
这里描述的实施例的另一个方面提供一种标签，其包括具有第一配置的天线，使得当与具有第二配置的天线的另一个标签面对面方向放置时，第一配置不是第二配置的镜像。
这里描述的实施例的还有另一个方面提供一种通信系统，其包括具有第一天线的第一设备，具有第二天线的第二设备，第一和第二天线中的至少一个包括具有第一配置的第一部分以及具有第二配置的第二部分，第一配置与第二配置不相同。
这里描述的实施例的另一个方面提供一种方法，其用于减少在第一天线和第二天线之间的干扰，该方法包括提供具有第一形状的第一天线，提供具有第二形状的第二天线，第一形状与第二形状不相同。
这里描述的实施例的另一个方面提供一种配置天线的方法，适于减少与另一个天线的互耦，该方法包括配置该天线以具有相对不对称的形状。
这里所述的实施例的另一个方面提供一种配置适于用于标签的天线的方法，该方法包括提供具有第一配置的第一天线，当与第二配置的另一个天线面对面方向放置时，第一配置不是第二配置的镜像。
其他方面和优选形式在本说明书中被公开和/或在所附权利要求中被定义，形成本发明说明书的一部分。
实质上，本发明的实施例基于意识到相对非对称天线设计可以被用于减小标签耦合。这样，本发明意欲提供一种具有至少两部分的天线，第一部分具有第一形状，第二部分具有与第一形状不相同的第二形状。在一个实施例中，第一部分不是不相同的第二部分的镜像。在另一个实施例中，第一和第二部分可以具有大致相似的面积，但是仍然具有不同的形状。
优选地，缺乏对称性是相对于至少两个轴。
此外，提供具有第一形状的第一天线的一个标签，以及具有第二形状的第二天线的另一个标签，第一和第二形状的天线具有彼此不同的形状，已经评述过用于减少不想要的标签耦合。一种形式中，如果数个/多个标签具有不同(甚至随机)形状的天线，那么引起干扰的耦合将被减少。还已经被确认，在一个天线和另一个天线之间的相对小的形状差别也足够减少标签之间的干扰。
本发明提供的优点包括以下：
●降低在相邻天线之间的耦合；
●一个天线相对于另一个天线增加位置不敏感性；
●使多个标签/天线能够被相对接近或者在禁闭的情况/应用中使用；
●减少项目需要凹槽来容纳标签的需要。
在整个说明书中，“标签”的意思是包括但不限于RFID设备，其包括位于在衬底(镶嵌)上携带的电源、传输和/或接收天线上的微芯片，且通过感应场或通过电池对其进行外部供电。它还包括令牌、插入物、转发器、芯片、标号、识别设备、徽章、入口、镶嵌物、票、无线存储器或任何其他形式的识别设备，且可以被采用能够识别的任意技术来表现。例如，标签可以是RFID标签。在另一个例子中，但不限于，识别设备可以是ASIC、其他的微芯片、具有相关天线组件的ASIC、或者不具有芯片的天线，其中电子电路包括在印刷的天线结构中，提供设备智能、逻辑装置的天线或者是调谐天线。
本发明的实施例的进一步的应用范围将通过以下给出的详细说明而变得清晰。然而应该理解，详细说明和特定示例，虽然表示本发明的优选实施例，但仅仅是通过示例方式给出，因为在本公开的实质和范围内的各种变化和修改，对于本领域技术人员而言，通过此详细说明而变得清晰。
附图说明
通过参考以下实施例的说明，结合相应附图，对于相关领域的技术人员而言，可以更好地理解本申请的优选实施例的和其他的实施例的进一步的公开、目的、优点和方面，这仅仅是以示例方式给出的，因此这里所公开的内容并不是限制性的，并且其中：
图1示出了现有技术的对称的标签；
图2示出了根据本发明实施例的非对称天线设计；
图3示出了根据本发明另一个实施例的另一个非对称天线设计；
图4示出了两个重叠的现有技术的天线；
图5示出了根据本发明实施例的两个重叠简化的非对称天线；以及
图6示出了根据本发明另一个实施例的另一个两个重叠简化的可选非对称天线。
具体实施方式
图1示出了现有技术标签10。天线11具有相对对称的形状，至少围绕一个轴对称。当图1中所示的现有技术标签10与另一个相似标签面对面关系放置时，标签的定位可以如图4中所示。在图4中，尽管每个标签天线40和41(分别用虚线和实线表示)是由多个匝组成的，为了便于对本发明的理解，这些匝在图4中被表示为单独的一条线(实线或虚线)。同样为了清晰，天线40和41已经被描绘得略微错开，使得每个天线的形状可以被辨识。可以看出，当两个天线彼此面对面放置时，一个标签40的天线与另一个标签的天线41对齐。使用对称天线设计的标签可以被对齐，使得一个标签天线直接地或接近地位于下一个标签天线的顶部。这意味着，两个标签的天线匝重叠并且因此彼此非常接近。操作中，这引起在天线40和41之间的高互感和高寄生电容，并且因此引起干扰。
图2和3显示了根据本发明的天线设计20和30的示例。天线被定形为使得当与相似形状的相应天线面对面放置时，降低了干扰。这在图5和6中被示出。
图5显示了两个重叠简化的非对称天线50和51。这些天线50和51被示出为面对面(顶侧对顶侧，或者底侧对底侧)。同样，为了简化，这些天线已经被描绘得略微错开。与图1和4中示出的对称天线不同，根据本发明的天线，当面对面放置时，不是大致彼此对齐的。也就是，提供至少一个区域52，在该区域中天线没有重叠。这引起天线之间的互感和寄生电容降低。换句话说，根据本发明的天线形状被配置为这样的形状，使得两个天线50和51不能被布置使得天线匝大致被彼此覆盖或者对齐。可以说，本发明的天线配置提供非对称的天线形状。
图6显示了两个重叠简化的可选非对称天线60和61的另一示例。同样，天线被示出为面对面对齐。同样，天线被定形为使得提供区域62，在该区域中天线没有重叠。
在根据本发明的标签被粘贴在包括箱子的项目上的应用中，箱子可以被存储，使得标签完全地或接近地对齐，并且接触或几乎接触，面对面，顶侧对顶侧，或者底侧对底侧。在这种状态中，已经发现，在现有技术中，在标签之间有相对强的耦合并由此具有弱的回应的可能性，而在本发明中，使用具有不同形状天线的标签，和/或非对称的天线设计，标签之间的耦合将被降低。
解决这个问题的方案，也就是我们想要的专利，是使用非对称标签天线设计。在本应用中，标签被粘贴在包括箱子的项目上。箱子可以被存储，使得标签完全地或接近地对齐，并且接触或几乎接触，顶侧对顶侧。在这种状态下，在标签之间有很强的耦合，并且由此具有弱的回应的可能性。如果使用非对称天线设计，那么标签之间的耦合将被降低。
本发明至少可应用于RFID天线。
结合特定实施例描述了本发明的同时，应该理解它能够进行进一步的修改。本申请意欲覆盖大体上遵循本发明的原则的本发明的任何变型使用或者适应性修改，包括偏离本公开的内容，例如本发明所属领域的技术人员的公知的或者惯用手段，和例如可以被应用到之前提到的基本特征的内容。
因为本发明可以被实施为各种形式，而不偏离本发明的基本特征的实质，应该理解，以上描述的实施例除非另有描述，并不限制本发明，然而应该广泛地限制在所附权利要求中定义的本发明的实质和范围之内。所述实施例被认为仅是作为示例性的，而不是限制性的全部方面。
各种修改和等同设置意欲被包括在本发明和所附权利要求的实质和范围中。因此，特定实施例是被理解为多种方式的示例，其中本发明的原则可以被实现。在权利要求中，功能性装置(means-plus-function)条款意欲覆盖执行所定义功能的结构，并且不仅有结构等同物，还有等同结构。例如，尽管直钉和螺钉可能不是结构等同，直钉采用圆柱形表面以便将木制品固定在一起，而螺钉采用螺旋形表面以便将木制品固定在一起，在紧固木制品的情况中，直钉和螺钉是等同结构。
在本说明书中使用的“comprises/comprising(包括)”和“includes/including(包括)”是用来说明所出现的规定特征、整体、步骤或部件，而不是排除出现或增加一个或多个其他特征、整体、步骤、组件或其组合。因此，除非上下文明确要求，在整个说明书和权利要求中，术语“comprise(包括)”、“comprising(包括)”、“includes(包括)”、“including(包括)”等是被限制在所包括的含义中，与排除的或者穷尽的含义相反；也就是说，“包括但不限于”的含义。

Claims (17)

1.一种包括天线的标签，
所述天线具有第一部分和第二部分，第一部分具有第一配置，第二部分具有第二配置，所述第一配置与所述第二配置不相同。
2.如权利要求1所述的标签，其中所述第一部分和所述第二部分被围绕轴设置。
3.如权利要求1或2所述的标签，其中所述第一部分和所述第二部分围绕至少两个轴相对非对称。
4.如权利要求1、2或3所述的标签，其中所述配置是形状和/或面积。
5.一种包括具有第一配置的天线的标签，使得当与具有第二配置的天线的另一个标签面对面方向放置时，所述第一配置不是所述第二配置的镜像。
6.如权利要求5所述的标签，其中在多个天线方向上，所述第一配置不是所述第二配置的镜像。
7.如权利要求6所述的标签，其中在所有方向上，所述第一配置不是所述第二配置的镜像。
8.如权利要求1至7中的任一项所述的标签，其中所述标签是RFID标签。
9.一种通信系统，包括：
具有第一天线的第一设备，
具有第二天线的第二设备，
所述第一天线和所述第二天线中的至少一个具有第一部分和第二部分，第一部分具有第一配置，第二部分具有第二配置，所述第一配置与所述第二配置不相同。
10.如权利要求9所述的系统，其中所述第一部分和所述第二部分围绕轴设置。
11.如权利要求9或10所述的系统，其中所述第一部分和所述第二部分围绕至少两个轴相对非对称。
12.如权利要求9、10或11所述的系统，其中所述配置是形状和/或面积。
13.一种减少在第一天线和第二天线之间的干扰的方法，所述方法包括：
提供第一形状的所述第一天线，
提供第二形状的所述第二天线，
所述第一形状与所述第二形状不相同。
14.一种配置天线适于减少与另一天线的互耦的方法，所述方法包括配置所述天线以具有相对不对称的形状。
15.一种配置适于用于标签的天线的方法，该方法包括以下的步骤：提供具有第一配置的天线，使得当与第二配置的另一天线面对面方向放置时，所述第一配置不是所述第二配置的镜像。
16.一种如这里所公开的方法。
17.一种如这里所公开的装置、天线、标签、系统和/或设备。
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