CN105224895A - 射频识别读取装置 - Google Patents

Abstract

一种射频识别读取装置，包括多个天线、开关模块、同轴缆线与读取器。开关模块电性连接所述多个天线。同轴缆线电性连接开关模块。读取器通过同轴缆线传送直流电压、控制信号与射频信号至开关模块。开关模块利用直流电压与控制信号产生操作电压。此外，开关模块利用控制信号从所述多个天线中选择一个作为预设天线，并利用射频信号驱动预设天线。

Description

射频识别读取装置

技术领域

本发明是有关于一种读取装置，且特别是有关于一种射频识别读取装置。

背景技术

近年来，射频识别(radiofrequencyidentification，简称RFID)技术广泛地应用在各种领域中，例如：物流管控、车辆自动识别、商店防盗以及动物监控等。此外，射频识别技术主要是利用读取装置扫描目标物上的RFID标签，以藉此辨别、追踪与确认目标物的状态。在操作上，读取装置中的读取器会通过多个开关模块切换至不同的天线，以藉此扫描不同区域内的RFID标签。

一般而言，现有读取装置中的读取器大多是利用通用输入输出(GeneralPurposeInput/Output，简称GPIO)接口来传送开关模块所需的控制信号与操作电压，之后再通过扇出盒(fan-outbox)将控制信号与操作电压分别传送至各个开关模块。因此，现有读取装置往往具有较为复杂的布局走线。

发明内容

本发明提供一种射频识别读取装置，通过同轴缆线传送射频信号以及开关模块所需的直流电压与控制信号。藉此，将可降低射频识别读取装置的布局走线的复杂度。

本发明的射频识别读取装置，包括多个天线、开关模块、同轴缆线与读取器。开关模块电性连接所述多个天线。同轴缆线电性连接开关模块。读取器通过同轴缆线传送直流电压、控制信号与射频信号至开关模块。开关模块利用直流电压与控制信号产生操作电压。此外，开关模块利用控制信号从所述多个天线中选择一个作为预设天线，并利用射频信号驱动预设天线。

基于上述，本发明的射频识别读取装置中的读取器通过同轴缆线传送直流电压、控制信号与射频信号至开关模块。藉此，将可简化读取器与开关模块之间的布局走线，进而可大幅地降低射频识别读取装置的布局走线的复杂度。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1为依据本发明一实施例的射频识别读取装置的示意图。

图2为依据本发明一实施例的射频识别读取装置的部分示意图。

图3为依据本发明另一实施例的射频识别读取装置的部分示意图。

图4为依据本发明一实施例用以说明射频识别读取装置的信号示意图。

符号说明

100：射频识别读取装置

110：读取器

121-123：同轴缆线

131-132：开关模块

141-144、151-154、161-164：天线

210：信号产生电路

220、250：高频阻隔元件

230、260：低频阻隔元件

241：内导体

242：外导体

270：转换电路

280：切换电路

281：控制器

282：射频开关

SW2：开关

L21、L22、L3：电感

C21、C22、C23、C3：电容

D2：二极管

V21：直流电压

V22：操作电压

S21：控制信号

S22：射频信号

VP：电源电压

310：缓冲器

S41、S42：信号

具体实施方式

图1为依据本发明一实施例的射频识别(radiofrequencyidentification，简称RFID)读取装置的示意图。参照图1，RFID读取装置100包括读取器110、多个同轴缆线121-123、多个开关模块131-132以及多个天线141-144、151-154与161-164。

开关模块131-133各自对应一天线组。例如，在图1实施例中，每一开关模块对应4个天线。具体而言，开关模块131电性连接天线141-144，开关模块132电性连接天线151-154，且开关模块133电性连接天线161-164。此外，开关模块131-133各自通过一同轴缆线电性连接至读取器110。例如，开关模块131通过同轴缆线121电性连接至读取器110，开关模块132通过同轴缆线122电性连接至读取器110，且开关模块133通过同轴缆线123电性连接至读取器110。

读取器110可通过每一开关模块控制一天线组，并可利用不同的天线组扫描不同区域内的RFID标签。举例来说，读取器110可通过同轴缆线121传送一直流电压、一控制信号与一射频信号至开关模块131。此外，开关模块131会利用直流电压与控制信号产生一操作电压。再者，开关模块131会利用控制信号从天线141-144中选择一个作为一预设天线，并利用射频信号驱动预设天线以发射出对应的电磁波。藉此，RFID读取装置100将可通过预设天线所发出的电磁波扫描RFID标签。此外，天线141-144涵盖一预设范围，且天线141-144可通过开关模块131而逐一被设定为预设天线。因此，RFID读取装置100可通过开关模块131所控制的天线组(亦即，天线141-144)扫描在一预设区域内的RFID标签。

类似地，RFID读取装置100也可通过开关模块132所控制的天线组(亦即，天线151-154)扫描在另一预设区域内的RFID标签。具体而言，读取器110除了通过同轴缆线122传送射频信号至开关模块132以外，还通过同轴缆线122传送开关模块132所需的直流电压与控制信号。此外，开关模块132会利用同轴缆线122所传送的直流电压与控制信号产生一操作电压。再者，开关模块132还利用同轴缆线122所传送的控制信号从天线151-154中选择一个作为一预设天线，以使RFID读取装置100可针对另一预设区域内的RFID标签进行扫描。以此类推，RFID读取装置100也可通过开关模块133所控制的天线组(亦即，天线161-164)扫描在另一预设区域内的RFID标签。

值得注意的是，RFID读取装置100是利用同轴缆线来传送各个开关模块所需的直流电压与控制信号。亦即，同轴缆线除了传送用以驱动天线的射频信号以外，还传送了开关模块所需的直流电压与控制信号。藉此，读取器110与每一开关模块之间的信号(例如，直流电压、控制信号与射频信号)都可通过同轴缆线来传送。如此一来，将可简化读取器110与每一开关模块之间的布局走线，进而可大幅地降低RFID读取装置100的布局走线的复杂度。此外，与现有技术相比，RFID读取装置100无须设置GPIO接口的控制芯片与扇出盒，因此有助于降低RFID读取装置100的硬件成本。为了使本领域技术人员能更加了解本发明，以下将针对RFID读取装置100的细部结构作更进一步地说明。

图2为依据本发明一实施例的射频识别读取装置的部分示意图。参照图2，读取器110包括信号产生电路210、高频阻隔元件220与低频阻隔元件230。信号产生电路210用以产生直流电压V21与控制信号S21。举例来说，信号产生电路210包括开关SW2，且开关SW2的一端接收电源电压VP。在操作上，信号产生电路210可控制开关SW2的状态，并藉此产生直流电压V21与控制信号S21。

例如，在第一期间内，信号产生电路210会导通开关SW2，亦即开关SW2会维持在导通状态。藉此，开关SW2将可持续地输出电源电压VP以作为直流电压V21。另一方面，在第二期间内，信号产生电路210会切换开关SW2的状态，亦即开关SW2会在导通状态与不导通状态之间切换。藉此，开关SW2将可输出多个脉冲以形成控制信号S21。

高频阻隔元件220电性连接在信号产生电路210与同轴缆线121之间，且低频阻隔元件230电性连接同轴缆线121。值得一提的是，直流电压V21与控制信号S21为低频信号，且用以驱动天线的射频信号S22为高频信号。此外，高频阻隔元件220用以阻隔高频信号，且低频阻隔元件230用以阻隔低频信号。

换言之，高频阻隔元件220可用以阻隔射频信号S22，以避免射频信号S22被传送到信号产生电路210。此外，高频阻隔元件220可允许直流电压V21与控制信号S21的通过，以将直流电压V21与控制信号S21传送至同轴缆线121。另一方面，低频阻隔元件230可用以阻隔直流电压V21与控制信号S21，并允许射频信号S22的通过。藉此，射频信号S22将可通过低频阻隔元件230传送到同轴缆线121。

更进一步来看，高频阻隔元件220可例如是一电感L21，且低频阻隔元件230可例如是一电容C21。举例来说，电感L21的阻抗与信号的频率成正比。因此，对于高频信号(例如，射频信号S22)而言，电感L21相当于断路(即开路)，进而阻隔高频信号的通过。相对地，对于低频信号(例如，直流电压V21与控制信号S21)而言，电感L21相当于短路，进而允许低频信号的通过。相反地，电容C21的阻抗与信号的频率成反比，因此电容C21可用以阻隔低频信号并可用以传送高频信号。此外，所述电感L21可例如是一射频扼流圈(RFchoke)。

此外，同轴缆线121包括内导体241与外导体242。开关模块131包括高频阻隔元件250、低频阻隔元件260、转换电路270与切换电路280。其中，同轴缆线121的内导体241的第一端电性连接至读取器110中的高频阻隔元件220与低频阻隔元件230，且同轴缆线121的内导体241的第二端电性连接至开关模块131中的高频阻隔元件250与低频阻隔元件260。再者，同轴缆线121的外导体242电性连接至接地端。

此外，开关模块131中的高频阻隔元件250与低频阻隔元件260的操作，与读取器110中的高频阻隔元件220与低频阻隔元件230的操作相似。具体而言，高频阻隔元件250可用以阻隔射频信号S22，并可将直流电压V21与控制信号S21传送至转换电路270与切换电路280。另一方面，低频阻隔元件260可用以阻隔直流电压V21与控制信号S21，并可将射频信号S22传送至切换电路280。此外，高频阻隔元件250可例如是一电感L22，且所述电感L22可例如是一射频扼流圈。再者，低频阻隔元件260可例如是一电容C22。

转换电路270将来自高频阻隔元件250的直流电压V21与控制信号S21转换成操作电压V22。举例来说，转换电路270包括二极管D2与电容C23。其中，二极管D2的阳极电性连接高频阻隔元件250，且二极管D2的阴极输出操作电压V22。此外，电容C23的第一端电性连接二极管D2的阴极，且电容C23的第二端电性连接至接地端。在操作上，当接收到直流电压V21时，二极管D2将导通，进而使电容C23可充电至操作电压V22。另一方面，当接收到控制信号S21时，二极管D2依旧会响应于控制信号S21中的脉冲而导通，进而使电容C23可以持续地供应操作电压V22。

再者，操作电压V22会被传送到切换电路280，以使切换电路280可操作在操作电压V22下。此外，切换电路280会依据来自高频阻隔元件250的控制信号S21而产生多个数字信号，且切换电路280会依据所述多个数字信号将来自低频阻隔元件260的射频信号S22传送至预设天线(亦即，天线141-144中的一个)。藉此，读取器110将可通过预设天线所发出的电磁波扫描RFID标签。

在图2实施例中，切换电路280包括控制器281与射频开关282。其中，控制器281电性连接高频阻隔元件250，且射频开关282电性连接控制器281与低频阻隔元件260。此外，控制器281与射频开关282操作在操作电压V22下。再者，控制器281会依据控制信号S21产生所述多个数字信号，且射频开关282会依据所述多个数字信号将射频信号传送至预设天线(亦即，天线141-144中的一个)。

虽然图2实施例列举了信号产生电路210与转换电路270的实施型态，但其并非用以限定本发明。举例来说，图3为依据本发明另一实施例的射频识别读取装置的部分示意图。在图3实施例中，信号产生电路210包括缓冲器310。其中，缓冲器310操作在电源电压VP下。此外，在第一期间，信号产生电路210可通过缓冲器310输出直流电压V21。在第二期间，信号产生电路210可通过缓冲器310输出控制信号S21。

此外，在图3实施例中，转换电路270包括电感L3与电容C3。其中，电感L3的第一端电性连接高频阻隔元件250，且电感L3的第二端输出操作电压V22。此外，电容C3的第一端电性连接电感L3的第二端，且电容C3的第二端电性连接至接地端。在操作上，电感L3可响应于直流电压V21与控制信号S21而释放出稳定的电流，进而使电容C3可充电至操作电压V22。此外，所述电感L3可例如是一功率扼流圈(powerchoke)。

值得一提的是，读取器110中的信号产生电路210串行地输出直流电压V21与控制信号S21，且直流电压V21与控制信号S21串行地传送至开关模块131中的转换电路270。因此，就信号的传送时序来看，直流电压V21与控制信号S21相当于同一电压信号。举例来说，图4为依据本发明一实施例用以说明射频识别读取装置的信号示意图。如图4所示，信号产生电路210所输出的信号S41包括直流电压V21与控制信号S21，且转换电路270所接收到的信号S42也包括直流电压V21与控制信号S21。此外，转换电路270可将直流电压V21与控制信号S21转换成稳定的操作电压V22。

综上所述，本发明的RFID读取装置中的读取器通过同轴缆线传送直流电压、控制信号与射频信号至开关模块。藉此，将可简化读取器与开关模块之间的布局走线，进而可大幅地降低RFID读取装置的布局走线的复杂度。此外，与现有技术相比，本发明无须设置GPIO接口的控制芯片与扇出盒，因此有助于降低RFID读取装置的硬件成本。

虽然本发明已以实施例公开如上，然而其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，应当可以做出一些更动与润饰，因此本发明的保护范围应当以所附权利要求所限定的保护范围为准。

Claims (11)

1.一种射频识别读取装置，包括：

多个天线；

一开关模块，电性连接这些天线；

一同轴缆线，电性连接该开关模块；以及

一读取器，通过该同轴缆线传送一直流电压、一控制信号与一射频信号至该开关模块，其中该开关模块利用该直流电压与该控制信号产生一操作电压，且该开关模块利用该控制信号从这些天线中选择一个作为一预设天线，并利用该射频信号驱动该预设天线。

2.如权利要求1所述的射频识别读取装置，其中该同轴缆线包括一内导体与一外导体，且该外导体电性连接至一接地端。

3.如权利要求2所述的射频识别读取装置，其中该读取器包括：

一信号产生电路，产生该直流电压与该控制信号；

一高频阻隔元件，电性连接该信号产生电路与该内导体，其中该高频阻隔元件传送该直流电压与该控制信号，并阻隔该射频信号；以及

一低频阻隔元件，电性连接该内导体，其中该低频阻隔元件传送该射频信号，并阻隔该直流电压与该控制信号。

4.如权利要求3所述的射频识别读取装置，其中该高频阻隔元件为一电感，且该低频阻隔元件为一电容。

5.如权利要求3所述的射频识别读取装置，其中该信号产生电路包括一开关，且该开关接收一电源电压，其中在一第一期间，该开关导通并持续地输出该电源电压以作为该直流电压，且在一第二期间，该信号产生电路切换该开关的状态，以使该开关输出用以形成该控制信号的多个脉冲。

6.如权利要求3所述的射频识别读取装置，其中该信号产生电路包括一缓冲器，且在一第一期间，该信号产生电路通过该缓冲器输出该直流电压，且在一第二期间，该信号产生电路通过该缓冲器输出该控制信号。

7.如权利要求2所述的射频识别读取装置，其中该开关模块包括：

一高频阻隔元件，电性连接该内导体，其中该高频阻隔元件传送该直流电压与该控制信号，并阻隔该射频信号；

一低频阻隔元件，电性连接该内导体，其中该低频阻隔元件传送该射频信号，并阻隔该直流电压与该控制信号；

一转换电路，将来自该高频阻隔元件的该直流电压与该控制信号转换成该操作电压；以及

一切换电路，操作在该操作电压下，其中该切换电路依据来自该高频阻隔元件的该控制信号产生多个数字信号，并依据这些数字信号将来自该低频阻隔元件的该射频信号传送至该预设天线。

8.如权利要求7所述的射频识别读取装置，其中该高频阻隔元件为一电感，且该低频阻隔元件为一电容。

9.如权利要求7所述的射频识别读取装置，其中该转换电路包括：

一二极管，其阳极电性连接该高频阻隔元件，且该二极管的阴极输出该操作电压；以及

一电容，其第一端电性连接该二极管的阴极，且该电容的第二端电性连接至该接地端。

10.如权利要求7所述的射频识别读取装置，其中该转换电路包括：

一电感，其第一端连接该高频阻隔元件，且该电感的第二端输出该操作电压；以及

一电容，其第一端电性连接该电感的第二端，且该电容的第二端电性连接至该接地端。

11.如权利要求7所述的射频识别读取装置，其中该切换电路包括：

一控制器，电性连接该高频阻隔元件，并操作在该操作电压下，且该控制器依据该控制信号产生这些数字信号；以及

一射频开关，电性连接该控制器与该低频阻隔元件，并依据这些数字信号将该射频信号传送至该预设天线。