CN107636743A - Rfid和/或rfid/em防盗射频检测装置 - Google Patents

Abstract

一种射频检测装置，被配置为检测RFID标签，该射频检测装置包括单个双回路RFID天线、RFID阅读器(13)、连接电缆(17)、形成闭合电路的纵向导电截面杆(29a)和横向导电截面杆(29b，29c)，所述射频检测装置还包括连接所述纵截面杆(29a)以便形成与电流交叉的双回路电路的横向分支(14)，并且所述射频检测装置提供了能够在三维中检测RFID标签(甚至在天线的单个面板(11)的两侧上的RFID标签)的电磁场。将本发明的目的的RFID天线与其他具有电磁技术的天线叠加的可能性允许通过同时读取RFID标签和电磁标签或杆来获取“混合”门。

Description

RFID和/或RFID/EM防盗射频检测装置

本发明通常涉及具有RFID和/或混合RFID/EM防盗功能的新型RFID检测装置。

特别地，本发明涉及采用射频识别技术的单天线RFID检测装置(射频识别，RadioFrequency Identification)，并且单天线RFID检测装置包括具有能够检测RFID标签在所述面板的两侧上的通路(passage)的特定天线的单个面板。

因此，本发明涉及例如在图书馆中当前使用的射频检测系统(RFID)领域。

现在，为了确保有效地检测穿过安全门的产品，通常使用被集成在彼此相对布置的有关面板内的至少两个或三个天线。

与其他公共场合一样，图书馆盗窃的风险仍然受到一般属于“电磁技术”的系统的控制和限制，这些系统能够检测到书籍或另一产品何时穿过安全门而没有在先授权。

电磁技术检测产品通过安全门，但不能识别产品。

近年来，电磁系统(EM)已经被射频识别系统(RFID)胜过，这是因为后者的系统允许更高的效率、最佳的性能和产品穿过的准确识别。

虽然使用最先进的RFID技术来替代所述电磁技术系统的一个阶段正在开始，然而现在使用非RFID电磁技术进行操作的大量系统在世界上被安装并被使用。

例如，可以估计现在在图书馆部门中采用了大约20万个非RFID系统。

目前，防盗门通常由至少两个天线形成，所述两个天线被集成在安装并固定在地面上的面板内；所述面板包含检测系统。

一些标记(在RFID技术的情况下使用电子标记或在电磁技术的情况下使用条形码标记)被应用于产品上以进行控制，并且如果所述标记未被去激活，则在穿过安全门时触发报警。相反，如果所述标记被禁用，则它们将不会以任何方式触发报警。

防盗安全门通常被放置在图书馆、商店的出口处，或者一般地被放置在必须被控制的产品所在的区域内。

借由射频识别对产品进行自动检测是基于已经从经典条形码演变的技术，并且该技术使用无线电波来识别、定位或认证材料或对象。

当RFID标签进入天线的检测区域时，所述标签借由磁感应接收提供关于识别的信息所需的能量。

在RFID电子识别标签内没有电源的所谓无源系统通常由两个主要元件组成：

a)应答器(电子标记)以及

b)具有对应的数字读取/写入天线的射频阅读器。

应答器或电子标记依次由内部天线、硅微芯片组成，硅微芯片包括基本调制电路和存储器。

该标记被耦接到要被控制且要被识别的对象(诸如书籍、多媒体产品，即CD、DVD、盒式磁带等或者其他)。

允许应答器操作所需的能量由来自被称作“载波”的射频场的电磁感应提供；所述场由RFID阅读器发送，这是因为穿过天线的回路、电磁场生成DC电压。

因此，被存储在应答器(即，电子标记)中的信息将被发送到阅读器，阅读器将能够准确地识别放置标记所在的对象或产品。

例如，在等于13.56MHz的频率下，可以发生检测的物理距离从几毫米到约1-2米变化。

上述系统还借由在电子标记的存储器中以数字模式转录的信息与防盗特征一起被使用，因此允许接收授权以离开建筑物或者在“ON”位置中触发警报。

RFID应答器通常是小部件，其由粘合标记的形式制成，粘合标记包含以下几个部件：

-硅存储器；

-用于RF调制和发送的小型化电子部件；

-金属环，通常由铝或铜制成，用作天线。

所述环借由特定程序被制成，以便获取非常薄的、柔性的和极其紧凑的装置。

一般来说，RFID阅读器是与射频调制装置组合的电子微控制器，射频调制装置借由天线将能量发送到应答器，然后读取由磁调制接收到的信息。

也具有防盗功能的所述单元能够控制数字信息；在实践中，阅读器生成所谓的“载波”频率，并由通常被安装在单元内的计算机程序控制。

因此，“载波”是由阅读器生成的用于将能量发送到应答器的射频，以便能够读取由所述应答器随后重新发送的信息，同时使用“载波”信号的周期性幅度调制来对发送的数据进行编码；通常用于所述系统的频率是13.56MHz。

由阅读器生成的RF场具有以下三个任务：

-在应答器的天线中由电磁感应发电；

–对信号发送进行同步；

-识别从应答器发送的信号。

也可以同时读取更多的应答器，其受到从阅读器发射的射频场的影响；所述多个读取系统被称为所谓的“防碰撞”技术。

根据已知的结构，防盗RFID门必须由至少两个检测装置形成，这两个检测装置与彼此相反放置的两个或更多个面板耦接，相应天线被插入在其内。

已知的RFID安全门具有在天线中流动的电流(其生成电磁场)，其方向不变，并允许以下选项：

-相对于两个天线的方向优化并行读取(如附图2e中所示)；这是通过天线中具有相同方向的电流(“同相”电流，图2e)的循环而被获取；

-优化垂直读取(图2f)；这是通过在相反方向上穿过天线的电流(“反相”电流，图2f)而被获取。

因此，已知的装置能够仅相对于电子标记的特定放置而非常良好地运行。

实际上，目前的RFID防盗装置的缺点是需要安装两个或更多个集成了天线的面板以用于控制每个单个门。

这个缺点也意味着昂贵的安装和系统成本，这是因为必须安装多个天线面板。

此外，由于当前已知的装置需要多个串联连接的面板，所以它们不能适应于具有不同几何形状的安装。

已知装置的另一个限制是需要提供合适的安置，以用于经过在构成检测系统的多个天线面板之间连接电缆。

这些缺陷特别明显，这是因为在通道门的开口区域中许多天线的安装常常导致严重的后勤问题。

本发明旨在克服属于已知技术的所有上述缺点。

本发明的主要目的是提供一种射频检测装置，其相对于上述已知装置允许简化和节省安全门的安装。

在此目标中，本发明的另一个目的是提供一种能够有效地检测RFID标签的装置，RFID标签被定位于相对于包含天线的单个面板的任何位置处。

另一个目的是提供一种解决已知系统的空间问题的检测装置。

本发明的另一个目的是提供一种能够操作检测系统的检测装置，检测系统已经用电磁技术甚至用RFID技术被安装且被操作。

以下将通过根据所附独立权利要求1的射频检测装置来获取上述目标和目的，其在下文中将变得更加清楚。

在从属权利要求中公开了根据本发明的射频检测装置的更详细的特性。

有利地，本申请的RFID系统简化并解决了已知系统的空间的典型问题。

有利地，根据本发明的检测装置引起电磁场，诸如以允许在相对于包含天线的单个面板被定位的任何位置处的RFID标签的三维检测。

仍然有利地，根据本发明的射频检测装置允许在三维RFID标签上的检测和天线的单个面板的两侧上的检测。所述装置的构造允许相对于现有技术来说更低的安装成本。

仍然有利地，根据本发明的装置允许相当大的安装自由度，例如在门廊或开口通常被设置时。

仍然有利地，本发明允许简化安装，这是因为例如与已知装置的安装相反，不需要不同面板之间的电缆的通路。

有利地，本发明允许提供“混合”操作，这是因为可以同时使用RFID技术和EM技术。

事实上，根据本发明的RFID系统可以与具有电磁技术的双重和三重天线系统叠加，因此获取有效且经济的混合系统，其允许同时获取RFID防盗和电磁标记或标签的读取。为了实现该结果，本发明提供了使用具有RFID技术的单个天线，其被叠加到已经被安装的两个天线之一上的“电磁”系统。

有利地，当被用于对电磁技术进行集成时，本发明允许在没有移除先前已经安装的EM防盗门的情况下而进行操作。

有利地，本发明适合于逐渐升级检测系统，特别是在逐渐过渡到RFID技术的情况下。例如，图书馆能够在他们的书籍上同时使用具有两种所述安全技术(EM和RFID)的防盗标签。

根据本发明的发明还允许经济优势，这是因为在逐渐过渡到RFID技术期间可以保持产品已被电磁技术所保护。

仍然有利地，本申请与基于电磁技术的预先存在的系统一起允许例如在采用两种不同防盗技术的图书馆之间完全交换书籍。

从以下附图中所示的本发明的优选实施例的描述中，本发明的进一步特性和优点将变得更加清楚。

所述附图与以下描述一起有助于解释本发明的原理。

特别地：

-图1a和图1b示出了根据本发明的装置的总图；

-图2a示出了具有两个天线的已知检测装置的安装示例；

-图2b示出了具有三个天线的已知检测装置的安装示例；

-图2c示出了已知检测装置的结构；

-图2d示出了已知检测装置的结构示例；

-图2e示出了已知检测装置的操作；

-图2f示出了已知检测装置的操作；

-图3a示出了根据本发明的装置的操作图；

-图3b示出了根据本发明的装置中产生的磁场的示图；

-图4示出了使用无源应答器的RFID技术的操作原理；

-图5a示出了根据本发明的装置的技术细节；

-图5b示出了根据本发明的装置的另一技术细节；

-图5c示出了本发明的详细构造图；

-图6a示出了根据本发明的装置的上部的细节；

-图6b示出了装置的上部；

-图7示出了装置的下部的细节；

-图8a示出了根据本发明的装置的可能安装；

-图8b示出了根据本发明的装置的另一可能安装；

-图9a示出了具有两个门的EM系统的装置的应用；

-图9b示出了具有两个门的EM系统的装置的应用；

-图9c示出了具有三个门的EM系统的装置的应用。

参考附图，作为本发明的目的的射频检测装置全部用10来指示。

应该注意的是，使用如下所述和附图中所示的双面印刷电路并不排除使用诸如导电电缆和铜/铝制成的棒条体(rod)的其它构造技术。

所述检测装置10具有横向分支14，其集中地被布置并相对于通路线路12平行。

具体参考附图1，该系统的总图包括使用RFID技术来监视两个通路线路12的天线的单个面板11。在该图中，感测装置10和RFID阅读器13被放置在由树脂玻璃制成的保护结构内。

在单个检测装置10被集成在天线的一个面板11内的情况下，装置10的特定配置允许有效地获取电子RFID标记或标签22的检测，而无论在通路穿过门期间所述标记22被放置在哪里。

特别地，可以沿着标记22的三个可能的通路方向来检测产品，即：

-在与检测装置平行的方向上；

-在相对于检测装置的横向上；

-在相对于通路的水平方向上。

这种检测方法被称为“三维方法”或“3D”。

由于图3a所示的电路，结果被获取，这是因为电路中的电流路径在装置10的两个回路中生成了适当的电磁检测场(图3b)。

特别地，在图3a中，指示了流过导电电路的电流的方向。

为了与现有技术更清楚和立即的比较，最新被使用的已知系统在图2a至图2f的附图中被示出。所述系统至少具有彼此相对被布置的天线的两个面板11。

特别地，在图2a中，示出了两个面板的配置，并且在图2b中示出了三个面板的配置；图2c和图2d还示出了当前已知的检测装置的相应计划。

图2e示出了已知的检测装置的操作，其中指出了两个天线和由所述电流生成的磁场模式之间的同相电流的移动。类似地，图2f示出了已知装置的操作，其中指出了在两个天线和所生成的磁场模式之间处于反相位的电流的移动。

图2e和图2f利用相同的附图标记示出了具有相同功能的相同元件，以便促进理解。

具体参考图3a，根据优选实施例的装置10的主要部件是：

-RFID双回路天线；

-横向分支14；

-下校准部(固定的调谐)15；

-上校准部(可变的调谐)16；

-抗感应分离元件25(图6a)；

–用于用铜铆钉20固定天线的部分(图5)的实施例；

–被嵌入在双面印刷电路中的天线的几个部分；

-RFID阅读器13；

-RFID电缆17。

装置10的结构由铜或其它导电材料制成的双层印刷电路形成，并且由纵截面杆29a组成，其被平行放置在它们之间，并借由另外的截面杆29b和29c被横向地连接，以便形成闭合电路。所述截面杆29a与横向分支14的进一步组合大体上将电路划分为具有共用分支的两个回路。

因此，一般系统包括双回路天线，其在中央位置处具有反向电流，以便确保也具有相同方向的平行电流的通路。

装置10内的该电流路径生成了检测电磁场，如图3b示意地所示，其能够检测RFID标记或标签22的通路。

在图3b所示的天线的上部电路和下部电路中产生的检测电磁流量被获取作为电流在中央横向分支14中平行且同时的通路的结果。

此外，在中央横向分支14中产生的电磁场的方向有助于在上回路和下回路的任一个中产生磁流量。

电路的横向分支14和校准部15和16是允许系统有效运行的创新元件。

横向分支14优选地通过双面印刷电路和通过被设置在两侧上的非导电切口21允许电流在相同横向分支14上同时且沿着相同的方向的通路。

相反，电流在与上部和下部回路中相对地沿着循环(circular)方向和相反循环方向来流动。

上述特征允许获取检测电磁波的一般布置，图3b，以便获取约130-140cm的距离处的RFID标签的三维读数。

根据替选实施例，所述横向分支14和其它天线元件也可以用关于双面印刷电路的不同技术制成(诸如由铜/铝制成的导电电缆和棒条体)，但是产生与对应连接桥一起的电流以及分别在上回路和下回路中分别具有循环和相反方向的相关电流的平行通路。

因此，根据本发明，检测装置10具有形成双回路电路的横向分支14。所述横向分支14对于两个回路来说是共用的，并且被提供用于在两个天线分支(由铜制成的双面印刷电路的两侧)中沿着平行方向且沿相同方向获取电流的通路。

由于该特征，避免了损害电磁波检测的电流路径。

图3a大体上示出了天线电路中的电流和有关的相对的电流。

电子控制单元和RFID阅读器13位于面板11的基座处，而检测装置10经由射频电缆17被连接到RFID阅读器13。

阅读器13借由天线将能量发送到RFID标记或标签，然后读取从所述标记或标签接收到的信息。

RFID阅读器13还包含用于管理整个系统的电子控制的一部分，因此其仅需要电缆和可能的PC以太网电缆。

优选地，使用由铜(29a、15、14)制成的双面印刷电路，这是因为它们允许两个导电面中的电流的平行通过，因此也增加了电磁产量。

在附图5中示出了由铜制成的双面印刷电路(PCB)制成的检测装置10的优选实施例的示例。

特别地，电路的各个部分和横向分支14之间的连接优选地由铜铆钉20制成，并且在层的两个导电侧上蚀刻铜层(参考数字20、21)，以便获取在印刷电路的两个平行侧的电流的正确且平行的通路。

特别地，层的两侧的非导电切口21允许电流沿着中央横向分支14的平行通路(且在相同方向上)。

优选地，使用导电铆钉20。其他紧固技术在技术上是类似的并且可以被使用，以便实现相同的目的。

图5c详细示出了层的两侧的非导电切口21。

因此可以获取非常精细的装置；然而，可以使用其他建设性方法，同时保持相同的操作概念；例如可以使用由铝制成的导电元件或由铜制成的柔性导体。

仍然参考附图3a，装置10包括特定的控制系统，其允许在13.56MHz的频率用合适的质量因数进行天线电气谐振。

特别地，装置10设置有固定的下校准部15且设置有具有可变电容元件和固定电阻元件的上RF校准部16。

位于装置10顶部的上校准部16的示例在附图6a中被示出。

上校准部16由固定电阻器26、固定电容器27和可变电容器28组成。

提供用于对导电回路进行分离的结构技术25允许当金属环或类似结构在附近(例如，门的金属框架)被提供时有较低程度的干扰。

如图6a所示，提供所述导电分离的天线的上部的构造技术避免了与其他天线的电磁感应，并且允许将本发明应用于混合功能。

如图6a所示，具有导电分离的天线的上部的特定构造技术元件25、16允许天线被叠加或者以与其它检测天线(诸如电磁天线)非常有限的距离一个挨一个被放置，因此获取“混合”操作状态(图9A、9B、图9c)以用于重要的应用。

事实上，在没有所述导电分离的情况下，可以产生两个天线之间的导电寄生感应(电磁天线和RFID天线)，从而导致所述天线的过热和损坏。

最后，根据本发明的射频检测系统10在其两侧检测到RFID电子标签22的通路，并且可以被用于替换三重配置。

当RFID标签22进入装置的检测区域时，它经由磁感应接收了提供产品的识别细节所需的能量；因此，被存储在电子标签中的信息将被发送到阅读器13，这使得能够准确地识别标记出的对象或产品。

根据本发明的RFID系统还允许检测被放置在相对于面板11的任何位置中的电子RFID标签22，并且允许通过使用单个检测装置10来检测。

由于检测装置10的特定形状和通过使用横向分支14获取到的电流路径，获取了这些结果。

在上部具有回路的分离25的RFID天线技术也防止使用EM螺旋天线的电磁感应；因此可以避免由感应引起的相互干扰和升温；也可以获取同时混合操作(图9A、图9B、图9c)。

根据本发明的射频检测装置的特征从上述说明中是清楚的，并且所得到的优点也是清楚的。

最后，很明显，上述装置可以根据不同的实施例而被实现，这些都落在所附权利要求1的保护范围中。

例如，天线可以用相对于由铜制成的双面印刷电路的不同导电元件而被构建，在任何情况下获取相同的电流的路径。

根据本发明的装置还可以被集成在例如玻璃门36中或木质门37中，分别如图8a和图8b所示。

该装置还可以被集成在不同材料的结构或面板中，诸如树脂玻璃或非导电木质材料。

该装置还可以直接被集成和/或被叠加到使用电磁技术的其他天线和系统以便实现混合功能(图9A、图9B、图9c)。

最后，根据本发明的装置可以找到许多应用，例如在零售店中或在其他类型的公共场所。

因此，如此设想的本发明在任何情况下都可以易受许多修改和变化的影响，所有都落在所附权利要求的保护范围内。

最后，所有的细节可以用其他技术上等价的元件代替，并且所使用的材料及形状和尺寸可以根据可能的要求并参照现有技术而不同。

Claims (8)

1.一种被配置为检测RFID标签的射频检测装置，该射频检测装置包括RFID天线、RFID阅读器(13)、连接电缆(17)和与横截面杆(29b，29c)一起形成闭合电路的纵截面杆(29a)，所述检测装置还包括连接所述纵截面杆(29a)以便形成双回路电路的横向分支(14)，其中所述横向分支(14)在两个相邻回路之间被共享，其特征在于，所述横向分支(14)包括被设置在其两侧上的双面印刷电路和非导电雕刻(21)，使得电流同时沿着所述横向分支(14)在相同的方向上流动，而电流沿所述相邻回路向相反方向循环地流动。

2.根据前述权利要求中任一项所述的射频检测装置，其特征在于，其包括被放置在所述装置的下部的第一校准部(15)或固定调谐器、以及被放置在装置的上部的第二校准部(16)或可变调谐器，其被配置作为在给定谐振频率运行的电气谐振电路。

3.根据前述权利要求中任一项所述的射频检测装置，其特征在于，其包括被放置在所述天线的上部的抗感应分离元件(25)，使得在使用电磁装置之外，还能够使用所述射频检测装置。

4.根据前述权利要求中任一项所述的射频检测装置，其特征在于，所述双回路电路由导电材料制成的双面印刷电路形成。

5.根据前述权利要求中任一项所述的射频检测装置，其特征在于，其包括双面印刷电路(21)，该双面印刷电路(21)借由铆钉(20)被固定在它们之间并且在两个导电侧上具有铜层雕刻。

6.根据前述权利要求中任一项所述的射频检测装置，其特征在于，所述装置与天线的单个面板(11)集成。

7.根据前述权利要求中任一项所述的射频检测装置，其特征在于，所述装置被安装在安全门处。

8.根据前述权利要求中任一项所述的射频检测装置，其特征在于，所述装置被安装在通道门处。