CN107886019B - 级联设备和天线级联系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种级联设备和由级联设备级联而成的天线级联系统，所述级联设备包括控制模块，以及与其相连的输入端口、输出端口和至少一个天线端口；每个天线端口连接一天线；输入端口与信号源或上一个级联设备的输出端口相连；输出端口与下一个级联设备的输入端口或终止设备相连；输入端口接收控制信号和数据信号，控制模块根据控制信号中的控制命令，确定是否经所述级联设备的输出端口输出所述控制信号给所述下一个级联设备、确定是否经所述级联设备的输出端口输出所述数据信号给所述下一个级联设备、以及是否经所述级联设备的天线端口输出所述数据信号给所述天线以使得所述天线根据所述数据信号进行发射。本发明可以提高天线选择的灵活性。

Description

级联设备和天线级联系统

技术领域

本申请涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种用于无线通信场景中的级联设备和天线级联系统。

背景技术

无线射频识别(RFID，Radio Frequency Identification)是一种非接触式的自动识别技术，它通过数据信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签(Tag)，操作快捷方便。

在RFID技术中，所述标签(Tag)是由耦合元件及芯片组成，每个标签具有唯一的电子编码，附着在物体上标识目标对象，俗称电子标签或智能标签。

RFID技术的工作原理是：当标签进入磁场后，接收阅读器发出的数据信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息(Passive Tag，无源标签或被动标签)，或者主动发送某一频率的信号(Active Tag，有源标签或主动标签)；阅读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。

RFID中的标签天线(antenna)是RFID电子标签的阅读器天线，是一种通信感应天线。一般与芯片组成完整的RFID电子标签阅读器。

通常情况下，一个RFID阅读器具有一些用于连接外部天线的天线端口，不论天线是在阅读器内置还是外置。与阅读器分离的外置天线可以为阅读器带来很大的灵活性，因为RFID的应用程序通常要求不同类型的天线，例如不同的大小、不同的极化、以及不同的辐射模式等。当一种特定的天线需要满足应用程序的要求，则可以将该特定天线连接到阅读器上。当其它应用程序需要另外类型的天线时，则可以适应性地改变所述外置天线的类型。分离式外置天线的另一个好处是可以将多个天线部署在不同的端口。虽然这些天线不能在同一时刻工作，但是这是一种为多个阅读器覆盖不同端口的相对经济的解决方案。

然而，分离式外置天线的方案有所能连接的天线数量上的限制，因为天线端口的数量是相当有限的。比如，型号为RF680R and RF650R的阅读器支持4个天线端口。因此，最多能允许4个分离式外置天线连接所述阅读器。当需要有更多的天线连接所述阅读器时，则需要有相对经济和有效的方案。

通常，一个无线设备的一个天线端口只能连接一个天线。在需要连接多个天线的情况下，在现有技术中通常采用功分器来实现。功分器的一侧有一个端口，另一侧有一个以上的端口。一个功分器的一侧连接到阅读器，另一侧连接到天线，功分器可以把天线端口输出的能量均匀分配到多个端口。如图1所示为利用功分器将多个天线连接到阅读器的一种示意图。参见图1，所述阅读器101具有两个端口10和11，其中第二端口11连接第三天线105，第一端口10连接功分器102的一侧端口，功分器102的另一侧具有两个端口，分别连接第一天线103和第二天线104。

但是，现有功分器的解决方案有如下缺陷：

首先，如果一个功分器连接阅读器和天线，天线可能会无法被识别。例如参见图1，当RFID标签被扫描的情况下，第一天线103和第二天线104将无法被区分，因为标签识别信号来自于第一端口10，所以无法单独指定某个输出端口的天线。此外，功分器将输出功率均分为几个部分，并将分配的功率分配给天线，结果是输出的辐射功率只是一个没有功分器时的功率的一部分，功率往往达不到要求。所以这种方案无法灵活选择天线的开启和关闭，即天线的功率无法自由设置。最后，分配给功分器的额外天线的数量也是被严格限制的。

为了解决功分器方案的缺点，现有技术还有一种层叠式天线的解决方案。这种方案中，设置一个具有双端口的特殊天线，用于级联。在该方案之前，一般一个天线只有一个端口连接到阅读器。为了支持级联天线，所述特殊天线有两个链路，一个用于无线电信号的正向流，另一个用于无线电信号的返回流。结果是，所述特殊天线具有两个端口，一个端口用于连接到它的上一级，另一个端口用于连接到它的下一级。图2所示为一种层叠式天线的示意图。参见图2，所述第一天线201、第二天线202、第三天线203就是所述具有双端口的特殊天线，一个端口输入，另一个端口输出，阅读器200的输出功率依次通过特殊天线201、202、203，最后输出给匹配负载204，从而组成了多个特殊天线的级联结构，直到匹配负载204连接所述正向流和返回流。

然而，这种方案的缺陷是：所述级联的天线必须同时工作，所以级联天线的数量是有限的，因为每经过一级天线就会消耗一部分功率，功率会被均分，每个天线上的功率达不到要求。所以这种方案无法灵活选择天线的开启和关闭，即天线的功率无法自由设置。此外，当一个标签被扫描时，天线依然无法被区分，因为所有的特殊天线是连接在同一个天线端口上，相当于一个天线。而且，这种天线与常规天线不同，需要在硬件上采用具有两个端口的特殊天线，增加了硬件上的成本。

总之，现有技术的方案，虽然可以将阅读器的输出端口分别输出到多个天线上，但是这些天线必须同时工作，且输出设备信号的功率都是均分的，无法灵活选择天线，功率也达不到天线要求，对天线的数量具有限制。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的是解决上述和/或其他的技术问题，并提供一种天线级联系统，以提高天线选择的灵活性。

本发明的技术方案是这样实现的：一种级联设备，所述级联设备包括一控制模块以及与所述控制模块相连的一输入端口、一输出端口和至少一个天线端口；其中，每个天线端口与一天线相连；所述输入端口与信号源或一包括所述级联设备的级联系统中的上一个级联设备的输出端口相连；所述输出端口与所述级联系统中的下一个级联设备的输入端口或终止设备相连；其中，所述控制模块通过所述级联设备的输入端口接收信号源或所述级联系统中的所述上一个级联设备输出的控制信号和数据信号，所述控制信号包括一控制命令，所述控制模块根据所述控制信号中的控制命令，确定是否经所述级联设备的输出端口输出所述控制信号给所述下一个级联设备、确定是否经所述级联设备的输出端口输出所述数据信号给所述下一个级联设备、以及是否经所述级联设备的天线端口输出所述数据信号给所述天线以使得所述天线根据所述数据信号进行发射。

通过这种级联设备，可以依次级联组成级联结构，每一级级联设备都至少连接有一个天线，信号源可以在控制信号中的控制命令中指定开启哪一个天线，则该天线对应的级联设备就会根据控制信号中的控制命令将收到的数据信号经天线端口输出给对应的天线。如果本级联设备不开启本级联设备的天线(即不输出数据信号给天线)，也可以根据控制指令将数据信号经输出端口输出给下一级的级联设备，下一级的级联设备再根据控制信号中的控制命令决定是否开启本级联设备对应的天线。这样，每一级的级联设备都可以控制本级天线的发射和关闭，因此信号源可以根据实际需要，灵活选择开启哪一个天线，提高了天线选择的灵活性，例如在进行RFID标签的扫描时，可以指定某个天线进行开启扫描标签。

在一种优选实施方式中，所述控制信号包括一用于将所述级联设备的地址设置为第一地址的地址设置命令，当所述控制模块收到所述地址设置命令时，将所述级联设备的地址设置为第一地址，并控制所述级联设备进入能够响应于控制命令进行操作的启用状态。

通过该优选实施方式，可以采用地址设置命令的方式为不同的级联设备设置用于区分的地址，从而可以在级联系统中将各个级联设备区分开，有利于对级联设备的灵活控制。

在一种优选实施方式中，所述控制信号包括一用于将所述级联设备的地址重设为默认地址的地址重设命令，当所述控制模块收到所述地址重设命令时，将所述级联设备的地址重设为默认地址，并控制所述级联设备进入不响应于控制命令进行操作的停用状态。

通过该优选实施方式，可以随时控制级联设备的状态迁移，进一步增强控制的灵活性。

在一种优选实施方式中，所述控制命令包括指示所述级联设备将所述数据信号输出给所述天线或输出给所述下一个级联设备的命令内容和第二地址，当所述控制模块在所述级联设备为启用状态的情况下接收到所述控制命令时，所述控制模块确定所述第二地址是否与所述第一地址匹配，并在确定所述第二地址与所述第一地址匹配时根据所述命令内容来将所述数据信号输出给所述下一个级联设备或将所述数据信号输出给对应的天线以使得所述天线根据所述数据信号进行发射。通过该优选实施方式，可以控制数据信号的发射或者传递给下一个级联设备，这样，每一级的级联设备都可以控制本级天线的数据信号的发射和关闭，因此信号源可以根据实际需要，灵活选择开启哪一个天线，提高了天线选择的灵活性。

在一种优选实施方式中，所述控制命令包括指示所述级联设备将所述控制信号输出给所述下一个级联设备的命令内容和第二地址，当所述控制模块在所述级联设备为启用状态的情况下接收到所述控制命令时，所述控制模块确定所述第二地址是否与所述第一地址匹配，并在确定所述第二地址与所述第一地址匹配时根据所述命令内容来将所述控制信号输出给所述下一个级联设备。通过该实施方式，可以实现控制信号的级级传递与否，可以实现对控制信号的灵活控制。

在一种优选实施方式中，所述级联设备进一步包括：电压转换器，与所述输入端口、所述控制模块和所述至少一个天线端口连接，所述电压转换器通过所述输入端口接收信号源或所述级联系统中的所述上一个级联设备输出的功率，并在将所述功率进行转换之后向所述控制模块和至少一个天线端口供电。这样级联设备本身就不必新增电池，降低了级联设备的成本。

一种天线级联系统，所述天线级联系统包括：M个天线，其中，M为自然数；和N个级联设备，分别连接到M个天线，每个级联设备包括一控制模块以及与所述控制模块相连的一输入端口、一输出端口和至少一个天线端口，其中，N为自然数，且M≥N，N≥2；其中，所述N个级联设备中的第1个级联设备的输入端口与一信号源相连，输出端口与第2个级联设备的输入端口相连，至少一个天线端口中的每个天线端口与所述M个天线中的一个天线相连，其中，所述第1个级联设备的控制模块通过第1个级联设备的输入端口接收所述信号源输出的控制信号和数据信号，所述控制信号中包括一控制命令，所述控制模块根据所述控制信号中的控制命令，确定是否经第1个级联设备的的输出端口输出所述控制信号给第二个级联设备；确定是否经第1个级联设备的的输出端口输出所述数据信号给第二个级联设备，以及是否经第1个级联设备的的天线端口输出所述数据信号给对应的天线以使得所述天线根据所述数据信号进行发射；所述N个级联设备中的第i个级联设备的输入端口与第i-1个级联设备的输出端口相连；输出端口与第i+1个级联设备的输入端口或一终止设备相连，至少一个天线端口中的每个天线端口与所述M个天线中的一个天线相连；所述第i个级联设备的控制模块通过所述第i个级联设备的输入端口接收所述信号源通过第1至第i-1个级联设备输出的控制信号和数据信号，所述控制信号中包括一控制命令；所述第i个级联设备的控制模块根据所述控制信号中的控制命令，确定是否经所述第i个级联设备的输出端口输出所述控制信号给第i+1个级联设备；确定是否经所述第i个级联设备的输出端口输出所述数据信号给第i+1个级联设备，以及是否经所述第i个级联设备的天线端口输出所述数据信号给对应的天线，以使得所述天线根据所述数据信号进行发射；其中，i为自然数，且1＜i＜N。

所述天线级联系统，通过一个以上的级联设备依次级联，每个级联设备对应连接一个天线，信号源输出数据信号和控制信号给级联设备，所述每一级的级联设备通过输入端口接收信号源或上一级级联设备发出的数据信号和控制信号；所述控制信号中包括控制命令，级联设备根据所述控制命令的要求，确定是否经所述级联设备的输出端口输出所述控制信号给所述下一个级联设备、确定是否经所述级联设备的输出端口输出所述数据信号给所述下一个级联设备、以及是否经所述级联设备的天线端口输出所述数据信号给所述天线以使得所述天线根据所述数据信号进行发射。由于本发明的每一级级联设备都至少连接有一个天线，信号源可以在控制信号中的控制命令中指定哪一个天线发射数据信号，则该天线对应的级联设备就会根据控制信号中的控制命令将收到的数据信号经天线端口输出给对应的天线。如果本级联设备不开启本级联设备的天线(即不输出数据信号给天线)，也可以根据控制指令将数据信号经输出端口输出给下一级的级联设备，下一级的级联设备再根据控制信号中的控制命令决定是否将数据信号发送给本级联设备对应的天线进行发射。这样，每一级的级联设备都可以控制本级天线的数据信号的发射和关闭，因此信号源可以根据实际需要，灵活选择开启哪一个天线，提高了天线选择的灵活性，例如在进行RFID标签的扫描时，可以指定某个天线进行开启扫描标签。

在所述天线级联系统的一种优选实施方式中，进一步包括：所述终止设备。

一种无线射频识别阅读器，包括：作为信号源的无线射频识别阅读器主体和上述的天线级联系统。

这样，在无线射频识别场景中，通过一个无线射频识别阅读器就可以灵活控制多个天线的发射和关闭，提高了天线选择的灵活性。

附图说明

下面将通过参照附图详细描述本发明的优选实施例，使本领域的普通技术人员更清楚本发明的上述及其它特征和优点，附图中：

图1所示为现有技术利用功分器将多个天线连接到阅读器的一种示意图；

图2所示为现有技术的一种层叠式天线的示意图；

图3a为本发明所述的一种级联设备的示意图；

图3b为本发明所述天线级联系统的一种示意图；

图4为本发明所述级联设备的一种状态迁移图；

图5为本发明所述级联设备状态迁移时的命令交互示意图；

图6为本发明所述的一种具有电压转换器的级联设备的示意图。

其中，附图标记如下：

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下举实施例对本发明进一步详细说明。

图3a为本发明所述的一种级联设备的示意图。参见图3a，所述级联设备包括一控制模块30以及与所述控制模块30相连的一输入端口31、一输出端口33和至少一个天线端口32；其中，每个天线端口32与一天线34相连；所述输入端口31与信号源或一包括所述级联设备的级联系统中的上一个级联设备的输出端口相连；所述输出端口33与所述级联系统中的下一个级联设备的输入端口或终止设备相连；其中，所述控制模块30通过所述级联设备的输入端口31接收信号源或所述级联系统中的所述上一个级联设备输出的控制信号和数据信号，所述控制信号包括一控制命令，所述控制模块30根据所述控制信号中的控制命令，确定是否经所述级联设备的输出端口33输出所述控制信号给所述下一个级联设备、确定是否经所述级联设备的输出端口33输出所述数据信号给所述下一个级联设备、以及是否经所述级联设备的天线端口32输出所述数据信号给所述天线34以使得所述天线34根据所述数据信号进行发射。

以上述级联设备为基础，本发明还公开了一种天线级联系统，所述天线级联系统包括：M个天线，其中，M为自然数；和N个级联设备，分别连接到M个天线，每个级联设备包括一控制模块以及与所述控制模块相连的一输入端口、一输出端口和至少一个天线端口，其中，N为自然数，且M≥N，N≥2；其中，所述N个级联设备中的第1个级联设备的输入端口与一信号源相连，输出端口与第2个级联设备的输入端口相连，至少一个天线端口中的每个天线端口与所述M个天线中的一个天线相连，其中，所述第1个级联设备的控制模块通过第1个级联设备的输入端口接收所述信号源输出的控制信号和数据信号，所述控制信号中包括一控制命令，所述控制模块根据所述控制信号中的控制命令，确定是否经第1个级联设备的的输出端口输出所述控制信号给第二个级联设备；确定是否经第1个级联设备的的输出端口输出所述数据信号给第二个级联设备，以及是否经第1个级联设备的的天线端口输出所述数据信号给对应的天线以使得所述天线根据所述数据信号进行发射；所述N个级联设备中的第i个级联设备的输入端口与第i-1个级联设备的输出端口相连；输出端口与第i+1个级联设备的输入端口或一终止设备相连，至少一个天线端口中的每个天线端口与所述M个天线中的一个天线相连；所述第i个级联设备的控制模块通过所述第i个级联设备的输入端口接收所述信号源通过第1至第i-1个级联设备输出的控制信号和数据信号，所述控制信号中包括一控制命令；所述第i个级联设备的控制模块根据所述控制信号中的控制命令，确定是否经所述第i个级联设备的输出端口输出所述控制信号给第i+1个级联设备；确定是否经所述第i个级联设备的输出端口输出所述数据信号给第i+1个级联设备，以及是否经所述第i个级联设备的天线端口输出所述数据信号给对应的天线，以使得所述天线根据所述数据信号进行发射；其中，i为自然数，且1＜i＜N。

在一种优选实施例中，所述天线级联系统还进一步包括：所述终止设备。

图3b为本发明所述天线级联系统的一种实施方式的示意图。参见图3b，该天实施方式中，所述线级联系统包括：

两个级联设备，第一级联设备301和第二级联设备302，当然可以根据实际场景的需要，可以对应设置三个以上的级联设备。所述信号源300例如可以是RFID中的阅读器，如果是其它无线应用场景，也可以是对应的其它的无线设备。所述信号源300用于输出最初的数据信号和控制信号。

参见图3b，所述信号源300输出数据信号和控制信号给第一级联设备301。所述每一个级联设备分别对应连接一个天线，如图3b中所述第一级联设备301对应连接第一天线314，第二级联设备302对应连接第二天线324。

针对每一个级联设备，所述级联设备包括一控制模块以及与所述控制模块相连的一输入端口、一输出端口和至少一个天线端口；其中，每个天线端口与一天线相连；所述输入端口与信号源或一包括所述级联设备的级联系统中的上一个级联设备的输出端口相连；所述输出端口与所述级联系统中的下一个级联设备的输入端口或终止设备相连；其中，所述控制模块通过所述级联设备的输入端口接收信号源或所述级联系统中的所述上一个级联设备输出的控制信号和数据信号，所述控制信号包括一控制命令，所述控制模块根据所述控制信号中的控制命令，确定是否经所述级联设备的输出端口输出所述控制信号给所述下一个级联设备、确定是否经所述级联设备的输出端口输出所述数据信号给所述下一个级联设备、以及是否经所述级联设备的天线端口输出所述数据信号给所述天线以使得所述天线根据所述数据信号进行发射。

例如图3b中，所述第一级联设备301通过输入端口311接收信号源300发出的数据信号和控制信号；所述控制信号中包括控制命令，第一级联设备301中的控制模块310根据所述控制命令的要求，决定是否将收到的控制信号经输出端口313输出给第二级联设备302，是否将所述数据信号经输出端口313输出给第二级联设备302，以及是否将所述数据信号经天线端口312输出所述第一天线314以使得所述第一天线314根据所述数据信号进行发射；所述输出端口313连接下一级的第二级联设备302的输入端口321，所述天线端口312连接本第一级联设备301对应的第一天线314。

所述第二级联设备302通过输入端口321接收上一级即第一级联设备301发出的数据信号和控制信号；所述控制信号中包括控制命令，第二级联设备302的控制模块320根据所述控制命令的要求，决定是否将收到的控制信号经输出端口323输出给终止设备303，是否将所述数据信号经输出端口323输出给终止设备303，以及是否将所述数据信号经天线端口322输出给第二天线324以使得所述第二天线324根据所述数据信号进行发射；所述输出端口323连接终止设备303，所述天线端口322连接本第二级联设备302对应的第二天线324。

所以说本发明中，所述级联设备共有三个端口，一个输入端口用于接收数据信号(相当于辐射能量信号)和控制信号；一个天线端口用于连接天线，将所述数据信号传输给天线从而辐射数据信号；还有一个输出端口用于传递数据信号和控制信号到下一级设备。其中，数据信号和控制信号都可以通过线缆(比如：同轴电缆)传输。由于数据信号和控制信号的工作频带不同，因此不存在彼此之间的干扰。无线信号源通过发送控制信号与级联设备通信，并控制级联设备的相关操作，比如：是否打开天线辐射数据信号，是否传递数据信号到下一级，查询级联设备的名称和固件版本号等。除了通信，控制信号还可以为天线级联设备供电。

本发明所述的级联设备中的控制模块具有微处理器，可以读取控制信号中的内容，并控制级联设备进行对应的操作。

由于本发明所述的天线级联系统中具有两个以上的级联设备，因此需要对每个级联设备进行标识，从而使得信号源可以分辨出每个级联设备。在一种优选实施例中，可以采用地址标识的方法，为每个级联设备标识不同的地址，从而对级联设备进行区分。

所述级联设备的状态包括停用状态和启用状态。图4为本发明所述级联设备的一种状态迁移图，图5为本发明所述级联设备状态迁移时的命令交互示意图。参见图4和图5，对于所述级联设备，在初始默认的情况下，其状态是停用状态401，在此状态下，所有级联设备的地址都设置为一个默认的值，例如0xFF。图5中只画出了信号源51与一个级联设备52之间的信号交互，其它级联设备与信号源的信号交互类似。

所述信号源51发出的控制信号中，可以包括一用于将所述级联设备的地址设置为第一地址的地址设置命令(SET_ANTADD_REQ)501，该地址设置命令501中包括所要设置的第一地址，如0xnn；所述级联设备52在停用状态时，若其中的控制模块收到该地址设置命令501，则将其中的第一地址作为本级联设备52的地址，如此处设置为0xnn，并向信号源51返回该地址设置命令的响应信息(SET_ANTADD_REP)502，并控制所述级联设备52进入能够响应于控制命令进行操作的启用状态402；所述地址设置命令的响应信息502中包括地址信息0xnn，信号源51就可以得知该地址信息0xnn用于标识哪个级联设备。

下面结合如图3b所示的实施例说明级联设备的状态迁移。

所述信号源(如无线射频识别的阅读器)发出地址设置命令的时机一般是级联系统初始上电时，或者信号源认为需要进行地址设置的其他时机。所述地址设置命令中包括目标地址(DA)和新设置地址(NA)(为了与后述控制命令中的第二地址区别，此处将该新设置地址也称为第一地址)，所述DA就是级联设备的初始默认地址0xFF，所述NA就是要给级联设备设置的用于识别的地址。当级联设备的控制模块收到地址设置命令后，会比对该地址设置命令中的目标地址和本级联设备的当前地址，如果相同，则会响应该地址设置命令。由于所述级联设备有两个以上，而且在最初状态下所有级联设备的当前地址都是默认地址0xFF，因此所述各个级联设备之间会进行一个竞争过程，该竞争过程可以采用现有的信道监听或竞争方案来实现。所述信道监听是指级联设备在发送信息前，必须保证信道空闲，通过空闲信道确定选定哪个级联设备。竞争方案包括现有的ALOHA算法、时隙ALOHA算法、二进制树算法等方式。

总之，最后会有一个级联设备，假设为级联设备301，竞争成功而响应该地址设置命令。所述响应该地址设置命令，就是将本级联设备301的当前地址设置为该地址设置命令中的新设置地址NA即第一地址，如设置为0xnn，设置完新地址后向信号源返回该地址设置命令的响应信息，该级联设备301进入启用状态。

当一个级联设备设置好地址后，其它级联设备的当前地址还是默认地址0xFF，因此信号源会继续发送地址设置命令，在新的地址设置命令中，所述目标地址DA还是默认地址0xFF，但是新设置地址NA与上一个地址设置命令中的新设置地址区分开，假设此处设为0xnf。所述级联设备在收到地址设置命令后会比对该对该地址设置命令中的目标地址和本级联设备的当前地址，如果相同，则会响应该地址设置命令。由于上一个设置过新地址0xnn的级联设备301的当前地址与所述目标地址0xFF不同，所以该级联设备301不再响应该地址设置命令，而其余的级联设备如302则会响应该地址设置命令，即将本级联设备302的当前地址修改为所述新地址0xnf，向信号源返回该地址设置命令的响应信息，进入启用状态。如果剩余的级联设备有两个以上，则继续通过竞争来确定一个级联设备响应该地址设置命令。

当然，还可以有其它的地址标识方法。例如在级联设备的停用状态下，级联设备不会向输出端口输出信号，那么在这种方案中，首先是级联设备301收到所述地址设置命令，该级联设备301在设置好新地址0xnn后，返回地址设置命令的响应消息，并进入启用状态。所述启用状态下，级联设备会将从输入端口接收的数据信号和控制信号传输给输出端口输出。那么信号源在成功收到级联设备301返回的地址设置命令响应消息后，继续通过控制信号发送新的地址设置命令，由于此时级联设备301会把控制信号经输出端口输出给下一级级联设备302，因此级联设备302会收到控制信号中的地址设置命令，进行新地址设置，之后向信号源返回地址设置命令的响应消息，进入启用状态。

再参见图5，所述信号源51所发出的控制信号中还可以包括一用于将所述级联设备的地址重设为默认地址的地址重设命令503，该地址重设命令503的触发时机例如可以是：当信号源没有成功收到地址设置命令的响应消息时；当然，该地址重设命令的触发时机还可以是信号源认为有必要发出的任何时机。

所述信号源51会在地址重设命令中包括目标地址，该目标地址就是需要重设地址的那个目标级联设备的当前地址，例如目标地址为0xnn，则用于将当前地址为0xnn的级联设备，如级联设备52，的地址进行重设，所述级联设备52在启用状态时才会响应该地址重设命令。如图4和图5所示，所述级联设备52在启用状态402时，若该级联设备52的控制模块收到该地址重设命令503，则将本级联设备52的地址信息设置回到默认地址，如重新设置为0xFF，向信号源51返回地址重设命令的响应消息(RESET_ANTADD_REP)504，并控制所述级联设备进入不响应于控制命令进行操作的停用状态401。

通过上述的地址设置过程，信号源可以为所述每一个级联设备设置一个用于区分的地址，在具体实施方案中，把为每一个级联设备设置的地址称为第一地址，之后信号源就可以在控制信号中发送控制命令来控制某一个特定的级联设备进行对应的操作。所述控制命令包括命令内容和第二地址，该第二地址就是待控制的级联设备的地址，当所述控制模块在所述级联设备为启用状态的情况下接收到所述控制命令时，所述控制模块确定所述第二地址是否与本级联设备的第一地址匹配，并在确定所述第二地址与所述第一地址匹配时根据所述命令内容来进行相应的操作；当所述级联设备在停用状态的情况下，则不响应控制信号中的控制命令。

具体的，所述控制命令所包含的字段主要包括：

(1)该控制命令的ID，用于区分不同的控制命令。

(2)待控制的级联设备的地址信息，即所述第二地址。

(3)命令内容。

(4)校验位等信息，级联设备可以进一步跟进该校验位进行校验，校验成功后再根据命令内容进行操作。

所述控制命令中的命令内容可以有多种，级联设备根据这些命令内容进行相应的操作。例如包括：命令该级联设备是否将输入端口收到的控制信号经输出端口输出给下一级的级联设备；命令该级联设备是否启动本级联设备连接的天线，即将所述输入端口接收的数据信号经天线端口输出给本级联设备连接的天线；或者命令该级联设备是否关闭本级联设备连接的天线，即将所述输入端口接收的数据信号不经天线端口，而是经输出端口输出给下一级的级联设备；或者也可以是命令该级联设备将所述输入端口接收的数据信号经天线端口输出给本级联设备连接的天线，以及将所述输入端口接收的数据信号经输出端口输出给下一级的级联设备。再例如，所述命令内容也可以是设置和查询级联设备的类型和固件版本等。

这些操作动作都可以在所述控制命令中设置在命令内容中，由级联设备中的控制模块读取命令内容，再根据命令内容控制级联设备进行相应的操作。

至于级联设备内部如何执行所述控制信号的命令内容对应的操作，则可以采用软件程序的方式来实现，也可以采用硬件方式来实现。例如，可以由逻辑门、开关、专用集成电路(ASIC，Application Specific Integrated Circuit)、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器等来实现多数命令内容对应的操作。

下面举例说明几个典型的控制命令的命令内容类型。

例如在一种优选实施方式中，所述控制命令包括指示所述级联设备将所述数据信号输出给所述天线或输出给所述下一个级联设备的命令内容和第二地址，当所述控制模块在所述级联设备为启用状态的情况下接收到所述控制命令时，所述控制模块确定所述第二地址是否与所述第一地址匹配，并在确定所述第二地址与所述第一地址匹配时根据所述命令内容来将所述数据信号输出给所述下一个级联设备或将所述数据信号输出给对应的天线以使得所述天线根据所述数据信号进行发射。

再例如在又一种优选实施方式中，所述控制命令包括指示所述级联设备将所述控制信号输出给所述下一个级联设备的命令内容和第二地址，当所述控制模块在所述级联设备为启用状态的情况下接收到所述控制命令时，所述控制模块确定所述第二地址是否与所述第一地址匹配，并在确定所述第二地址与所述第一地址匹配时根据所述命令内容来将所述控制信号输出给所述下一个级联设备。

如果所述控制命令中的命令内容为其它指令，则对应的按照该指令进行相应的操作。

本发明的一种优选实施例中，所述级联设备本身可以设置电池；在另一种优选实施例中，也可以是在级联设备中进一步包括一电压转换器。如图6为本发明所述的一种具有电压转换器的级联设备的示意图，参见图6，所述电压转换器35与所述输入端口31、所述控制模块30和所述至少一个天线端口32连接，所述电压转换器35通过所述输入端口31接收信号源或所述级联系统中的所述上一个级联设备输出的功率，并在将所述功率进行转换之后向所述控制模块30和至少一个天线端口32供电。所述信号源具有一个电压源，用于对控制信号施加一个供电电压从而输出供电功率，那么接收到控制信号的级联设备就可以利用所述电压转换器将所述功率转换成本级联设备的可用电压，为本级联设备的内部器件进行供电。

另外，本发明的一种优选实施例中，所述级联设备在输入端口可以通过一根电缆与信号源或上一级级联设备的输出端口连接，所述输入端口接收的数据信号和控制信号采用该一根电缆输入。所述级联设备的输出端口输出的数据信号和控制信号也采用一根电缆输出。由于所述数据信号为高频信号，而控制信号为低频信号，由于两种信号不在一个频率上，因此采用同一根电缆传输也不会产生彼此间的干扰。这样就可以复用现有的大部分信号源，如RFID阅读器，节省改造成本。

当然，在其它实施例中，所述级联设备的输入端口也可以采用两根电缆，其中一根电缆用于传输数据信号，另一根电缆用于传输控制信号；同理，所述级联设备的输出端口也可以采用两根电缆，其中一根电缆用于传输数据信号，另一根电缆用于传输控制信号。

另外，本发明还公开了一种无线射频识别阅读器，包括：作为信号源的无线射频识别阅读器主体和如上述任一实施例所述的天线级联系统。

综上所述，由于本发明的每一级级联设备都连接有一个天线，信号源可以在控制信号中的控制命令中指定开启哪一个天线，则该天线对应的级联设备就会根据控制信号中的控制命令将收到的数据信号经天线端口输出给对应的天线。如果本级联设备不开启本级联设备的天线(即不输出数据信号给天线)，也可以根据控制指令将数据信号经输出端口输出给下一级的级联设备，下一级的级联设备再根据控制信号中的控制命令决定是否开启本级联设备对应的天线。这样，每一级的级联设备都可以控制本级天线的开启和关闭，因此信号源可以根据实际需要，灵活选择开启哪一个天线，提高了天线选择的灵活性，例如在进行RFID标签的扫描时，可以指定某个天线进行开启扫描标签。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (9)

1.级联设备，其特征在于，所述级联设备包括一控制模块(30)以及与所述控制模块(30)相连的一输入端口(31)、一输出端口(33)和至少一个天线端口(32)；其中，

每个天线端口(32)与一天线(34)相连；

所述输入端口(31)与一信号源或一包括所述级联设备的级联系统中的上一个级联设备的输出端口相连；

所述输出端口(33)与所述级联系统中的下一个级联设备的输入端口或终止设备相连；

其中，所述控制模块(30)通过所述级联设备的输入端口(31)接收信号源或所述级联系统中的所述上一个级联设备输出的控制信号和数据信号，所述控制信号包括一控制命令，所述控制模块(30)根据所述控制信号中的控制命令，确定是否经所述级联设备的输出端口(33)输出所述控制信号给所述下一个级联设备、确定是否经所述级联设备的输出端口(33)输出所述数据信号给所述下一个级联设备、以及是否经所述级联设备的天线端口(32)输出所述数据信号给所述天线(34)以使得所述天线(34)根据所述数据信号进行发射。

2.根据权利要求1所述的级联设备，其特征在于，所述控制信号包括一用于将所述级联设备的地址设置为第一地址的地址设置命令，当所述控制模块(30)收到所述地址设置命令时，将所述级联设备的地址设置为第一地址，并控制所述级联设备进入能够响应于控制命令进行操作的启用状态。

3.根据权利要求2所述的级联设备，其特征在于，所述控制信号包括一用于将所述级联设备的地址重设为默认地址的地址重设命令，当所述控制模块(30)收到所述地址重设命令时，将所述级联设备的地址重设为默认地址，并控制所述级联设备进入不响应于控制命令进行操作的停用状态。

4.根据权利要求2所述的级联设备，其特征在于，所述控制命令包括指示所述级联设备将所述数据信号输出给所述天线或输出给所述下一个级联设备的命令内容和第二地址，当所述控制模块在所述级联设备为启用状态的情况下接收到所述控制命令时，所述控制模块(30)确定所述第二地址是否与所述第一地址匹配，并在确定所述第二地址与所述第一地址匹配时根据所述命令内容来将所述数据信号输出给所述下一个级联设备或将所述数据信号输出给对应的天线以使得所述天线根据所述数据信号进行发射。

5.根据权利要求2所述的级联设备，其特征在于，所述控制命令包括指示所述级联设备将所述控制信号输出给所述下一个级联设备的命令内容和第二地址，当所述控制模块(30)在所述级联设备为启用状态的情况下接收到所述控制命令时，所述控制模块(30)确定所述第二地址是否与所述第一地址匹配，并在确定所述第二地址与所述第一地址匹配时根据所述命令内容来将所述控制信号输出给所述下一个级联设备。

6.根据权利要求1所述的级联设备，其特征在于，所述级联设备进一步包括：

一电压转换器(35)，与所述输入端口(31)、所述控制模块(30)和所述至少一个天线端口(32)连接，所述电压转换器通过所述输入端口(31)接收所述信号源或所述级联系统中的所述上一个级联设备输出的功率，并在将所述功率进行转换之后向所述控制模块(30)和所述至少一个天线端口(32)供电。

7.天线级联系统，其特征在于，所述天线级联系统包括：

M个天线，其中，M为自然数；和

N个级联设备，分别连接到M个天线，每个级联设备包括一控制模块以及与所述控制模块相连的一输入端口、一输出端口和至少一个天线端口，其中，N为自然数，且M≥N，N≥2；

其中，

所述N个级联设备中的第1个级联设备(301)的输入端口(311)与一信号源相连，输出端口(313)与第2个级联设备(302)的输入端口(321)相连，至少一个天线端口中的每个天线端口(312)与所述M个天线中的一个天线(314)相连，其中，所述第1个级联设备(301)的控制模块(310)通过第1个级联设备(301)的输入端口(311)接收所述信号源输出的控制信号和数据信号，所述控制信号中包括一控制命令，所述控制模块(310)根据所述控制信号中的控制命令，确定是否经第1个级联设备(301)的输出端口(313)输出所述控制信号给第二个级联设备(302)；确定是否经第1个级联设备(301)的输出端口(313)输出所述数据信号给第二个级联设备(302)，以及是否经第1个级联设备(301)的天线端口(312)输出所述数据信号给对应的天线(314)以使得所述天线(314)根据所述数据信号进行发射；

所述N个级联设备中的第i个级联设备(302)的输入端口(321)与第i-1个级联设备(301)的输出端口(313)相连；输出端口(323)与第i+1个级联设备的输入端口或一终止设备(303)相连，至少一个天线端口中的每个天线端口(322)与所述M个天线中的一个天线(324)相连；所述第i个级联设备(302)的控制模块(320)通过所述第i个级联设备(302)的输入端口(321)接收所述信号源通过第1至第i-1个级联设备输出的控制信号和数据信号，所述控制信号中包括控制命令；所述第i个级联设备(302)的控制模块(320)根据所述控制信号中的控制命令，确定是否经所述第i个级联设备(302)的输出端口(323)输出所述控制信号给第i+1个级联设备；确定是否经所述第i个级联设备(302)的输出端口(323)输出所述数据信号给第i+1个级联设备，以及是否经所述第i个级联设备(302)的天线端口(322)输出所述数据信号给对应的天线(324)，以使得所述天线(324)根据所述数据信号进行发射；其中，i为自然数，且1＜i＜N。

8.根据权利要求7所述的天线级联系统，其特征在于，所述天线级联系统进一步包括：所述终止设备(303)。

9.无线射频识别阅读器，其特征在于，包括：作为信号源的无线射频识别阅读器主体和如权利要求7或8所述的天线级联系统。

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