CN108596322A - 一种标签独立供能的超高频rfid装置和方法 - Google Patents

一种标签独立供能的超高频rfid装置和方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种标签独立供能的超高频RFID装置，包括读写器和无源标签，所述读写器和所述标签之间通过读写天线通信连接，还包括功率信号源和激活天线，所述功率信号源的超高频功率输出接口与所述激活天线的信号输入接口通信连接，所述激活天线的能源输出接口与所述无源标签的能源输入接口通信连接。同时本发明还提供一种超高频RFID装置中标签独立供能的方法。本发明解决超高频RFID标签因环境问题（如液体环境，超远距环境，物体遮挡环境等）导致超高频RFID读写器发射能量不足，无法将超高频RFID标签进行激活，或超高频RFID标签返回能量不足，无法被超高频RFID读写器解析识别的问题。

Description

一种标签独立供能的超高频RFID装置和方法
技术领域
本发明涉及一种超高频RFID装置，更具体的设计一种标签独立供能的超高频RFID装置。
背景技术
随着超高频RFID标签的广泛应用，有更多的应用场景需要使用超高频RFID技术，比如新零售行业，布草洗涤租赁行业，服装门店等。但是由于超高频RFID技术，RFID标签是无源的，需要通过读写器进行提供能量，如图1所示，通常超高频RFID读写器的工作流程为读写器A发射能量，通过天线E，传递给超高频标签F，标签F将调制的信号，通过天线E，返回给读写器A，完成标签读取。但是，由于很多使用环境中，读写器发送的能量因为空气衰减，液体吸收，物体遮挡等原因，到达RFID标签的能量就变得很少，标签无法被激活，导致读写器的标签读取率(标签读取数量和读取速度)很低。如果一味提高读写器输出能量，由于超高频RFID技术是自干扰系统，发送的能量越大，自己带来的干扰也越大，同样无法很好的实现标签的读取。
发明内容
发明目的：本发明目的在于针对现有技术的不足，提供一种灵敏度高、抗干扰能力强的标签独立供能的超高频RFID装置。
同时，本发明还提供一种解决上述问题的超高频RFID装置中标签独立供能的方法。
技术方案：本发明所述一种标签独立供能的超高频RFID装置，包括读写器和无源标签，所述读写器和所述标签之间通过读写天线通信连接，还包括功率信号源和激活天线，所述功率信号源的高频功率输出接口与所述激活天线的信号输入接口通信连接，所述激活天线的能源输出接口与所述无源标签的能源输入接口通信连接。
本发明技术方案的进一步限定为，所述功率信号源为所述读写器，并且还包括将所述读写器输出的信号源耦合分为两部分的功率耦合器，所述功率耦合器的读写信号输出接口与所述读写天线的信号输入接口通信连接，所述功率耦合器的激活信号输出接口与所述激活天线的信号输入接口通信连接。
进一步地，所述功率耦合器与所述激活天线之间还设置功率放大器。
进一步地，所述功率信号源为独立的功率信号源。
进一步地，所述读写天线和所述激活天线为同极化方式的天线或不同极化方式的天线，天线的设置方式为垂直摆放，或并列摆放，或间隔一定距离摆放。
进一步地，所述读写天线和/或所述激活天线为二根以上天线，所述二根以上天线通过功分器或天线分时分配器组合。
本发明提供的另一技术方案为：一种超高频RFID装置中标签独立供能的方法，通过独立的激活天线为标签独立提供激活能量。
本技术方案的进一步限定为，所述激活天线的功率信号源为所述读写器。
进一步地，所述激活天线的功率信号源为独立的功率信号源。
有益效果：本发明提供的一种标签独立供能的超高频RFID装置和方法，解决超高频RFID标签因环境问题(如液体环境，超远距环境，物体遮挡环境等)导致超高频RFID读写器发射能量不足，无法将超高频RFID标签进行激活，或超高频RFID标签返回能量不足，无法被超高频RFID读写器解析识别的问题，而且由于目前标签的激活灵敏度不够高，读写器读取标签的链路处于不平衡状态，利用此方法，可以解决链路不平衡，提高标签读取率。
附图说明
图1为本发明背景技术中所述的超高频RFID装置的结构示意图；
图2为本发明实施例1所述的标签独立功能的超高频RFID装置的结构示意图；
图3为本发明实施例2所述的标签独立功能的超高频RFID装置的结构示意图。
具体实施方式
下面通过附图对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
实施例1：一种标签独立供能的超高频RFID装置，对需要读取的标签进行独立提供能量，并且利用空间距离的电磁波的衰减或者不同方向的天线的空间隔离度等，来提高超高频RFID标签读取率，尤其适合水分较多环境和标签密集堆叠的情况。
本实施例提供的标签独立功能的超高频RFID装置的结构示意图如图2所示，与传统的RFID装置相同，包括读写器A和无源标签F，所述读写器A和所述标签F之间通过读写天线E通信连接。与传统的RFID装置的不同之处在于，还包括功率信号源和激活天线D，所述功率信号源的高频功率输出接口与所述激活天线D的信号输入接口通信连接，所述激活天线D的能源输出接口与所述无源标签F的能源输入接口通信连接。
本实施例中，所述功率信号源为所述读写器A，并且还包括将所述读写器A输出的信号源耦合分为两部分的功率耦合器B和进行功率放大的功率放大器C，所述功率耦合器B的读写信号输出接口与所述读写天线E的信号输入接口通信连接，所述功率耦合器B的激活信号输出接口与所述功率放大器C的信号输入接口连接，所述功率放大器C的信号输出接口与所述激活天线D的信号输入接口通信连接。其中，各信号之间的参数关系为：B的耦合系数为a，功率放大器的增益是b，标签激活灵敏度c，标签调制损耗c1，天线D到标签F的信号衰减d，标签F到天线E的信号衰减e，天线D对标签F的增益d1，天线E对标签F的天线增益e1,A的发射功率f，A的接收灵敏度g，A的饱和功率值h。天线D到天线E的空气衰减de，天线D到天线E的D天线增益de1，天线E到天线D的E天线增益ed1。所以D的发射功率即功放C的输出功率i：f-a+b(在保证i的情况下，a尽量小)，其中1：i+d1-d>c；2：i+d1-d-c1-e+e1>g；3：i+de1+ed1-de<h。
本实施例的连接方式：读写器A和读写天线E之间通过馈线连通，读写器A、功率耦合器B、功率放大器C和激活天线D之间也是通过馈线连通，而读写天线E和无源标签F之间通过无线信号连通，激活天线D和无源标签F之间也是通过无线信号连通。
上述技术方案的工作原理为：超高频RFID读写器A输出的信号，通过功率耦合器B，将一小部分能量耦合出来，然后将其通过功率放大器C放大，经过天线D输出给无源标签F，无源标签F激活后，将返回的信号，通过天线E，返回给读写器A，完成标签读取；同时，读写器的大部分能量，通过耦合器，经过天线E，输出给无源标签F，无源标签F激活后，将返回的信号，通过天线E，返回给读写器A，完成标签读取。
为了实现上述原理，对天线的摆放要求很高，所述读写天线E和所述激活天线D为同极化方式的天线或不同极化方式的天线，天线的设置方式为垂直摆放，或并列摆放，或间隔一定距离摆放。由于天线D的输出能量很大，但是经过空间隔离，或者天线极化隔离，或者天线空间隔离等天线部署方法，使得从天线D输出的信号，达到天线E端时，信号衰减到正常水平，不会影响读写器A的读取灵敏度和过载饱和门限，使读写器A正常工作。通常天线D和天线E是摆放和选型方法有1选择不同激化方式的天线2天线D和天线E垂直摆放3天线D和天线E并排同面摆放4天线D和天线E间隔一定距离摆放。当两个天线间隔一定距离摆放时，隔距离需要根据防止读写器饱和所需要的空气衰减来确定，需要的空气衰减根据电磁波在空气中传导公式来计算，空气衰减＝32.44+20lg d(Km)+20lg f(MHz)。
另外，所述读写天线E和/或所述激活天线D为二根以上天线，所述二根以上天线通过功分器或天线分时分配器组合，从而实现更好的能源供应。
上述超高频RFID装置中标签独立供能的方法为：通过独立的激活天线为标签独立提供激活能量，所述激活天线的功率信号源为所述读写器A，降低了组网的要求，并可以使功能和读取同步，提高在特殊环境下的提高超高频RFID读取率。
实施例2：一种标签独立供能的超高频RFID装置，其结构示意图如图3所示，其结构与实施例1基本相同，不同点为：所述功率信号源为独立的功率信号源G。读写器A发送指令，通过天线E，发送给无源标签F。由于标签距离天线E较远或者天线E发出的能量不足等原因，能量不足以激活无源标签F,或者及时激活无源标签F，标签返回的信号非常微弱，读写器A无法提取信号，不能完成标签读取。此时，功率信号源G(功率可以根据实际需求调节)，通过天线D向超高频RFID的无源标签F提供能量，让无源标签F处于被激活状态。无源标签F通过调制来自于天线D的能量信号，将调制后的信号通过天线E返回到读写器A，完成标签读取。
上述功率信号源G的输出功率设置方法为：标签激活灵敏度c，标签调制损耗c1，天线D到标签F的信号衰减d，标签F到天线E的信号衰减e，天线D对标签F的增益d1，天线E对标签F的天线增益e1,A的发射功率f，A的接收灵敏度g，A的饱和功率值h。天线D到天线E的空气衰减de，天线D到天线E的D天线增益de1，天线E到天线D的E天线增益ed1。所以D的发射功率即信号源G的输出功率i，其中1：i+d1-d>c；2：i+d1-d-c1-e+e1>g；3：i+de1+ed1-de<h。
功率信号源G提供的能量是一个稳定载波信号，而且无源标签F的频带宽度会比较宽，所以不需要跟读取数据同步，只要偏离通讯信道信道，不干扰通讯即可，采用独立信号源，可以避免方案实施1中的BCD之间的馈线，便于在方案实施。并且在多独立的信号源功能情况下，可以采用分时开启，降低同一时刻激活标签的数量，减少标签碰撞，提供高标签读取率。
如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。

Claims (9)

1.一种标签独立供能的超高频RFID装置，包括读写器（A）和无源标签（F），所述读写器（A）和所述标签（F）之间通过读写天线（E）通信连接，其特征在于，还包括功率信号源和激活天线（D），所述功率信号源的超高频功率输出接口与所述激活天线（D）的信号输入接口通信连接，所述激活天线（D）的能源输出接口与所述无源标签（F）的能源输入接口通信连接。
2.根据权利要求1所述的一种标签独立供能的超高频RFID装置，其特征在于，所述功率信号源为所述读写器（A），并且还包括将所述读写器（A）输出的信号源耦合分为两部分的功率耦合器（B），所述功率耦合器（B）的读写信号输出接口与所述读写天线（E）的信号输入接口通信连接，所述功率耦合器（B）的激活信号输出接口与所述激活天线（D）的信号输入接口通信连接。
3.根据权利要求2所述的一种标签独立供能的超高频RFID装置，其特征在于，所述功率耦合器（B）与所述激活天线（D）之间还设置功率放大器（C）。
4.根据权利要求1所述的一种标签独立供能的超高频RFID装置，其特征在于，所述功率信号源为独立的功率信号源（G）。
5.根据权利要求1~5任一权利要求所述的一种标签独立供能的超高频RFID装置，其特征在于，所述读写天线（E）和所述激活天线（D）为同极化方式的天线或不同极化方式的天线，天线的设置方式为垂直摆放，或并列摆放，或间隔一定距离摆放。
6.根据权利要求1~5任一权利要求所述的一种标签独立供能的超高频RFID装置，其特征在于，所述读写天线（E）和/或所述激活天线（D）为二根以上天线，所述二根以上天线通过功分器或天线分时分配器组合。
7.一种根据权利要求1~6任一权利要求所述的超高频RFID装置中标签独立供能的方法，其特征在于，通过独立的激活天线为标签独立提供激活能量。
8.根据权利要求7所述的一种超高频RFID装置中标签独立供能的方法，其特征在于，所述激活天线的功率信号源为所述读写器（A）。
9.根据权利要求7所述的一种超高频RFID装置中标签独立供能的方法，其特征在于，所述激活天线的功率信号源为独立的功率信号源（G）。
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