CN1639913B - 使用多个射频天线的智能站、包括智能站的库存控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种库存控制系统和方法(图3A)，用于跟踪带有RFID标签(501和502)的物品库存，其包括读出器单元(120)和智能站(124)，智能站可跟踪RFID标签以确定要盘存物品的物品信息。读出器单元发送和接收RF信号。智能站传输电缆(221和222)通过第一开关，一个或多个附加RF电缆通过附加开关(527)。库存控制处理单元(550)从智能站接收物品信息以更新与要盘存物品相关的库存信息。

Description

使用多个射频天线的智能站、包括智能站的库存控制系统及方法

相关申请的交叉引用

本申请要求根据35U.S.C.§119(e)，于2002年1月9日提出的临时申请60/346388以及于2002年1月23日提出的临时申请60/350023的优先权，这两个申请的公开内容通过引用全部结合于本文中。

发明领域

本发明一般地涉及在智能站中使用多个RF(射频)天线以跟踪带有RFID(射频识别)标签的物品的领域。更具体地说，本发明涉及使用智能站跟踪和盘存带有RFID标签的库存物品的库存控制方法和系统。

发明背景

射频识别(RFID)系统一般使用一个或多个读出器天线以将射频(RF)信号发送到带有RFID标签的物品。使用此类RFID标签识别物品或人员在本领域已为人所熟知。根据来自读出器天线的RF信号，RFID标签在激发后在读出器天线检测的磁场(或电场)内产生扰动。通常，此类标签是无源标签，当处于读出器天线检测范围内时，它们可响应从读出器天线的RF信号而受激励或谐振。美国专利6094173中描述了包括合适RF天线细节的此类RFID系统的一个示例，该专利的内容通过引用全部结合于本文中。为改善检测范围并扩展“覆盖范围”，已知的方法是使用异相的共面天线。美国专利6166706中提供了此类天线的一个示例。

RFID系统的检测范围一般受信号强度而限制在小范围内，例如，对于13.56MHz系统该范围通常小于大约1英尺。因此，便携式读出器单元在一组标记物品中移动以便检测所有标记物品，这是因为通常存储标记物品的空间远远大于静止或固定的单读出器天线的检测范围。另一方面，可使用具有足够功率并可检测大量标记物品的范围的大读出器天线。但是，此类天线可能使用不便，并会加大超出允许限制的辐射功率范围。此外，这些读出器天线经常位于空间宝贵的商店或其它位置，并且使用此类大读出器天线不但成本高而且不方便。在另一可行解决方案中，可使用多个小天线，但考虑到通常空间很宝贵，故此配置可能难于建立。

然而，使用多个天线(或组件)的缺点是要使用多条传输电缆将读出器单元连接到多个天线，以及/或当多个天线均经单条传输电缆连接到读出器单元时，无法分别控制多个天线。

作为背景介绍，图1是显示现有技术RFID系统基本要素的方框图。读出器单元100一般可通过RS-232或类似的数字通信连接到诸如计算机终端等终端。读出器单元100经电缆203连接到读出器天线200。读出器天线200一般由至少一个环路201和一个调谐电路202组成。虽然调谐电路202在图1中显示为固定部分，但本领域的技术人员应明白，它可分布在环路201周围。读出器天线200又通过低功率无线电波105与一个或多个RFID标签106进行通信，RFID标签一般与RFID系统跟踪的物品、对象(有生命或无生命)或人员相关联。

传输电缆203通常由其阻抗来表征，简而言之，阻抗大约是电感L除以传输电缆的电容C的平方根。对于铜轴电缆，阻抗一般为50或75欧姆。

总之，传输电缆203、天线环路201和调谐电路202以在所需频率上最有效地利用RF功率的方式连接在一起，对于使用诸如天线200等环形天线的给定RFID系统，所需频率一般是诸如13.56MHz的“高”频率。RFID系统经常使用的另一常见“低”频率为124kHz。不同的天线设计还使用RF范围内诸如900MHz或2.45GHz等“超高”(UHF)频率。

使用由单读出器单元供电的多个天线并使用多路复用器开关在天线之间交替的系统也已为人所熟知。图2显示了概念上的此类系统，图中，两个单独的天线200a和200b通过相应的传输电缆203a和203b连接到读出器和多路复用器单元101。使用多个天线一般会在读取标签时提高空间覆盖率，而无需使用不止一个读出器单元。图2所示布置的主要缺陷在于到每个天线需要单独的传输电缆。由于空间常常是宝贵的，因为需要额外的空间安装或定位每个这些单独的电缆，故使用这些单独的电缆就成了缺点。在不止两个天线与一个读出器单元一起使用时，由于所有这些多个天线均需要单独的传输电缆，因此，这种缺点会加重。

发明概述

在一个方面，本发明提供了跟踪RFID标签的智能站，所述智能站包括：发送和接收RF信号的读出器单元；通过第一开关经第一传输电缆连接到所述读出器单元的第一RF天线；以及通过一个或多个附加开关经所述相同的第一传输电缆连接到所述读出器单元的一个或多个附加RF天线。术语“智能”在本文中使用时指通过传输无线电频率信号，系统可以捕捉、存储和查找数据，并监控与可跟踪物品相关联的独特标识符。

在又一个方面，所述第一和一个或多个附加RF天线中的每个天线包括环路和调谐电路。

在本发明的另一个方面，读出器单元包括用于所述第一和一个或多个附加RF天线的调谐电路，所述调谐电路通过所述第一传输电缆连接到所述第一和一个或多个附加RF天线。

在另一个方面，本发明包括：生成和接收RF信号的读出器单元；以及有效地连接到所述读出器单元以及第一和一个或多个附加开关的控制单元；其中所述控制单元配置为选择性地分别操作所述第一和一个或多个附加开关，以将所述读出器连接到所述第一和一个或多个附加RF天线。所述读出器单元和所述控制单元可以是独立的装置或组合在单个单元中。

在本发明还有的另一个方面，智能站还包括将读出器单元连接到辅助RF天线环路的第二传输电缆，每个辅助RF天线环路布置为接近所述第一和一个或多个附加RF天线中的一个对应天线。辅助天线接收为标签提供能量的未经调制的RF信号，标签在不存在RF信号时通常未加电。“未经调制的RF信号”在本文中使用时指无叠加数据的RF信号。“经调制的RF信号”指承载叠加数据的RF信号。

在又一个方面，读出器单元包括读出器单元附近的第二调谐电路，它通过第二传输电缆连接到辅助RF天线环路。第二调谐电路配置为调谐RF天线环路。

在还有的另一个方面，本发明提供了将读出器单元分别通过第一和一个或多个附加开关连接到第一和一个或多个附加RF天线的第二传输电缆。读出器单元将未经调制的RF信号通过第二传输电缆传送到第一和一个或多个附加RF天线，并且通过第一传输电缆将调制的RF信号发送到第一和一个或多个附加RF天线。

在本发明的又一个方面，所述第一开关配置为只在三种状态下操作：第一种状态是所述第一开关只将所述经调制的RF信号发送到所述第一RF天线；第二种状态是所述第一开关只将所述未经调制的RF信号发送到所述第一RF天线；以及第三种状态是所述经调制的RF信号和所述未经调制的RF信号均绕过所述第一RF天线。所述第二开关包括配置为只在三种状态下操作的多极开关：第一种状态是所述第二开关只将所述经调制的RF信号发送到所述第二相关联的RF天线；第二种状态是所述第二开关只将所述未经调制的RF信号发送到所述第二相关联的RF天线；以及第三种状态是所述经调制的RF信号和所述未经调制的RF信号均绕过所述相关联的第二RF天线。每个开关可彼此独立加以控制，因此，例如，第一和第二开关可同时分别设为发送经调制和未经调制的信号。另外，可使用配置成在两种状态之一下工作的双极开关(一种状态是将经调制的RF信号传送给相关联的天线，另一种状态是不将信号传送给相关联的天线)。

在又一个方面，本发明提供：通过所述相同的第一传输电缆连接到所述读出器单元的附加RF天线；以及分别布置在所述第一传输电缆与所述附加RF天线之间的附加开关。

在一个方面，RF传输电缆具有服务于所有天线的单一分支，即天线以串联方式通过RF传输电缆连接到读出器单元。

在另一个方面，RF传输电缆有两个或两个以上分支，每个分支服务于一个或多个天线。也就是说，天线以并联方式通过传输电缆连接到读出器单元，RF传输电缆上的每个分支可使用开关来选择。

在另一个方面，智能站包含RF信号处理电子电路，用以执行一些信号处理，否则，这些信号处理由读出器完成。

在还有的另一个方面，一个或多个附加开关中的每个开关包括PIN型二极管。

在另一个方面，本发明提供一种智能库存控制系统，它使用RFID标签以确定要盘存物品的物品信息，所述智能库存控制系统包括一个或多个智能站。每个智能站包括通过第一开关经第一传输电缆连接到所述读出器单元的第一RF天线；以及通过相应的一个或多个附加开关经所述相同的第一传输电缆连接到所述读出器单元的一个或多个附加RF天线。所述读出器单元可在所述智能站之一外或内。所述库存控制系统还包括连接到数据库的库存控制处理单元，它从所述智能站接收物品信息以更新与要盘存的物品相关的库存信息。

在又一个方面，本发明为带有RFID标签的物品提供库存控制方法，所述方法包括：提供多个智能站，每个智能站包括发送和接收RF信号的读出器单元；通过第一开关经第一传输电缆连接到所述读出器单元的第一RF天线；以及通过相应的一个或多个附加开关经所述相同的第一传输电缆连接到所述读出器单元的一个或多个附加RF天线；通过选择性地为每个所述智能站的所述第一和一个或多个附加RF天线供电，以确定位于所述各个智能站的物品的物品信息，从而确定要盘存的物品信息；以及处理所述确定的物品信息以更新要盘存的所述物品的库存信息。

在一个方面，每个站具有其自己的读出器单元。然而，一个读出器单元也可服务许多站。

在本发明的又一个方面，所述库存控制方法包括选择性地控制所述第一和一个或多个附加开关，以便为所述第一和一个或多个附加RF天线供电，并从在所述各个通电的一个或多个附加RF天线范围内带有RFID标签的物品检测物品信息。

在本发明的又一个方面，所述库存控制方法包括对所述读出器单元产生的RF功率电平进行软件控制。在优选实施例中，测试将确定所述读出器为实现每个相连天线的最佳结果而必须提供的RF功率，天线位于所述RF电缆上的不同距离处。此信息将存储在例如查找表或其它等效的索引数据存储装置中。之后，在工作期间，每个天线的功率电平将根据所述查找表中存储的此预定电平设置，这样，在所述RF传输电缆的不同距离上的天线均可以基本相同的功率工作。

在替代实施例中，提供给每个天线的功率还可取决于其它因素，例如，天线类型。因此，在替代实施例中，天线的距离和类型可用于确定和存储特殊天线的最佳功率电平。

在本发明的又一个方面，所述库存控制方法包括RF放大器装置如RF滤波放大器，RF放大器装置可沿例如每第N个智能站中的RF传输电缆周期性设置以增强RF信号强度。

在本发明的又一个方面，所述存储控制方法包括更新数据库中物品的所述确定物品信息。

在又一个方面，本发明提供库存控制方法，所述方法包括为每个智能站提供第二传输电缆，以将所述读出器单元连接到布置在所述第一和一个或多个附加RF天线中各天线附近的一个或多个辅助天线环路，其中，所述读出器单元通过所述第一传输电缆发送经调制的RF信号，以及通过所述第二传输电缆发送未经调制的RF信号。

在还有的另一个方面，根据本发明的库存控制方法包括为每个智能站提供第二传输电缆，该电缆通过第一和一个或多个附加开关将读出器单元分别连接到所述第一和一个或多个附加RF天线，其中所述读出器单元通过所述第二传输电缆将未经调制的RF信号发送到所述第一和一个或多个附加RF天线，以及通过所述第一传输电缆将经调制的RF信号发送到所述第一和一个或多个附加RF天线。

在另一个方面，本发明的库存控制方法针对每个智能站将所述第一和一个或多个附加开关配置为仅在三种状态中的一种状态下操作：第一种状态是仅将经调制的RF信号发送到所述第一和一个或多个附加RF天线中相应的一个天线；第二种状态是仅将未经调制的RF信号发送到所述第一和一个或多个附加RF天线中相应的一个天线；以及第三种状态是经调制的RF信号和未经调制的RF信号均绕过所述第一和一个或多个附加RF天线中相应的一个天线。

附图简述

包括在说明书中并构成说明书一部分的附图以非限制性方式显示了本发明的现有优选实施例，并且它们与上述一般说明和下述优选实施例详细说明一起用于解释本发明的原理。

图1是显示现有技术RFID系统基本要素的方框图；

图2是显示带有连接到读出器单元的多个天线的现有技术RFID系统的方框图；

图3A是显示使用根据本发明的智能站的库存控制系统实施例的方框图；

图3B是显示使用根据本发明的智能货架的库存控制系统的另一实施例的方框图，；

图3C和3D是说明由根据本发明的库存控制系统的控制单元执行的处理的流程图；

图3E是显示使用并联配置的智能站的库存控制系统另一实施例的方框图；

图3F是显示使用另一种并联配置的智能站的库存控制系统的另一实施例的方框图；

图3G是说明在并联配置中使用的T形开关的方框图；

图3H是说明在并联配置中使用的直列式开关(inline switch)的方框图；

图3I是说明在一条电缆上承载RF和数字通信的示范方法的方框图；

图3J是说明使用开关将RF电缆经过选定天线的不良影响降到最低的方法的方框图；

图4A是说明本发明一个实施例的方框图，它显示了带有连接到读出器单元的多个天线的RFID系统；

图4B是显示逻辑开关的示意图；

图5和图6是说明具有多个天线的本发明替代实施例的方框图；

图7是说明本发明另一实施例的方框图，该实施例中两条单独的传输电缆将经调制和未经调制的RF信号发送到多个天线；

图8是说明替代实施例的方框图，所述实施例中经调制和未调制RF系统使用相同的天线环路；

图9A是可与图8公开的实施例一起使用的示范开关的示意图；

图9B是可与图8公开的实施例一起使用的另一示范开关的示意图；

图10A是使用PIN二极管的开关电路图，该二极管可用于本发明的不同实施例；

图10B是说明可如何将天线“解谐”的电路图；

图10C是说明可将天线“解谐”的另一方式的电路图；

图10D是说明可将天线“解谐”的又一方式的电路图；

图11A是说明货架上读出器天线的不同布局的图；

图11B是说明标签在货架内的使用方法的图；

图12是说明制作导线天线的一种方法的图；

图12A-C是说明在衬底上固定导线端的替代方法的图；

图13是说明制作导线天线的替代方法的图；

图13A是说明不同的替代导线天线形状的图；

图14说明制作导线天线的另一方法；

图15是说明将箔片带敷设到散热片或平面衬底上以形成箔天线(foil antenna)的装置和方法的图；

图16是说明在衬底上敷设导电路径以形成箔天线的另一方法的图；

图17是说明用于敷设导电路径的敷设器2200的横截面的图；

图18是说明使用图15所示设备敷设简单的矩形导电路径的方法的图；

图18A-B显示了折叠的箔片带；

图19是说明所敷设的导电走线2300叠加于前一导电走线上的实施例的图；

图20是包含箔片带天线的层压结构；

图21是说明使用铣床在衬底上形成开口的图。

优选实施例的详细说明

除非另有说明，否则“一个”指一个或多个。本发明提供了智能库存控制系统，该系统包括可使用多个天线检测RFID标签的一个或多个智能站。RFID标签附在要检测或跟踪的物品上。在本文所述的一些优选实施例中，由于本发明提供的智能站系统适合跟踪商店货架上和仓库中的物品，从而实现库存控制或其它跟踪目的，因此，将智能站系统称为智能“货架”系统。然而，由于本领域的技术人员会认识到本发明其它方面的用途，例如跟踪封闭容器、其它存储空间和特殊空间中的物品，因此，要理解，本发明并不限于智能货架系统。此类封闭式容器、其它存储空间的示例包括但不限于房间、衣橱、橱柜、碗橱、电冰箱、冷柜、配挂板、衣架、拖车、仓库、托盘、柜台和其它类似的封闭环境、空间或搁物架。它可在室内、门口中和其它入口中、地板或垫子上，或者天花板上使用。还要理解，智能站可以通常与货架相关的水平方向外的其它方向使用。例如，智能站可在垂直方向上使用，例如在容器壁上，或者在存储空间背面或侧面或表面上。

在衣架中使用时，可以设想到包括线性或圆形架的不同实施例。具体就圆形架而言，设想可使用在圆形架中心内两个垂直平面正交设置的两个天线。天线可由单个读出器驱动，但其引入电缆的长度不同，最好长度差为RF波长的1/4，或者使用双向90度功率分配器(例如MiniCircuits PSCQ-2-13)，以使两个天线呈90度异相。这样，两个天线建立的磁场方向每个RF波周期“旋转”一次，因此，可读取圆形架周围的所有RFID标签。

与衣架一起使用时，另一实施例在衣架上设有一个或多个天线环路，例如，定位或悬挂在衣架的一端或两端上，或者作为挂钩分布在衣服中的环路。如果天线环路以挂钩的形式提供，则可通过将导电导线穿过窄的(例如，1/4英寸到3/8英寸直径的)热塑管，然后将该管热成形以形成挂钩形状的天线，从而制成这些环路。相同的方法可用于形成任意形状的自承重天线。

平面天线读取与天线形成的磁场线平行的标签的能力会受到限制。通过提供RF供电的天线(天线连接到读出器)和不直接连接到读出器的一个或多个无源耦合天线，可扩大读取范围并克服标签方向限制。这些无源耦合天线通过与获得能量的天线的感应耦合而被激励或获得能量。无源耦合的天线将具有磁场，最好是与有源耦合的天线有180度异相。这样，产生的磁场方向将会振荡，从而仍可读取在其它不利方向上的RFID标签。在一个实施例中，无源耦合的天线可设置在货架中，例如，以有源方式获得能量的天线设在货架前端以及以无源方式耦合的天线设在货架后端；所有天线均设在货架平面中。其它实施例包括在货架端或货架背处的垂面中设有无源耦合天线。其它实施例包括在诸如箱、橱柜或过道等封闭环境内将至少一个以有源方式获得能量的天线与一个或多个无源耦合的天线一起使用，以在读取设置在任何方向上的标签方面提供更好的读取范围或更高的灵活性。其它实施例包括在货架末或货架背的垂直平面上设置无源耦合的天线。其它实施例包括针对给定货架在货架上方一定距离的水平平面上设置无源耦合的天线，最好是在货架上方一定距离处的水平面上。

在优选实施例中，可将多个天线放置在自承重货架上，或者嵌入到可平放在现有商店货架上的薄垫子中。

例如，如图3A的方框图中所示，各个独立的货架系统501a、501b、…、501n和502A、502b、…、502n各自设有多个天线200，各天线均通过传输电缆222连接到读出器单元120。每个读出器单元120具有使用控制电缆221在任一时间选择活动天线的控制器或控制单元124。在货架之间，电缆221和222可使用连接器526互连。虽然图3A公开的实施例显示每组货架具有的RFID系统带有连接到多个天线200的读出器单元120，但本领域的技术人员会认识到，单个读出器单元可配置为连接到彼此相邻的不止一个货架上的多个天线，或者每个货架可配置为具有其本身的读出器单元。

图3B的方框图显示了替代实施例，图中，每个货架503a、503b、…、503n设有多个天线200。多个天线200分别通过传输电缆222连接到读出器单元120。每个读出器单元120具有控制器124，用以在任一时间选择活动的天线。此控制器124可以是微处理器。此外，货架可具有与控制器124一起协同操作以选择天线的辅助控制器125。辅助控制器125可以是微处理器，该微处理器带有足够的输出以控制相关联货架内的所有天线，以及控制诸如货架边缘显示器的输出装置510，以显示诸如定价等信息。输出装置510可使用本领域技术人员可识别的可视和可闻信号来显示信息。使用辅助控制器125可减少货架之间连接器526所需的导线数量。

通过数字数据通信电缆221发送命令，控制单元124可选择性地操作任一或所有开关，例如，通过发送与每个开关相关的唯一地址，这可通过例如使用Dallas Semiconductor DS2405可寻址开关实现。每个此类可寻址开关提供可用于切换单个天线的单个输出。最好是控制单元124可利用一个或多个辅助控制单元125来选择性地操作任一或所有开关。例如，辅助控制单元125可以是诸如Microchip Technology Incorporated微控制器的微处理器，它可提供多个输出，用于切换不止一个天线，如接近于辅助控制单元125的所有天线。控制单元124也可以是诸如MicroChipTechnology Incorporated微控制器的微处理器。控制单元124与辅助控制单元125之间的通信可通过使用符合诸如RS-232、RS-485串行协议或以太网协议或令牌环网络协议等熟知的通信协议的通信信号来实现。除选择所需的天线外，通过辅助控制单元125的此类通信还可包括操作附加功能的命令。此类功能的示例包括在天线附近提供显示器(例如发光LED)，通过合适的可视显示器来显示字母数字文本，或者在天线附近输出可闻信息。

在优选实施例中，通过电子网络来控制智能货架系统。控制智能货架系统的控制系统通过RS-232或类似协议将命令数据发送到控制单元124。这些命令包括但不限于用于操作读出器单元120的指令、用于操作天线开关的指令以及由货架利用例如灯、可视显示器或声音显示的辅助信息。控制单元124编程设计为对这些命令进行解释。如果某个命令是给读出器单元120的，则控制单元124将该命令传递给读出器单元120。其它命令可能是用于选择天线或显示信息的，如有必要，这些命令将由控制单元124处理以确定要通过数字数据通信电缆221传递到辅助控制单元125的数据。同样地，辅助控制单元125可将数据传回控制器124，如同读出器单元120一样。随后，控制器124通过电子网络将结果数据转发给控制系统。图3A和3B所示的库存控制处理单元550是此类控制系统的一个示例。如本文关于智能货架系统的进一步描述中所述，电子网络和控制系统可互换使用，用以描述智能货架系统可由通过电子网络连接到智能货架系统的控制系统控制。

至少控制单元124必须决定电子网络的命令是否应发送到读出器120，或者是否应在数字通信电缆221上发送。同样地，控制单元124必须转发其从数字通信电缆221接收的数据，将该数据从读出器单元120传回电子网络。例如，在最低配置中，电子网络可发出例如读取单个天线的命令。控制单元124将a)为该天线设置适当的开关；b)激活读出器；c)从读出器接收数据；d)停用读出器；以及e)将数据发回电子网络。

图3C是说明控制单元124对主机命令信号的示范处理的流程图。在步骤330中，控制单元124确定是否存在给控制单元124的命令(此操作可通过定期查询存储位置完成)。随后，控制单元124在步骤332中确定该命令是否是给读出器120的，如果是，则在步骤334中将该命令发送到读出器单元120。否则，在步骤336中，控制单元124将命令解码并发送适当的指令到辅助控制器125。之后，在步骤338中，控制单元124在命令已于步骤334中发送到读出器的情况下确定是否从读出器单元120收到了响应。如果收到了响应，则在步骤340中，控制单元124将响应传回主机。之后，在步骤342中，控制单元124确定是否响应于步骤336中发送的指令，从辅助控制单元125收到了响应。如果在步骤342中从辅助控制单元125收到了响应，则在步骤344中，响应由控制单元124解释并发送给主机。之后，处理控制返回到步骤330，在该步骤中，控制单元124确定是否存在需要处理的另一主机命令。

控制单元124还可执行在其它情况下要由电子网络处理的一些管理功能。例如，电子网络可发出命令以查找与控制单元124相关联的整个货架系统上的某个物品。在此类情况下，控制单元将管理一系列任务，如a)确定在它的系统中有多少天线；b)为第一天线设置适当的开关；c)激活读出器；d)从读出器接收并保存数据；e)停用读出器；f)为下一天线设置适当的开关，直至所有天线已激活；g)激活读出器直至已读取所有天线。在优选实施例中，读取所有天线后，控制单元124或电子网络(“主机”或“控制系统”)将分析其累积的数据，并只报告所需物品的位置。

图3D是说明根据本发明由控制单元处理的示范管理功能处理的流程图。在步骤350中，控制单元124从主机应用接收请求控制单元124所控制的天线上收集的所有物品的库存信息的命令。因此，在步骤352中，控制单元124确定直接由控制单元124控制的天线数量。之后，在步骤354中，控制单元124向辅助控制单元125发出选择其列表上的下一天线的命令，并在步骤356中等待从辅助控制单元125的确认。在步骤358和360中，将“读取”命令发送到读出器120，读出器120等待并从选定天线读取数据，然后在步骤362将数据发送到主机应用。之后，在步骤364中，控制单元发送“待机”命令到读出器120，并在步骤366中确定是否读取了所有天线。如果在步骤366中确定读取了所有天线，则终止处理。否则，流程控制返回步骤354，这样，控制单元124可向辅助控制单元发出命令以选择列表上尚未选择的下一天线。

将控制单元124置于电子网络与读出器单元之间的另一优点是可根据需要使用不同类型的读出器120。从电子网络发送到控制单元的命令是一般的命令，而不是读出器专用的命令。例如，电子网络可以向控制单元发送“读取天线”命令。控制单元接着可以将此命令转换成每个阅读单元所需的适当命令语法。同样地，控制单元可以从读出器单元接收响应语法(这会因读出器单元类型不同而有所不同)，并且将其解析成返回电子网络的一般响应。命令和响应语法对于每种类型的读出器单元120可能不同，但控制单元124使这一切对电子网络而言是透明的。

图3E的方框图显示了替代实施例，其中，控制器124和读出器120包含在货架504a中。本领域的技术人员会认识到，控制器和读出器也可以与任一货架分开。数字通信电缆221将控制器124连接到辅助控制器125，RF传输电缆222将读出器120连接到天线200。控制器124可操作分支开关527，该开关选择将要选择的货架组(例如，504b-504n或505a-505n)。在图3E中，分支开关527结合“并串联”连接方法用于辅助控制器125和连接到辅助控制器125的天线。也就是说，不是由控制器124和读出器120操作所有单一串联布置的货架，而是在RF和数字通信线路通过串联的货架504b-504n和串联的货架505b-505n继续延伸前形成分支(即，每个分支彼此平行)。图3E所示的并串联配置有利于形成货架过道，其中一般有大约四层货架(每层货架可平行连接)，每层大约有串联在一起的10-20个货架单元。在某些情况下，从RF传输的观点来看，也需要使用并串联配置。例如，如果过道具有4层货架，每层具有12个货架单元，且每个货架单元具有4个天线，则并串联配置平行连接了四组48个天线，而纯串联配置必须串联一组192个天线。因此，用于纯串联配置的RF传输电缆对于高效操作而言可能太长了。

图3F的方框图显示了替代实施例，其中，控制器124和读出器120布置为与任何货架隔开。数字通信电缆221将控制器124连接到辅助控制器125，并且RF传输电缆222将读出器120连接到天线200。控制器124或辅助控制器125可操作T型开关528，此开关可选择将要选择的货架或货架组(例如，506a或506a-507b)。本领域的技术人员会认识到，T型开关528可与货架分开或成为货架的组成部分。在图3F中，T型开关528用于另一种“并串联”连接布置。也就是说，不是由控制器124和读出器120操作串联的所有货架，而是在RF和数字通信线路上形成到串联布置的各货架或各组货架的分支(即，RF和数字通信线路与多点或“T”型装置连接，其中每个分支并联设置)。此配置允许RF信号由T型开关528切换到一个或一组货架中，或者绕过该货架或该组货架。图3F所示的T型或多点配置可用于减少RF传输电缆通过的开关元件的数量。

在图3F中，延伸超过货架506a的控制电缆部分221a和延伸超出货架506a的RF电缆部分222a在货架外。然而，本领域的技术人员会认识到，电缆的这些延伸部分也可包含在货架内。其它延伸的控制电缆部分221b和其它延伸的RF电缆部分222b可用于连接更多货架或更多组货架。同样地，本领域的技术人员将明白，其它货架(未显示)可添加到货架组中，例如，添加到货架506a-506b中。

图3G显示了示例货架507a上的示例T型开关528。该T型开关包含例如PIN二极管207C的开关。与货架507a相关联的辅助控制器125可激活PIN二极管207c，以允许RF信号从RF电缆222a进入货架507a中，在货架中，RF信号可以通过开关214路由到天线200。RF能量也可继续沿RF电缆222b传递到可选的附加T型开关，并最终到达终端连接器215。因此，在RF电缆222a上一般有两个平行负载-激活的天线和终端连接器215。例如，电路217是本领域技术人员熟知的绝缘体电路，它可用于匹配读出器120的阻抗。

图3H显示了可在示范货架507a上使用的示例直列式开关。直列式开关包含了例如PIN二极管207d的开关。与货架507a相关联的辅助控制器125可激活PIN二极管207d，以允许RF信号从RF电缆222a沿RF电缆222b继续，或者停用PIN二极管207d以阻止RF信号沿RF电缆222b继续。最好是T型开关528与直列式开关229可一起使用以便将RF信号路由到货架507a或RF电缆222b。通过使用诸如直列式开关529的一个或多个直列式开关，可能不需要使用绝缘体电路217。然而，直列式开关529可导致一定的RF能量损失。

图3I显示了在单条电缆上合并RF信号和数字通信信号的示范方法。主控制器124发送用于智能站的数字命令250。变换器251将数字数据变换成可叠加在RF电缆上的叠加数字信号252。例如，该叠加的数字信号可以在不同于RFID读出器120所用的频率上。该叠加的数字信号可通过滤波器253，如图3I所示的示范电感器253。随后，将其叠加到RF电缆上。另一滤波器254可用于阻止叠加的信号到达RFID读出器120。

复合的RF和数字信号沿电缆222a向下传递到一个或多个智能站261、262、263等等(图3I中只显示了261和262)。在到达示范智能站261时，复合信号可通过另一滤波器255，如定制用于阻止RF信号到达RFID读出器的电感器。叠加的数字通信信号经过滤波器255进入接收器电路256，该电路可取出数字信息并将其传递给辅助控制器125，以及任意传递给附加辅助控制器260。

辅助控制器125可通过发送器电路257将信息送回主控制器124，例如，以不同于读出器120的RF频率的频率工作，且自由地以不同于主控制器(或控制单元)124至辅助控制器(或控制单元)125的通信频率的频率工作。此类信息可由接收器电路258接收，变换成相应的数字信号259并返回主控制器124。

在主控制器124与辅助控制器125之间进行数字通信的方法的变型是从主控制器124发送具有两个或两个以上直流电压的脉冲序列形式的数字通信信号。最好是两个电压高得足以驱动与需要直流电的辅助控制器125、外设510等相关联的任意电路。这些电压可由数字发送器电路251发送，并由接收器电路256接收，接收器电路256可以是简单的电压比较电路。通过使数字发送电路257在通信电缆上提供两种不同级别的吸电流(current draw)或负载，例如，通过使为电阻器馈电的晶体管接通和断开，可提供从辅助控制器125回到主控制器的通信。吸电流的这种变化随后将被接收器电路258检测到并变换成用于主控制器124的数字数据。

图3J说明使用开关将经过选定天线的RF电缆不良影响降到最低的方法。从上面的说明中可理解，通过使用辅助控制器(或控制单元)可由智能站系统控制开关。图3J显示了连接到一系列天线371-377的读出器单元370。天线阵列也表示为第1、第2、第N等等。每个天线具有相关联的电路380。该电路可包括承载RF信号的同轴电缆381。承载RF的中心导体可通过分路开关382短接到同轴屏蔽层，或者连接到调谐电路，然后通过选定开关383连接到天线371。同轴屏蔽层是电连续的，用线条384表示。同轴屏蔽层通常会接地。同轴中尽导体以同样的方式连续。

相继的天线之间的距离最好是RF信号1/4波长的几分之一。例如，通过具有聚乙烯电介质的标准同轴电缆传播、频率为13.56MHz的RF信号具有大约12英尺的1/4波长。因此，如图3J所示，在天线之间1英尺的同轴长度可用于提供1/4波长的1/12的间隔。其它整数约数也是可能的，例如，天线之间1.5英尺的同轴长度相当于12英尺的1/4波长的1/8。

为说明所述方法，可通过闭合开关385将RF信号引入天线373，从而选择第N个天线373。同样，闭合分路开关386以使RF信号短接到天线375的同轴屏蔽层，该天线位于RF电缆上距离1/4波长处。RF电缆上距离1/4波长处的短路被视为具有无限大阻抗，因而将RF电缆延伸过选定天线的不利影响降到最低。在天线阵列末端，可随意附加表示为378和379的分路开关。

在优选实施例中，智能站系统是模块化的，使用便宜的组件处理多个天线的数据。本领域技术人员可按顺序激励货架内的多个天线，或者可通过相位延迟增强其有效性。

参照附图，图4A是说明本发明一个实施例的方框图，它显示了带有连接到读出器单元120的多个天线200、210(为方便起见，只显示了两个天线)的RFID系统。因此，本文公开的RFID系统可用于实施图3A所示的智能站501a-n或502a-n。图4A不是为了限制本发明，因为本领域的技术人员会认识到各种修改、替换和变化方案。此外，本领域的技术人员会认识到，只要满足功率和调整要求，本发明及其结构和操作方法将也适用于其它频率的传输和检测。RFID系统可包括单个货架，或者多个天线可布置在附近的货架并使用连接器，例如同轴电缆或其它连接装置连接到单个读出器单元。如图4A所示，单条RF传输电缆222用于连接到天线200和210。传输电缆222终止于常规终端连接器215中。读出器单元120与控制单元124相关联，但不具有多路复用器。相反，控制器124设计成分别控制位于天线200和210上的开关204和214。控制单元124还可与例如位于天线附近的辅助控制单元125通信。辅助控制单元125可包括在选择天线时可与控制单元124配合的微处理器或可寻址装置。

在一个实施例中，开关204和214经单独的电缆221连接到控制单元124。本领域的技术人员会认识到其它方式可用于将控制单元120连接到开关204和214，包括无线方式或叠加在电缆222上所承载的RF信号上的不同频率的信号。开关204、214受到控制，因此，在任何时候只有天线200、210中之一通过电缆222连接到读出器单元120。

图4B是逻辑开关204的示意图，逻辑开关204在打开(虚线)位置与闭合位置之间切换，为天线提供能量。此类逻辑开关可用于参照图4A所述的实施例中。

图5是本发明的类似于以上参照图4A所述实施例的另一实施例，但如图5所示，天线200完全相同。因此，调谐电路202可完全相同，这简化了天线制造。因此，读出器单元120经传输电缆222与开关204和214连接到相应的多个相同天线200。

图6是说明多个天线200相同时的优点的替代实施例的方框图。部分调谐电路202可向后移到读出器单元120处或其附近的公共调谐电路213。因此，读出器单元120通过设置在读出器单元120处的公共调谐电路213连接到多个天线200。本领域的技术人员会认识到，仍可为每个天线200提供主调谐电路202或212。

图7是说明本发明另一实施例的方框图，其中，两条单独的传输电缆222和230分别将经调制和未经调制的RF信号发送到多个天线配置，每个天线配置包括天线环路201和231。与读出器单元130相关联的是控制单元134。读出器单元130设计成可分离RF信号，以允许通过单独的电缆230和调谐电路232将未经调制的RF信号传送到与RF天线201相关联的天线环路231。每个RF天线201与相应的天线环路231相关联。如前所述，读出器单元130也生成通过调谐电路213和传输电缆222传送到多个天线201的经调制的RF信号。相应的开关204和214将相应的天线201连接到传输电缆222，并且还将相应的天线环路231连接到传输电缆230。

在一个实施例中，可连续为包括调谐电路232、电缆230和天线环路231的未调制RF系统供电。相反，读出器天线数据环路201只可通过适当控制开关204和214在某个时刻启用。由于环路231可连续加电，因此，在数据传送期间RFID标签无需启动时间进行充电。可将这种系统有利地应用于需要频繁读取RFID标签的情形中。此外，鉴于未经调制RF系统持续提供能量，因而标签始终可获得能量，因此，此实施例还允许手持式读出器单元随时读取标签。未调制电缆230在电缆230的末端设有终端连接器216。在此上下文中，应理解，术语“连续”供电可包括根据合法限制或其它限制的需要按负载忙闲度(percentage duty cycle)供电。或者，可正好在为每个天线激活调制RF系统前激活未调制RF系统。

图8是类似于以上参照图7所述实施例的另一实施例。在此实施例中，通过电缆222的调制RF信号和通过电缆230的未调制RF信号路由通过相同的天线201。开关204和214最好配置为使经调制的RF信号222或未经调制的RF信号230路由到给定天线201中，或两种信号均不路由到给定天线201。也就是说，开关204和214的设计成只可以在三种状态下操作：(I)第一种状态是只有经调制的RF信号发送到天线201；(II)第二种状态是只有未经调制的RF信号发送到天线201；以及(III)第三种状态是经调制的RF信号和未经调制的RF信号均绕过天线201。

此类切换操作可通过单极或多极RF开关组实施。在工作中，此实施例允许天线201在被轮询前一直处于待用状态。此时，可通过调谐电路232、传输电缆230和适当的开关204、214将未经调制的RF信号切换到天线201中，以使附近的RFID标签“预热(warm up)”。之后，经调制的RF信号通过调谐电路212、电缆222和适当的开关204、214切换到该天线201，以有效地从刚预热过的RFID标签获取数据。

图9A是可用于例如参照图8所述的实施例的开关205的简化示意图。图9A并不是为了限制本发明，因为本领域的技术人员会认识到各种修改、替换和变化方案。在开关205A切换到左侧以将天线环路201的一极连接到调制RF信号同轴电缆222的中心导体上，而另一极连接到同一电缆的屏蔽层时，经调制的RF信号被发送到天线201。如果开关205A切换到右侧，经调制的电缆222中的信号会继续传送给另一天线。图中开关205B切换到右侧，因此，未经调制的RF信号继续发向另一天线。如果开关205B转到左侧，则未经调制的RF信号将通过天线201。如果开关A和B均切换到右侧，则两种信号将绕过完全处于不活动状态的天线。开关205的设计使得开关205A和205B无法均切换到左侧。

图9B是可用于例如参照图8所述的实施例的替代开关205C的简化示意图。此图显示可能不需要切换公共(或接地)导线，并且开关可与RF电缆分开而不是与电缆直联。开关205C切换到左侧时，它将天线环路201的一极连接到调制RF信号同轴电缆的中心导体上，而另一极连接到同一电缆的屏蔽层，从而将经调制的RF信号发送到天线201。如果开关205C切换到中心位置，则未经调制的RF信号230将通过天线201。如果开关205C切换到右侧，则两个RF信号均不进入完全不活动的天线。注意，在开关205C的情况下，RF信号也继续沿它们各自的电缆继续传输，经过天线201，而不管开关205C的设置如何。

图10A显示了可用作早先参照本发明的各种实施例讨论的开关204或214的RF开关的电路图。图10A不是为了限制本发明，因为本领域的技术人员会认识到各种修改、替换和变化方案。如图所示，该RF开关利用了PIN(P型、I型、N型)二极管207(例如，Microsemi部件号900-6228)，该二极管207的工作方式类似于常规PN二极管，只是在开关触点打开时它能够阻塞RF信号。开关触点闭合时，PIN二极管207变成正向偏置的，传导RF信号。用于选择天线的控制信号也可叠加(未显示)在用于读取RFID标签的RF信号上。这种控制信号可通过带通滤波器与RF信号分离，随后继续送到可寻址开关，该开关利用PIN二极管选择性地激活RF开关。在图10A中，通过单独的线路而未采用RF信号电缆来提供控制信号。虽然在RF信号电缆上叠加控制信号使天线之间或智能站之间所需的导体和/或连接器较少，但这需要附加的电子元件来在每个天线上分离信号。因此，控制信号使用单独的线路可能更有效。

图10B显示了将天线解谐的电路图，这样，如果未选择激活天线，则该天线在附近的天线被选中时将不会谐振。如果未选择该天线，则PIN二极管207a使调谐电容器211a短路，从而改变该天线的频率，这样，在用于操作天线以读取RFID标签的频率上该天线不会处于活动状态。

使用诸如207a的PIN二极管将调谐电容器短路并将天线解谐，这意味着PIN二极管207a可以通电运行相当长的时间。这会产生热量并浪费能量。因此，系统可设计为只将与当前正在读取的天线紧邻的天线解谐。几种方法可确定相邻的天线。例如，这可以在设计期间指定，或在组装之后通过观察发现，或者如本文进一步所述在工作期间用RFID读出器确定。

图10C显示了另一电路图，图中，PIN二极管207b用于调谐环路。此处，当PIN二极管207b通电时，环路处于调谐状态。因此，在未读取环路时，PIN二极管207b不需要保持导通。这可节省能量并减少产生的热量。

虽然此处的示例包括将PIN二极管用于实现切换和解谐功能，但本领域的技术人员会认识到，还可使用例如诸如EFT(场效应晶体管)或MESFET(金属半导体FET)器件之类的其它电子元件。

图10D显示了另一电路图，其中将例如电路谐振部分内的场效应晶体管(FET)208的开关用于将环路解谐。这里，当FET 208断电时，环路处于调谐状态，而当FET 208通电时，处于解谐状态。在通电状态下，FET 208消耗很少的能量。此外，在电路内的此位置上，FET 208在通电时充分地将环形天线解谐，这样，RF信号往往不会进入调谐电路。因此，可能不需要提供单独的FET或PIN二极管来选择环路。

图10B说明本发明的一个方面，即可将可变电容器(例如，图10B所示的可变电容器211a-c)用于调谐天线，也就是说使天线在与读出器单元的RF信号相同的频率上谐振。由于天线周围环境可能影响调谐，最好将调谐电路周围的任何结构设计为允许从外部接触到可调元件，例如，将它们定位在结构的边缘(诸如货架边缘)，或者提供用于调谐装置(如伺服控制的螺丝刀)的访问孔。

此外，由于对天线调谐是一个需要反复试验的耗时过程，因此，最好允许自动完成调谐。根据本发明的一个方面，可以这样实现自动调谐：提供自动调谐单元(未显示)，该自动调谐单元会暂时将计算机控制的伺服驱动螺丝刀连接到与可调电容器相关联的调节螺丝钉。要实现最佳调谐，自动调谐单元(可包括计算机或其它适当编程的微处理器)将从到被调谐天线的导电连接接收反馈，或者从RFID读出器接收反馈，该读出器将检测从按预定或已知空间(最好是二维或三维)布置排列的一系列标签中识别出的标签。根据通过实验形成或根据经验形成的一组规则，调谐单元将操纵调节螺丝实现最佳调谐。或者，控制器或辅助控制器可通过电子调节来调节每个天线的调谐，例如，通过远程设置调谐电路内的可调压控电容器。此方法将采用机械或伺服控制进行调谐的需要减到最少。调谐电路中的压控电容器还可用于将天线解谐，这样，在未选择天线进行读取时，它们不会谐振。

在一个实施例中，RFID标签可放置在货架内，最好是一个或多个标签位于各天线的读取范围内。在自测试期间读取天线时，这些RFID标签为每个天线提供已知的响应。因此，无论货架是否支持任何带RFID标签的物品，始终存在至少一个应在天线范围内找到的自测试RFID标签。如果找不到这种RFID标签，则控制单元124或辅助控制单元125可执行自调谐过程。如果在自调谐后仍无法读取到自测试RFID标签，则可向电子网络发送消息，指示需要进行货架维护。自测试RFID标签除放置在货架内，还可以放置在天线范围内的其它位置，例如，在货架背面或侧壁上。

图11A显示了单个货架单元内的替代天线环路配置。货架300含单个天线环路301。货架300包含单个天线环路301。货架310包含天线环路311和312。货架内有一个以上的环路时，有多种操作模式。例如，环路311可以处于活动状态，或者环路312可处于活动状态，或者两个环路可同时处于活动或不活动状态。本发明考虑了这样的情况：两个环路可同时处于活动状态，但其输入RF信号中存在相差。这种相差可通过本领域技术人员熟知的各种电子方式引入。例如，通过使用与另一电缆相比长度不同的同轴电缆向一个天线环路馈送信号而引入相差。

如图11A所示，货架320包含4个天线环路321-324。这仅仅是一个示例，因为本领域的技术人员根据本文所公开的内容，会认识到存在不止4个天线环路，可采用其它配置。4个环路321-324可以不同的组合加以激活，例如，可同时激活环路321和322、321和323或321与324。具体地说，如果一对环路处于活动状态，并且在活动环路之间存在相差，则可使RF场矢量移位以便更好地读取在不同物理方向上的天线标签。因此，与非定相环路(non-phased loop)相比，使用定相天线环路可提供更好的“覆盖范围”以读取标签。

图11B显示固定器460所支撑的几个货架400、410、420、430、440和450的顶视图。作为示例，每个货架具有4个天线。例如，货架410包含天线411-414。此外，在每个货架内及每个天线附近有一个或多个RFID标签。在图11B中，每个天线对应4个标签，标签标记为a-d。货架内的标签可用于各种功能。本领域的技术人员会认识到可使用较小或较大数量的标签。

例如，如果以较低功率启用天线411，则它应该能够读取例如大约位于天线411中心的标签411c。当然，本领域的技术人员会认识到，视天线和标签设计而定，使用低功率时，可使用位置离天线导体更近的标签，因为读这些标签更容易。因此，标签411c可用于测试天线411工作是否正常。如果增加功率，则天线411应该还能够读取位于天线411外围附近的标签411a、411b和411d。通过在诊断或自检模式期间改变功率，系统应能够确定天线411有效运行所需的功率。货架标签可布置在离开每个天线中心的几个位置上，以便提供此信息。

随着到天线411的功率增加，最终能够读取与相邻天线412相关联的货架标签412b。系统因而可确定天线411和412是相邻的。随后，系统可使用此信息确定，在给定天线工作时可能需要将哪个相邻天线解谐。天线411与412相邻的事实在制作货架410时即已经确定。然而，当几个货架以相邻的方式放置在零售店中时，可能无法或不方便事先确定哪些货架相邻。在组装系统后，可将货架标签用于确定哪些货架或天线相邻。

例如，以正常功率工作的天线411还可检测与相邻货架400上的相邻天线404相关联的货架标签404d，其相邻位置在安放货架前可能尚未确定，以及检测与gondola结构(或货架的普通支撑结构)的对面相邻货架440上相邻天线441相关联的货架标签411a，其相邻位置在货架放置前可能尚未确定。

可以实现这样的设计：以正常功率或稍微更高功率工作的天线411能够读到相邻天线区域更远的位置，例如可读到货架标签404c、412c和441c。因此，只使用位于每个天线中心的单个货架标签，便可实现本文所述功能。

虽然货架标签对于上述用途很有用，但由于增加了要读取的标签数量，这些货架标签可能使系统的响应速度降低。因此，最好的选择可能是为货架标签唯一ID序列号使用特定范围的序列号，系统可指引该范围的序列号到“安静”模式，也就是说，在正常操作期间不响应，而只在诊断或设置操作期间响应。

一个或多个天线可包含或隐藏在每个货架内。天线环路可使用导电材料制成。这些导电材料可包括诸如金属线或箔片之类的金属导体。导电材料也可以是网状带或栅状带。在一个实施例中，天线环路可由大约0.002英寸厚和0.5英寸宽的铜箔制成。这些环路可包含在诸如装饰薄板等贴到支撑货架材料表面上的薄层压材料内。环路还可以层压在玻璃内。环路还可以粘附到层压材料、玻璃或其它支撑结构的外部。本领域的技术人员会认识到，如果需要额外的承重支撑或硬度，这种支撑货架材料可以是能够支撑货架物品或提供结构刚度的任何材料。这类材料的示例包括木材、塑料、硬泡沫塑料、玻璃、纤维玻璃或纸板，这些材料是波纹状的或设计为提供稳定性的。如果需要，RF屏蔽材料可敷设到或结合到货架底部表面中，以防检测到可能在货架下面而非上面的RFID标签。应理解，本文称之为货架的智能站还可以在垂直或其它角度方向上使用，并且RF屏蔽材料随后可应用在适当的方向上，以便更好地将要读取的目标标签与其它相邻标签隔离。

被敷设到或结合到货架底部表面中，或者存在于例如现有金属货架等任何下层金属支撑结构中的RF屏蔽材料将充分阻止RF能量辐射到货架“下方”。此外，RF屏蔽材料还可以结合到货架内部。如果希望货架只检测货架上(货架上方)的标签物品，则这是一个优点。但是，这种RF屏蔽材料(无论是故意设置在货架构造中，还是碰巧作为预先存在的存货架结构存在)导致几乎完全限制RF能量辐射到货架下方，货架下方的RF屏蔽材料还缩小了在货架上方的“读取范围”。为补偿这种可能缩小的读取范围，可以在天线环路正下方(在货架结构顶部附近)设置补偿材料层。这种材料是不导电的且具有高导磁率。例如具有高平面导磁率(in-plane magneticpermeability)的Magnum Magnetics RubberSteel^TM或柔软铁氧体磁片。通过使用各向同性的铁氧体片而非常规的各向异性铁氧体片(常规的各向异性铁氧体片的导磁方向与铁氧体片垂直)，可取得这种平面导磁性。天线与RF屏蔽材料之间存在这种补偿材料层可使天线与RF屏蔽材料之间具有较高的磁通密度。因此，磁通密度在货架上方可较高，从而针对给定的货架厚度提供了更好的检测范围(“读取范围”)。

层压在薄支撑材料内或附在其外部的天线环路可以非平面的形式放置，例如可设置为弧形面板，用于某些陈列架中，一些衣架旁，或者用于付款处可用的过道读出器等。

本文所述的示例讨论了环形天线，环形天线一般用于以例如13.56MHz的RF频率工作的读出器。智能站内的物品可能包含以例如915MHz、2.45GHz或125kHz的全然不同的频率工作的标签。通过提供合适的天线，例如多个125kHz的环形天线和915MHz或2.45GHz的偶极天线，智能站可配置为读取这些或其它频率。可在智能站内针对这些频率中的一个或几个频率设置天线。每个天线最好具有其自己的单独开关和调谐电路。所有智能站将共享一条公用RF电缆和一条公用控制电缆。智能站可构建为使每个智能站上的所有区域可读取所有预期频率(即每个区域使用多个天线)，或者给定智能站上的不同区域可设有针对特定频率的特定天线。以不同频率工作的智能站均可互连。以不止一个频率工作的智能站需要使用所谓的“灵敏读出器”单元，该单元可配置为在不止一个频率上工作。

在优选实施例中，本申请所讨论的天线环路可放置在例如货架上，这样，通过将这些天线环路结合到放置在货架上的垫子中，可将它们放置在产品下。环路因而密封在本领域技术人员熟知的具有合适钢性或柔软度的衬底中。合适的衬底材料的示例包括层压结构材料、硅橡胶、聚氨酯橡胶、纤维玻璃、塑料或可保护天线环路并提供一些物理偏移(physical offset)以防天线置于金属架、壁或表面时产生电磁干扰的其它类似材料。

密封材料或货架可配备孔或扣眼，以便在诸如货架背等垂直表面上悬挂东西。在替代实施例中，密封材料也可配备压敏粘合剂，以便附到预期表面上。密封的“前”缘或“货架”缘也可配备低功率的发光灯或其它显示装置，这些发光灯或显示装置可由读出器单元或定序器单元(如货架内的辅助控制单元)，这样，可以可视的方式协调特定显示装置与对应设置的读出器天线的活动。或者或此外，显示装置也可用于显示其它信息，如定价或折扣等。

除了读取RID标记的能力外，智能站可具有可通过数字数据电缆传送信息的其它“外围”设备。例如，智能站系统将为附加或外围连接装置提供数字数据高速通信通路，所述连接装置包括但不限于计算机终端、显示装置、调制解调器、条形码读出器、温度传感器、可密封或可栓住的商品的锁定装置等。数字数据高速通信通路可并入在控制器124与辅助控制器125之间发送数字控制和数据信息的布线系统中，或者可以有一条或多条独立的数字数据高速通信通路，其构成为穿过智能站并在智能站之间连接的布线，其中智能站设有用于连接附加或外围装置的端口。数字数据高速通信通路有利于在智能站系统(包括控制器124与辅助控制器125)与电子网络之间两个方向上的数据传输。还可以通过穿过智能站的导线为附加或外围装置提供电能。

应理解，无论是否使用插件或外围装置，智能站可使用不同于RF能量的电能，例如，可使用辅助控制器125与开关和调谐电路所用的直流电(DC)。此类电源可通过一条或多条专用导线提供，或者这些电源线可并入数字高速通信通路，或者并入RF电缆。

例如，RF电缆可包括两个导体，例如在同轴电缆中的中心导体和外层导体。RF电缆承载RF信号。直流电压可叠加在同一RF电缆中的RF信号上，以向智能站提供直流电。如果直流电压、如18伏高于智能站中一些装置所需的电压(例如5伏直流)，则可用稳压器来降低可用范围内的电压。

又如，可在同一RF电缆上进行数字通信。例如，叠加在RF电缆上的直流电压可在两个直流电平(例如，18伏直流和12伏直流)之间切换，以在RF电缆上实现非RF数字通信。因此，主控制器可以通过使用这种数字通信向辅助控制器发送信息。

又如，辅助控制器可通过接通或断开电力负载，从而消耗RF电缆的电流，经RF电缆向主控制器发送信息。这又可在主控制器上检测到。使用电压电平和使用负载电平可同时进行，以实现通过RF电缆的双向数字非RF通信。

再如，在货架实施例中，可有利地装入货架中的另一装置是可与辅助控制单元125接口的插入式条形码读出器。货架放有物品时，条形码读出器可用于扫描放置在货架上的包装。条形码数据随后将连同唯一的RFID标签序列号回送电子网络。如果条形码定义的产品标识以前未与唯一的RFID标签序列号相关联，则现在将在数据库内实现关联。否则，条形码扫描可用于验证数据库信息。使用条形码装置又将使货架能够带来好处，甚至在分阶段引入带RFID标记的商品期间。通过将(结合简单数字键盘的条形码扫描仪所识别的)存放到货架上的商品的数量与(付款处的现有扫描仪所确定的)售出的相同商品的数量相比较，可以大致确定货架上剩余的商品量，以及是否需要再补充。同样地，可利用在货架处进行条形码扫描，以提供从电子网络取回并通过货架处的数字字母显示屏显示的当前定价信息。

在另一实施例中，货架或智能站可配备环境传感器，用于监控或测量例如温度、湿度、照明或其它环境参数或因素。由于系统能够确定货架上有什么物品，因此系统可跟踪每个物品的环境，并在环境条件超出特定类型物品的限制条件时提供警报。可为各组物品定义单独的限制条件。

可在货架上设置一个或多个临近传感器，如红外线传感器或电容传感器，以检测是否存在购物者并确定是否提高该货架处的读取频率以便在从货架上移走物品时为购物者提供迅速的反馈。检测购物者的装置可设置在货架前缘，从而商品不会挡住它们。通过检测购物者的体温，或因购物者在货架前面而导致的本地电容量的变化，或在货架前附近移动购物者的手、手臂或商品，红外线或电容传感器可检测是否存在购物者。检测是否存在购物者的其它装置可包括沿货架前缘设置的可视传感器或红外线传感器，以检测去拿货架上商品的手或手臂的阴影。这种情况下的光源可以是环境可见光，或位于下一更高货架下方的光源、头顶上或商店天花板上的光源发出的可见光或红外照明。商店监视摄像机也可用于检测是否存在购物者，并指示智能站提高读取频率。同样地，在检测到购物者并持续一段时间后可以激活声音/可见信号或显示，而不是一直激活，从而节约能量和延长组件寿命。同样地，有关购物者接近货架的信息可回传给电子网络，以帮助分析购物者流量模式或在特殊货架停留的时长。购物者位置数据也可馈送到商店安全系统，以便与商店监视摄像机扫描模式结合使用。

同样地，传递回电子网络的货架数据可用于确定是否突然从货架上取走了数量大得不同寻常的商品。如果发生这种情况，则可将监视摄像机对准货架以拍摄取走商品的购物者。如果在购物者离开商店时未为这些商品付款，则可采取相应的措施来制止偷窃行为。

可装入货架中的另一种装置是霍尔效应传感器或其它类似的临近型传感器，以检测标记的移动或购物者的存在与否。此信息可以类似于前面关于红外线传感器的说明中所述的方式使用。

所述货架的另一用途是检测是否存在与购物者相关联的“客户标签”，该标签可用于帮助购物者找到预定的商品，如大小合适的衣物，从而可激活货架上的可视或声音指示器，以将购物者导向所需商品处。另外，当“客户标签”放置在所需物品无现货的货架上时，“客户标签”可用于在该商品有货时给予顾客“优惠”和/或折扣，或者提供有关该商品在储藏室中、在另一商店或在订购中的信息。这样做可以跟踪购物者因商品缺货而未购买商品的情况。

所述货架的另一用途是提供“前馈”信息，以预测何时在付款通道处需要更多收银员，或何时需要更多的装货工。例如，这可以通过监控正从货架移出的商品量，并由此减去将到达付款出口通道的商品量来完成。店主或商店经理由此可对收银或配货人员进行调度，以优化其所耗时间，帮助调度休息时间等。

所述货架的另一个用途是可检测是否存在“库存标签”或“雇员标签”或按钮或键入的输入序列，以提示系统货架已放满货，并使数据库知道当前存货水平为全满或达到目标水平。此方法可在商品存货模式变更时用于更新目标水平。

货架系统可用于依据价格、交通和货架空间为系统范围内的所有货架建议最佳的存货模式，这可能涉及改变所有商品的目标库存。计算此类存货模式将需要了解给定货架区域可放置多少个SKU物品，以及每个货架天线覆盖多大的货架区域。

在本发明的一个方面，货架系统知道每个货架的物理位置是有利的，该物理位置即使根据唯一的以太网或RS-485地址或其它网络地址也不一定清楚。因此，本发明考虑将GPS变换器装入每个货架中。实际上，更可行的解决方案是在组装货架时，提供可插入每个货架上的USB端口(或其它类似的兼容端口)中的便携式GPS单元，以识别货架位置。例如，GPS单元可与在货架安装后用于设置货架的伺服机械调谐单元组合在一起。

或者，带有可编程RFID标签的GPS单元可放置在货架上，并通过RFID系统将货架的坐标传递回到主控制器。实现此功能的一种方式是使用连接到专用RFID标签的GPS系统，专用RFID标签具有用于存储除其唯一序列号以外信息的其它存储块。此类标签可使用这样的集成电路，该集成电路与其标签天线以及通信电路相连，以接收来自外部数据源，如GPS系统的数据。GPS系统可配置成可将空间坐标写入附加存储块中。已知的序列号可在专用RFID标签中使用，并且RFID系统在检测到此类专用RFDI标签后可查询标签以确定存储的空间坐标，然后与正在读取的货架和天线相关联。

天线形状无需局限为单环路天线。单环路天线是通常可用于诸如13.56MHz等高RFID频率的形状因子。多环路天线1215可在诸如125kHz的较低频率上使用，或者允许在诸如13.56MHz的高频率以较低电流工作。使用较低电流的天线可允许使用较低功率的开关元件。形成多环路天线可能需要天线元件、如环路中的导线彼此很接近，因此导线最好是绝缘的。

使用期间可能需要接触与RFID天线相关联的调谐元件、如旋转式微调电容器或电容器组。例如，可通过在货架中设置可拆卸的盖板装置或孔洞，来提供合适的接触途径。

为将传导天线材料连接到支撑层压板或其它结构上，可利用各种方法。例如，通过使用二维或三维定位机制的自动机器，将卷轴上的箔片馈送到所需天线方向图中的衬底上，金属箔可以平放到薄片形式(web form)(如纸板薄片)或平面形式(如纸板片、层压板、木板或塑料板等)的衬底上。

如果支撑材料是木材，则可使用铣床形成可固定导线的凹槽以形成天线环路。如果支撑材料是塑料，可以使用相同的方法，或者可将加热图案压制到塑料中以形成可固定导线的凹槽。塑料衬底可模制成带有固定导线的凹槽，或者塑料衬底可模制成带有重复直线图案的垂直凹槽，以允许形成许多种图案的天线环路。在这些方法中的任一方法中，可以钻孔、冲孔或模制成孔以固定天线导线的末端。这些孔可延伸通过衬底，以便可连接或插入用于调谐天线环路的调谐电路中。

形成天线环路的另一方法是在类似于织机的一系列插针周围缠绕导线，然后使织机倒置并将导体压到衬底上。衬层可能预涂有胶粘剂，以在移去织机时固定导体。或者，衬底可以很软，足以允许将导体压入衬底表面中。或者，衬底可以是热塑性塑料，从而可预热导体，使其部分地熔化所接触的衬底部分，并嵌入衬底表面。织机上用于形成天线环路的插针可选地带有弹簧，这样，当织机将导体压到衬底上时，插针可选择缩进织机中。

图12更详细地显示了制作导线天线的一种方法。图12不是为了限制本发明，因为本领域的技术人员会认识到各种修改、替换和变化方案。设置了诸如木材、塑料、橡胶、高密度泡沫或类似材料的衬底1100。该衬底上设有凹槽1110，凹槽通常成网格状。这些凹槽可通过加工、模制方法形成，例如可通过热压或冷压合或喷射模塑、铸造、热标记(例如使用木材)等方法形成。压制方法可采用压盘(冲压件)或旋转装置。最好通过相同方法或通过钻孔或冲孔方式在凹槽的交叉点处设置孔1130。衬底1100上大部分区域仍由凹槽之间的区域1120占据。因此，衬底1100仍具有基本上平坦的上平面，因此，该表明可承受负载，并且可贴上涂层、膜、压层或薄板以提供平坦的精加工表面。还已知区域1120未被天线导线占用，因此，这些区域可通过铸造、钻孔、冲孔等方法来设置，其中设有孔洞以容纳连接到其它结构的螺丝钉或螺栓。孔洞也可用于诸如纸板或显示挂钩等附件，或者可用于布线、通风、扬声器发声和放置小灯等。

如图所示，天线环路1200是通过在一些凹槽1110中放入或压入直径合适的导线而形成的。天线环路的末端1201被固定在孔洞1130中，从而固定到位。这些孔洞可完全穿过衬底1100，这样，它们可连接到衬底另一侧的电路。同样地，天线环路1210显示为正在形成：导线端1211已固定在一个孔洞中，而导线端1212显示为正要固定到另一孔洞中。

除了简单地压裸线通过孔洞以固定其末端外，导线可预先切割为所需长度，并且末端装有扣眼1140、按钮、或适合孔洞1130的其它机械装置。这些扣眼可焊接到导线上以便有更好的传导性。作为将这些扣眼插入孔洞1130中的一种替代，扣眼直径可比凹槽1110宽度稍微大一些，这样，扣眼只适合在如图12A所示的两个凹槽交叉点处。或者，在形成凹槽图案时，可以使交叉点大于凹槽宽度(如图12B所示)，以便固定较大的扣眼1141。扣眼可以是条形(1142)或T形(1143)的，以便适合如图12C所示的交叉点。它们还可以是十字形的。它们可配有插针，以向下伸入或通过衬底1100，或者向上伸出衬出1100。插针可插入电路板上的插口或孔洞中。扣眼(例如1140或1141)可以是空的，以便容纳其它布线或插针。它们可包括外部带螺纹的插针或内部带螺纹的孔。同样，扣眼可包括内倒钩或外倒钩或装有弹簧的部件，以便将其固定到位，或者有助于与外部电路相连。连接到扣眼的天线导线也可由倒钩固定。

衬底1100可设有用于安置电路(未显示)(所述电路安装在导线之前或之后)以及通过焊接或使用扣眼、倒钩等方式连接到所述电路的导线的凹口(未显示)。

凹槽1100可不形成允许创建多种天线方向图的常规网格或十字图案，相反，可以“定制”形式提供凹槽，以便只包括要制作的实际天线所需的凹槽。图13显示了这样的实施例。例如1220和1230的凹槽可通过上述的相同方法形成，正如孔洞1221和1231一样。

由于凹槽和孔洞牢牢地固定了导线，因此，导线可用手轻松地插入衬底，或者可将此过程机械化。在衬底上形成所有所需天线后，可用塑料或任何其它合适的材料填充敞开的凹槽。随后可将覆盖层压板、膜或其它层贴到衬底顶部。覆盖层可以是通过化学反应或加热(如环氧树脂材料或硅化合物)或蒸发(如胶乳材料)方法固化的材料喷射造型层、熔铸层或液体铸浇层。

组合衬底和覆盖物随后包括天线垫子。视材料而定，天线垫子可以是柔软的或刚性的。天线垫子也可以接到诸如木材、塑料、纤维玻璃等平面或非平面支撑材料。

天线形状不限于单环路天线。图13A显示了单环路天线1200和1210，单环路天线通常用于中等范围的RFID频率，如13.56MHz。图中还显示了多环路天线1215，该天线一般用于诸如125kHz的较低频率。形成多环路天线1215可能要求导线环路彼此接近，因此，导线最好是绝缘的。可能希望具有如图所示的导线交叉1216或者如虚线1217所示不具有交叉。对于多环路天线，凹槽之间的距离必须较窄。图中还显示的是偶极天线1218的形状，该天线一般用于诸如915MHz或2.45GHz等较高的频率。所示的偶极天线端1219是弯曲的，指示一种在制造期间将这些不然会松动的末端插入衬底中的孔洞以便使其固定的方法。

在图12和图13的实施例中，凹槽在天线导线设置到位前形成。图14显示了不同的实施例。设置的上底板具有固定插针1302的孔结构1301。插针可能带螺纹，而孔可能带内螺纹，因此插针可旋进孔内而得以固定。因此，插针的数量和位置可以不同。

下底板1310设有相同的孔洞1311。当底板1300和1310如箭头“A”所示放在一起处时，插针1302会从孔洞1311中伸出。然后可以将插针1302用于确定绕在下底板1310下的插针上的导线天线的拐角。例如，使用插针在三个拐角固定导线而形成天线1240。在第四个拐角，两个导线端1241通过下底板1310的开口1311向上插入。另一个示例利用所有四个拐角上的插针来形成天线1250。接到导线环路末端的扣眼1251通过其它两个插针固定。导线端可不固定在底板区域内，它们还可如1252处的虚线所示那样延伸超出底板。这种情况下，将通过其它装置(未显示)来固定导线末端。

由具有附加的插针、导线、扣眼等的上底板1300和下底板1310组成的组件1330随后如箭头“B”所示倒置放在衬底1320上。天线1240和1250通过一种或多种如下所述的或类似的方法转移到衬底1320上。

a)在衬底1320上贴上粘合层或膜。复合组件1330放低到衬底1320上，并且下底板1310压在衬底上。天线1240和1250粘在粘合剂上。如果上底板1300在施压步骤期间稍微抬起，则插针1302将不会进入衬底1320。如果上底板1300也受到向下的压力，则插针1302将在衬底1320上压出孔。所有扣眼1251将压入衬底。在粘合剂起作用后，抬起复合组件1330，让天线方向图留在衬底1320上。

b)可使用方法(a)，同时用足够的压力将天线导线部分或完全压入衬底1320表面下。此方法可用于例如需要最小压力来将导线压入表面下的高密度泡沫衬底1320。

c)可使用方法(b)，同时用将导线1240与1250和扣眼1251加热到超出衬底1320软化点的温度，这样，通过接触和加压，衬底会稍微软化或融化以容纳导线和扣眼。加热导线的一种方法是在对衬底施压之前或期间让电流通过导线。上底板1300在施压步骤期间可松开，以便插针1302缩回且不会进入衬底1320。

d)此时，通过化学材料、热材料、蒸发材料或其它形式的凝固材料(setting material)的液体浇铸或者通过喷射造型法将材料喷射到下底板1310的下表面，可将非固体材料的衬底1320铸压到导线上。

下底板1310和插针1302可预涂隔离剂以防止粘附。此类隔离剂将在连接导线前涂上，这样，不会将隔离剂涂到导线上。而且，下底板1310可以是无粘性材料，例如，物氟隆或涂有特氟隆的材料或类似的无粘性材料。如果使用喷射造型，则下底板1310可通过内部管道冷却，以加速喷射造型材料的冷却。

在这些步骤后，天线1240和1250可使用导线末端1241或1252或扣眼1251连接到电路。

在所有实施例中，应理解导线是裸露(除非在交叉处)或绝缘的。导线的交叉点可以是实心圆柱形(与通常导线的情况一样)，但它也可能是正方形、矩形、椭圆形、U形或通道型、V形等。导线的主要要求是无论形状如何，它必须可导电，并且必须具有有利于其固定在凹槽中的形状和横截面硬度。导线可以是单导体(一般称为“实心”导体)或者是多股式导体。它可以是双绞线或编织线。它可以是同轴电缆，这种情况下，外部编织层将用作RF信号的有效导体。

图15显示了根据本发明将箔片带敷设到薄片或平面衬底上以形成箔天线的装置和方法。此类箔天线有几种用途，例如，它们可用于收发器或读出器，以便与可用于库存控制的RFID系统中的RFID标签通信。图15不是为了限制本发明，因为本领域的技术人员会认识到各种修改、替换和变化方案方案。提供了衬底2100。这可以是如图所示的薄片形式，这种情况下，可设置牵引辊轴2110或其它装置，用以移动薄片。在图15所示的示例中，这种移动是不连续的。薄片2100将被指引前移一段距离后停止，同时将一条或多条导电路径敷设到衬底2100上。一旦导电路径已敷设到衬底2100上后，便会再次指引薄片前移，重复上述步骤。

衬底下设有支撑底板2120。此支撑底板2120可加入真空压制系统(未显示)，以暂时将衬底2100固定到支撑底板2120上。支撑底板2120本身也可以在X和Y方向上移动，以辅助敷设导电路径的过程。

提供了敷设器2200，用于敷设导电路径2300。下面会更详细地描述此敷设器2200。提供了x-y平台2400，用于移动敷设器2200。x-y平台可包括框架2401、在主衬底轴(“x”或“机器”方向)上移动的定位装置2402以及在垂直轴(“y”或“横向”)移动的第二定位装置2403。可以提供旋转定位装置2404，以相对于衬底2100的任意角度转动敷设器2200，从而有利于敷设器2200的操作。可以预计，衬底2100的移动和敷设器2200的移动将由计算机装置进行自动控制，计算机装置可控制电机驱动牵引辊轴2110和定位装置2402、2403与2404，以及进行敷设器2200内的更多控制。

在图15中，X与Y定位装置2402和2403显示为齿条和小齿轮传动装置，但可以包括其它装置，如电缆、线性电机、步进电机或可实现重复定位的其它装置。

图16说明在衬底上敷设导电路径以形成箔天线的另一种方法。支撑构件2500横跨衬底，并支撑两个或两个以上的固定定位装置2501，而该固定定位装置又支持敷设器2200。可用手在支撑构件2500上横移固定定位装置2501，然后用例如螺丝将其固定到位。提供了带有敷设器2200的足够多的固定定位装置2501，以便根据需要沿机器方向(x)敷设上尽可能多的纵向导电路径2301、2302。在所示示例中，纵向导电路径2302设有跳越区2303，以用于连接到外部电路。

支撑构件2510横跨衬底，并装有横动装置2511，而横动装置又支持另一敷设器2200。横动装置2511可根据需要横向(Y)在衬底上移动以敷设连接纵向导电路径2301、2302的横向导电路径2304和2305。

根据图16的操作因此如下：牵引辊轴2110使衬底2100向前移动(或通过支撑底板2120的移动)。同时，连接到固定定位装置2501的敷设器2200根据需要敷设可包含跳越区2303的纵向导电路径2301、2302。

在适当的时间，衬底2100暂停移动，这样，连接到横动装置2511的敷设器2200可敷设横向导电路径2304、2305。衬底2100在X方向的移动会在敷设一条或多条纵向导电路径2301、2302的过程中发生暂停。另一方面，为敷设横向导电路径2304、2305，敷设器2200可固定到位，并通过支撑底板2120的移动提供Y方向移动。

是否以薄片形式或薄板形式移动衬底取决于几个因素。衬底可能为有利于薄片形式处理的滚压形式(roll form)，或者为有利于进行薄板形式处理的切开形式(cut form)。一些衬底可能柔韧性不足，无法以薄片形式处理，例如，厚衬底，或部分或完全层压且不再柔软的衬底。

使用哪个敷设系统的决定也要依据几个因素做出。图15的单头敷设器设计将敷设器的数量减到最少，但稍微会使敷设器的定位变复杂。它可能比多敷设器设计的速度稍慢。然而，它在加工定制产品方面相当灵活，因为可以定制每条导电路径。图16的多敷设器系统简化了敷设器的定位，并可以提高单一设计长制作期的速度。

衬底本身可以在X-Y平面上移动以帮助形成导电路径，而无需如图15和图16所示那样移动敷设器。这一般比移动敷设器时需要更多的场地空间，并且如果衬底为滚压形式，它会变得复杂。

图17显示了用于敷设导电路径的敷设器2200的横截面。由于本领域的技术人员会认识到各种修改、替换和变化方案，因此，图17不是为了限制本发明。如图17中的实施例所示，敷设器2200将移动到衬底2100的右侧。供应辊2210通过一对馈送辊2212提供连续的导电带2211，该对馈送辊由计算机控制以便只在需要时提供连续导电带2211。导电带2211进入斜槽2213并通过由计算机控制的切割器2214，并可在需要时转动任意角度以提供带角切割。导电带2211继续向前并离开敷设器2200，在该处可将任选的释放衬垫2225移去，并缠绕到辊轴2226上以绕到牵引卷片辊(tension winding roll)2217上。

第二可选供应辊2220通过一对馈送辊2222提供连续的绝缘带2221，该对馈送辊由计算机控制以便只在需要时提供连续绝缘带2221。绝缘带2221进入斜槽2223并通过由计算机控制的切割器2224。绝缘带2221继续向前并离开敷设器2200，在该处可将任选的释放衬垫2225移去，并缠绕到辊轴2226上以绕到牵引卷片辊2227上。

设置的压力装置2230用于将带片2211和/或2221推到衬底2100上。压力装置可以是如图所示的轮或辊，或者是滑动构件，或者是反复式夹具。压力装置2230可加热以帮助设置粘合部分到带片2211或2221上，或者如后面所述从外部提供。压力装置2230可以带成图案或滚花，用以例如协助将带片2211或2221压到衬底2100上，或者甚至将带片2211或2221轻微地压褶到衬底2100的材料中。这至少可在馈送板料操作中消除对粘合剂的需要。还可以设想导电带2211可打眼穿孔以改善在最终层压板中，甚至在存在导电带2211的区域中的衬底层之间树脂的粘合。

设有穿孔器2240，以便在需要时将衬底2100穿孔，形成可赖以实现到导电带2211的电连接的开口。穿孔器2240最好具备内部真空连接，以清除打孔操作期间产生的废衬底材料。

设有配胶器2250，用以通过针管2251配胶2252，以便将带片2211或2221固定到衬底上。粘合剂最好是快速凝固的材料，如热熔胶、热凝胶或环氧树脂。此粘合剂根据需要在计算机的控制下敷设在带片2211或2221下方，但在给定区域无导电带时不敷设。可使用的任何粘合剂在高温下加压时不应脱气，否则层压板的完整性会受到损害。

导电带2211或绝缘带2221还可配备其本身的粘合层以将其贴到衬底2100上。

由于导电粘合剂价钱更昂贵，因此，用于将带片2211和2221贴到衬底2100上的粘合剂通常是不导电的。然而，在一些地方必须以电方式连接部分导电路径2300，因此，可能需要导电粘合剂或导电材料。为简明起见，可能决定使用带有集成了导电粘合剂的导电带2211，但这样价钱更昂贵。另一个解决方案是在敷设器220内设置导电粘合剂池2260，以便通过针管2261以滴的形式2262涂上导电粘合剂。导电粘合剂滴2262可涂到导电迹线2300前一段的顶部，正好在前一段顶部上开始下一段之前。压力装置2230通过加热和加压进行的操作随后以电形式连接两段。导电粘合剂滴2262可以是低熔点形式或悬浮形式的金属焊料滴(任一形式的导电粘合剂滴均将由压力装置2230重新熔化)。

图18说明使用图15所示设备敷设简单的矩形导电路径的方法。所述方法包括以下步骤。

辊轴2110在x方向上指引衬底2100前移。

使用X定位装置2402和Y定位装置2403，敷设器2200从“a”点移到“h”点，在该处穿孔器2240在衬底2100上钻了两个孔。

使用X定位装置2402，敷设器2200定位到“b”点。

由X定位装置2402移动的敷设器2200使用内部装置2210-2217从“b”点到“c”点敷设导电路径2300。在此操作期间，切割器2214在精确的确定时刻切断带片2211，以便导电路径2300在“c”点结束。注意在导电带2300的开始处“b”点与“a”点处的穿孔稍微重叠。

X定位装置2402用于将导电粘合剂敷设器2261移到“c”点，在该处，将导电粘合剂滴2262涂在导电路径2300末端。

旋转定位装置2404使敷设器2200旋转90度，以便它可以在横向Y上移动。

X和Y定位装置2402和2403用于将敷设器2200移到“c”点。

由Y定位装置2403移动的敷设器2200使用内部装置2210-2217来敷设从“c”点到“d”点的导电路径2300。在此操作期间，切割器2214在精确的确定时刻切断带片2211，以便导电路径2300在“d”点结束。

Y定位装置2403用于将导电粘合剂敷设器2261移到“d”点，在该处，将导电粘合剂滴2262涂在导电路径2300的新末端。

旋转定位装置2404使敷设器2200旋转90度，以便它可以在机器方向X上移动。

X和Y定位装置2402和2403用于将敷设器2200移到“d”点。

由X定位装置2402移动的敷设器2200使用内部装置2210-2217从“d”点到“e”点敷设导电路径2300。在此操作期间，切割器2214在精确确定的时刻切断带片2211，以便导电路径2300在“e”点结束。

X定位装置2403用于将导电粘合剂敷设器2261移到“e”点，在该处，将导电粘合剂滴2262涂在导电路径2300的新末端。

旋转定位装置2404使敷设器2200旋转90度，以便它可以在横向Y上移动。

X和Y定位装置2402和2403用于将敷设器2200移到“e”点。

由Y定位装置2403移动的敷设器2200使用内部装置2210-2217从“e”点到“f”点敷设导电路径2300。在此操作期间，切割器2214在精确的确定时刻切断带片2211，以便导电路径2300在“f”点结束。

Y定位装置2403用于将导电粘合剂敷设器2261移到“f”点，在该处，将导电粘合剂滴2262涂在导电路径2300的新末端。

旋转定位装置2404使敷设器2200旋转90度，以便它可以在机器方向X上移动。

X和Y定位装置2402和2403用于使敷设器2200移到“f”点。

由X定位装置2402移动的敷设器2200使用内部装置2210-2217从“f”点到“g”点敷设导电路径2300。图18中，路径2300的此最后部分尚未完成。在此操作期间，切割器2214在精确的确定时刻切断带片2211，以便导电路径2300在“g”点结束。注意“g”点处导电路径2300的末端与“h”点处的第二个穿孔轻微重叠。

对要敷设到衬底2100显露区域的每条导电迹线2300重复步骤2-20。随后，再次从步骤1开始指引衬底前移。

导电迹线2300可以由连续的导电带2211形成，而不是通过连接分开的箔片带2211片段形成导电迹线2300。导电带2211可以自动折叠，而不使用切割器2214在每个拐角处切断箔片2211。例如，通过使旋转定位装置2404旋转90度并压折叠角，使导电迹线2300平放在拐角上，可实现此操作。

图18A显示了结果。折叠角最多可叠加三层厚的箔片。图18B显示箔片同时扭转180度以使箔片倒置时的结果。(这需要另一定位装置，未显示。如果箔片具有粘合层，则因为粘合剂现在将不会面对衬底，可能不需要使箔片倒置。)折叠角最多可叠加两层厚的箔片。

图19显示了正在敷设的导电迹线2300重叠在前导电迹线的实施例。

在敷设第二导电迹线2300的重叠段之前，使用敷设器2200在第一导电迹线的上方敷设非导电膜带“I”和“J”。这些绝缘带“I”和“J”防止导电迹线2300形成的不同导电环路之间有电接触。可以类似的方式敷设“交叉”电路。

预计带有导电迹线2300的衬底2100无论是薄板或薄片形式，均可结合到可在货架、面板、封闭处、空间或其它形式中使用的层压结构中。图20显示了此类层压结构的一个示例。可以是纸或纸板材料的衬底2100与相同材料或不相同材料的附加板层2600和2601，例如在树脂中浸泡过并通过加热和加压在层压板2610中形成的饱和Kraft纸板连接在一起。通常，与衬底2100相对的第一表面上的一块或多块外板层2601将为装饰材料，作为所得产品的“外部”。视外部衬底层2100的方向而定，此层压板2610在其第二表面上或正好在该表面内包含所述的导电迹线2300。层压板2610随后可胶合到较重的支撑构件2620上，如用木材、塑料、刨花板、波纹纸板、Westvaco芯材板(Core-board)或类似材料制成的板。接近导电迹线2300的层压板2610的表面最好胶粘到支撑构件2620上。这样，在使用由层压板2610与支撑构件2620形成的相应组合结构2630期间，层压板2610的全部厚度可防止导电迹线2300出现磨损。

可选择将导电或金属背板2625敷设到货架底部以防止RF能量辐射到货架下面，从而使货架以几乎相同的射频特性工作，而无论它是否受金属架支持或放置在现有金属货架上。

最好在将支撑构件2620胶粘到层压板2610前，在支撑构件2620内放置一个或多个与导电迹线2300通信的电子电路，图21说明如何达到此目的，方法是将这些电路直接裸露放置或者通过所述穿孔来放置。为容纳电子电路，可以在支撑构件2620的表面铣磨出凹口。数控铣床头2700可用在设计上类似于图15所示的用于敷设导电迹线2300的系统的定位系统中，并可由控制凹口位置和深度的相同或类似计算机控制系统运行。例如，在支撑构件2620的边缘显示的是用于容纳外部连接器2632的凹口2631。在支撑构件2620内显示的是用于包含电子电路2634、如开关电路和调谐电路等的凹口2633。所显示的横跨支撑构件2620的是用于容纳连接电路元件的导线或电缆的凹口2635。电子电路2634可包括弹簧线圈2637或指状元件2638，以便与衬底2100上的导电迹线2300接触，衬底2100是连接到支撑构件2620上的层压板2610的组成部分。所述电接触可以通过压力、导电粘合剂或漆膏，或层压过程期间熔化的焊料来实现。铣头2700可用于制作凹槽2639以便可使用诸如小螺丝刀等调谐工具来调整电路2634内的微调电容器。

可能在组装后需要调整电路2634内的调谐元件，如旋转微调电容器(未显示)，这可以通过开口，如图20中通过层压板2610钻出的孔2611或图20和21中通过支撑构件2620钻出的孔2612来实现。

图3A和3B是说明使用根据本发明的智能货架的库存控制系统的优选实施例。如图3A所示，根据本发明提供的几个智能货架501a-501n和502a-502n中的每个货架具有通过单条传输电缆222连接到读出器单元120的多个天线200。读出单元120顺序或以一定相差同时激活连接的天线200，以便根据与要盘存的各个物品相关联的RFID标签来确定物品信息。因此，读出器单元120能够提取各货架中存储的每个带RFID标签的物品的库存信息。为简明起见，图3A只显示了两组货架，每组货架具有其自己的读出器单元，这两个组分别为501a-501n和502a-502n。然而，本领域的技术人员会认识到，本发明提供的库存控制系统可包括许多这种货架组。例如，一个或多个仓库中的所有货架可集中起来，以提供可连接在一起的几百或几千组货架，以形成本发明所提供的库存控制系统。

应理解，虽然库存控制系统和方法的优选实施例利用了具有单条传输电缆222的多个天线RFID检测系统(与图6实施例一致)，但根据本发明的库存控制系统和方法也适用于本文公开的多天线RFID系统的所有其它实施例。因此，例如，本发明的库存控制系统和方法也适用于图7和图8中所公开的库存RFID检测系统。例如，在此类实施例中，在调制RF系统用于从RFID标签中提取库存相关数据之前，可先使用未调制RF系统来使标签预热。

如图3A所示，由读出器单元120从每个智能货架501a-501n和502a-502n收集的物品信息数据会发送到库存控制处理单元550。库存控制处理单元550通常配置为从智能货架501a-501n和502a-502n接收物品信息。库存控制处理单元550通常通过电子网络525连接到智能货架，并且还与适当地数据库555相关联，该数据库存储库存相关数据，包括参考表以及与库存控制或入库管理相关的程序代码和配置信息。库存控制处理单元550还编程设计和配置为执行本领域技术人员熟知的库存控制功能。例如，库存控制(或入库管理)单元执行的一些功能包括：存储并跟踪现有库存物品的数量；不同物品的日常移动或销售；跟踪不同物品的位置或地点等等。

在操作中，库存控制系统会从经电子网络525连接到库存控制处理单元550的智能货架501a-501n和502a-502n确定物品信息。在一个实施例中，各智能货架501a-501n和502a-502n由库存控制处理单元550控制，库存控制处理单元550将确定读出器单元120何时将轮询天线220以确定要盘存物品的物品信息。在替代实施例中，读出器单元120可编程设计为定期轮询连接的多个天线以获得物品信息，然后使用数据传输的反向“推送”模式，将所确定的物品信息发送到库存控制处理单元。在又一实施例中，读出器单元120所执行的物品信息轮询和数据传输可由事件驱动，例如，由智能货架上盘存物品的定期补充事件触发。在任一情况下，读出器单元120将选择性地为与其相连的多个天线供电，以从与要盘存物品相关联的RFID标签确定物品信息。

一旦从本发明的智能货架501a-501n和502a-502n的读出器单元120获得物品信息，库存控制处理单元550将使用在库存控制处理单元550和相关联数据库上的程序逻辑、代码和数据来处理收到的物品信息。随后，所处理的物品信息通常存储在数据库555中，以备本发明的库存控制系统和方法以后使用。

本领域的技术人员会认识到，库存控制处理单元550可在连接到电子网络525如计算机网络的通用计算机系统上实施。计算机网络还可以是公用网，如因特网或城域网(MAN)；或其它专用网，如公司局域网(LAN)或广域网(WAN)，甚至可以是虚拟专用网。计算机系统包括连接到系统存储器的中央处理器(CPU)。系统存储器通常包含操作系统、BIOS驱动程序和应用程序。另外，计算机系统包含诸如鼠标和键盘等输入装置及诸如打印机和显示器等输出装置。

计算机系统通常包括诸如以太网卡等通信接口，以便与电子网络525通信。其它计算机系统也可连接到电子网络525。本领域的技术人员会认识到上述系统描述了连接到电子网络的计算机系统的典型部件。应理解，本领域技术人员可实现其它许多类似配置，并且所有这些配置可用于本发明的方法和系统。此外应认识到，本文所公开的计算机系统和网络可编程设计和配置为库存控制处理单元，以执行本领域技术人员所熟知的库存控制相关功能。

另外，本领域的技术人员会认识到，本文所述的用“计算机”实施的发明可包括本质上不是计算机的部件，但也可包括诸如可用于提供本文所述的一个或多个功能的因特网设备和可编程逻辑控制器(PLC)等装置。此外，虽然“电子”网络一般用于指连接本发明处理点的通信网络，但本领域的技术人员会认识到，此类网络可使用光学或其它等同技术来实现。同样地，还应理解，本发明利用已知的安全措施通过网络传输电子数据。因此必要时，可使用本领域技术人员熟知的技术为通过公用网和专用网传送电子数据提供加密、认证、验证和其它安全措施。

根据本说明书和所公开的发明实践，本发明的其它实施例对本领域技术人员而言是显而易见的。本说明书仅应视为示例性的，而本发明的真正范围和精神则由所附权利要求书限定。

Claims (50)

1.一种跟踪RFID标签的智能站，所述智能站包括：

发送和接收RF信号的读出器单元；

通过第一开关经第一传输电缆连接到所述读出器单元的第一RF天线；以及

通过一个或多个附加开关经相同的第一传输电缆连接到所述读出器单元的一个或多个相应的附加RF天线，

其特征在于还包括：

与每个天线相关联的调谐电路；以及

依据来自与调谐电路相关联的天线的反馈信息，自动对可变调谐元件进行电子调节的调谐系统。

2.如权利要求1所述的智能站，其特征在于还包括：

操作地连接到所述读出器单元以及所述第一和一个或多个附加开关的控制单元，其中所述控制单元生成选择性地操作所述第一和一个或多个附加开关的控制信号。

3.如权利要求1所述的智能站，其特征在于还包括：用于所述第一和一个或多个附加RF天线的各个调谐电路，每个调谐电路通过相应的与所述第一传输电缆通信的开关操作地连接到相应的天线，并且还通过所述第一传输电缆操作地连接到所述读出器单元。

4.如权利要求3所述的智能站，其特征在于还包括：

操作地连接到所述读出器单元以及所述第一和一个或多个附加开关的控制单元，其中所述控制单元配置为选择性地操作所述第一和一个或多个附加开关，以将所述调谐电路连接到所述第一和一个或多个附加RF天线中相应的天线。

5.如权利要求1所述的智能站，其特征在于还包括：

将读出器单元连接到一个或多个辅助RF天线环路的第二传输电缆，各辅助RF天线环路布置为分别接近所述第一RF天线和一个或多个附加RF天线。

6.如权利要求1所述的智能站，其特征在于，所述第一和一个或多个附加开关包括PIN类型二极管、场效应晶体管(FET)或金属半导体FET之一。

7.如权利要求2所述的智能站，其特征在于，所述RF信号和控制信号沿相同的第一传输电缆传输。

8.如权利要求2所述的智能站，其特征在于，所述控制单元用于操作所述第一和一个或多个附加开关的信号沿不同于所述第一传输电缆的其它导线发送。

9.如权利要求1所述的智能站，其特征在于还包括：用于所述第一和一个或多个附加RF天线的各个调谐电路，其中每个调谐电路通过所述第一和一个或多个附加开关中相应的开关操作地连接到所述第一传输电缆。

10.一种跟踪RFID标签的智能站系统，包括：

发送和接收RF信号的读出器单元；以及

第一智能站，其包括：

通过第一开关经第一传输电缆连接到所述读出器单元的第一RF天线；以及

通过一个或多个附加开关经相同的第一传输电缆连接到所述读出器单元的一个或多个相应的附加RF天线，

其特征在于第一智能站还包括：

与每个天线相关联的调谐电路；以及

依据来自与调谐电路相关联的天线的反馈信息，自动对可变调谐元件进行电子调节的调谐系统。

11.如权利要求10所述的智能站系统，其特征在于还包括：操作地连接到所述读出器单元以及所述第一和一个或多个附加开关的控制单元，其中所述控制单元生成选择性地操作所述第一和一个或多个附加开关的控制信号。

12.如权利要求10所述的智能站系统，其特征在于，所述第一智能站还包括操作地连接到所述读出器单元以及所述第一和一个或多个附加开关的控制单元，其中所述控制单元生成选择性地操作所述第一和一个或多个附加开关的控制信号。

13.如权利要求12所述的智能站系统，其特征在于还包括：

第二或更多附加智能站，所述第二或更多附加智能站中的每个智能站包括与所述控制单元通信并受其控制的辅助控制单元。

14.如权利要求10所述的智能站系统，其特征在于，所述读出器单元布置在所述第一智能站上。

15.如权利要求10所述的智能站系统，其特征在于还包括：

操作地连接到所述读出器单元以及所述第一和一个或多个附加开关的控制单元，其中所述控制单元生成选择性地操作所述第一和一个或多个附加开关的控制信号。

16.如权利要求12所述的智能站系统，其特征在于，所述控制单元的信号路由到分布式辅助控制单元，所述辅助控制单元又操作所述第一和一个或多个附加开关。

17.如权利要求13所述的智能站系统，其特征在于，带有关联选择开关的所述一个或多个附加关联天线以串联方式连接。

18.如权利要求13所述的智能站系统，其特征在于，带有关联选择开关的所述一个或多个附加关联天线以并串联方式连接。

19.如权利要求13所述的智能站系统，其特征在于，所述第一传输电缆包括RF电缆，以及其中在所述RF电缆与智能站之间设置了旁路开关，以允许RF信号进入所述智能站或者防止RF信号进入所述智能站。

20.如权利要求13所述的智能站系统，其特征在于，所述第一传输电缆包括RF电缆，以及其中在所述RF电缆中设置了直列式开关，以允许RF信号沿所述RF电缆继续传输或者防止所述RF信号沿所述RF电缆继续传输。

21.如权利要求16所述的智能站系统，其特征在于，从所述控制单元到分布式辅助控制单元的信号包括用于确定选择哪些开关的地址信息。

22.如权利要求10所述的智能站系统，其特征在于，未选定天线的开关改变其相关联的调谐，因而使它们具有与所述RF信号不同的谐振频率。

23.如权利要求22所述的智能站系统，其特征在于，未选定天线的开关仅用于在所述未选定天线与选定天线相邻时改变其调谐。

24.如权利要求10所述的智能站系统，其特征在于，每个天线与可调节的调谐电路相关联，该调谐电路布置成可被访问以进行调节。

25.如权利要求10所述的智能站系统，其特征在于还包括：与每个天线相关联的调谐电路；以及

依据来自与调谐电路相关联的天线的反馈信息，自动对可变调谐元件进行伺服调节的调谐系统，所述反馈通过到天线的导电连接来提供，或者通过与所述读出器单元通信来提供。

26.如权利要求10所述的智能站系统，其特征在于，所述可变调谐元件包括一个或多个压控电容器。

27.如权利要求10所述的智能站系统，其特征在于还包括调谐系统，所述调谐系统依据来自接到与调谐电路相关联的天线的读出器单元的反馈信息，自动对可变调谐元件进行伺服调节，所述反馈信息指示与调谐电路相关联的天线如何能够读取多个RFID标签，每个所述标签在接近与调谐电路相关联的天线处按预定空间图案以唯一方式设置。

28.如权利要求10所述的智能站系统，其特征在于还包括：

与一个或多个所述RF天线相关联的一个或多个无源天线，这样，在与所述无源天线关联的RF天线获得能量时所述无源天线通过感应耦合而由与所述无源天线关联的RF天线获得能量。

29.如权利要求28所述的智能站系统，其特征在于，所述无源天线和与所述无源天线关联的RF天线设置在货架上。

30.如权利要求29所述的智能站系统，其特征在于，所述无源天线设置在所述货架的后端，而与所述无源天线关联的RF天线设置在所述货架的前端。

31.如权利要求11所述的智能站系统，其特征在于，所述第一智能站还包括在每个所述RF天线范围内的自测试RFID标签。

32.如权利要求31所述的智能站系统，其特征在于，如果任一所述RF天线未检测到所述自测试RFID标签，则所述控制单元为该RF天线执行调谐过程，

其中，如果在完成所述调谐过程后仍未检测到所述自测试RFID标签，则所述控制单元生成到电子网络的消息。

33.如权利要求31所述的智能站系统，其特征在于，每个智能站至少包括在每个RF天线范围内的一个自测试RFID标签，并且RF天线在测试步骤期间检测相邻RF天线内的所述自测试RFID标签，并因此确定相邻的其它RF天线或其它智能站。

34.如权利要求33所述的智能站系统，其特征在于，相邻信息用于在选择要读取的RF天线时确定要解谐的其它RF天线。

35.如权利要求31所述的智能站系统，其特征在于，指示所述自测试RFID标签在自测试期间响应并在系统正常操作期间不响应。

36.如权利要求10所述的智能站系统，其特征在于，所述第一智能站还包括：

以与所述第一和一个或多个附加RF天线不同的频率工作的一个或多个第二RF天线，所述一个或多个第二RF天线通过相应的一个或多个第二开关，经相同的第一传输电缆连接到所述读出器单元；

其中，所述读出器单元配置为选择性地以不同的频率工作。

37.如权利要求10所述的智能站系统，其特征在于，所述智能站内部包含信号处理电路，用以执行在其它情况下要由所述读出器单元执行的至少部分信号处理。

38.如权利要求10所述的智能站系统，其特征在于，所述第一传输电缆包括其中装有RF放大器装置的RF电缆。

39.如权利要求10所述的智能站系统，其特征在于，所述智能站和/或RF天线装在室内、入口处、地板、地板垫或天花板上。

40.如权利要求10所述的智能站系统，其特征在于，通过将导体送入热塑管并将所述管加热成形来制作所述RF天线。

41.如权利要求26所述的智能站系统，其特征在于，所述压控电容器用于调谐或解谐所述天线。

42.如权利要求10所述的智能站系统，其特征在于，所述第一传输电缆包括RF总线，并且所述读出器单元连接到所述RF总线，其中，所述智能站系统还包括：

沿所述RF总线以大约所述RF信号1/4波长的几分之一为间隔连接的多个第二RF天线；

选择地将每个所述第二RF天线连接到所述RF总线的各个选择开关；

选择地将每个所述第二RF天线连接到所述RF接地的各个分路开关；

其中，通过闭合每个所述第二RF天线相关联的选择开关，以允许RF能量进入相应的第二RF天线，同时闭合位于沿所述RF总线的1/4波长远的分路开关，可根据需要激活每个所述第二RF天线。

43.如权利要求42所述的智能站系统，其特征在于，所述选择开关和所述分路开关包括PIN二极管或MESFET二极管。

44.如权利要求42所述的智能站系统，其特征在于，所述第二RF天线包含在所述智能站内。

45.如权利要求42所述的智能站系统，其特征在于还包括：

超出所述RF总线上最后天线的1/4波长末端电缆；

沿所述末端电缆布置，并以所述第二RF天线在所述RF总线上间隔的相同距离彼此间隔的附加可寻址分路开关。

46.如权利要求42所述的智能站系统，其特征在于还包括：

电子元件，其布置在所述RF总线上的最后天线以外，以模拟1/4波长的所述RF总线。

47.如权利要求16所述的智能站系统，其特征在于，从所述控制单元到分布式辅助控制单元的信号包括在选定天线紧邻处要以可视或可闻方式输出的信息。

48.如权利要求29所述的智能站系统，其特征在于：所述无源天线设置在所述货架的前端，而与所述无源天线相关联的RF天线设置在所述货架的后端。

49.如权利要求10所述的智能站系统，其特征在于，与非选定天线相关联的开关改变所述天线调谐，从而使所述非选定天线具有与所述RF信号不同的谐振频率。

50.如权利要求10所述的智能站系统，其特征在于，与选定天线相关联的开关改变所述天线调谐，使所述选定天线具有等于所述RF信号的谐振频率。

Images