CN209267574U - 射频识别通信增强装置及射频识别通信增强系统 - Google Patents

Abstract

一种射频识别通信增强装置及射频识别通信增强系统，包含：标签，其包含标签芯片以及连接标签芯片的标签天线；读写器模块，其包含读写器以及连接读写器的读写器天线；至少一个增强装置，其设置在标签与读写器模块的空间距离之间，该增强装置与标签天线和读写器天线进行射频通信，用于提升标签与读写器模块之间的读写距离，并提高标签与读写器模块之间的通信质量。本实用新型应用于无源高频射频识别领域，可以有效提升标签与读写器模块之间的读写距离，并提高标签与读写器模块之间的通信质量，解决原有读写器跟标签之间通信距离过短或者根本无法实现通信的问题。

Description

射频识别通信增强装置及射频识别通信增强系统

技术领域

本实用新型涉及一种射频识别通信增强装置及射频识别通信增强系统。

背景技术

射频识别技术(Radio Frequency Identification，缩写RFID)，是20世纪80年代发展起来的一种新兴自动识别技术，是一项利用射频信号通过空间耦合(交变磁场或电磁场)实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的的技术。

RFID是一项易于操控，简单实用且特别适合用于自动化控制的灵活性应用技术，可自由工作在各种恶劣环境下，不怕油渍、灰尘污染等恶劣的环境，可以替代传统的条码、二维码等技术，并且可以实现较远距离的无线通信。RFID技术已经广泛应用于产线物品跟踪、物流管理、动物管理、无人零售、防伪鉴真等领域。RFID按工作频率的不同分为低频、高频、超高频以及微波，相对应的代表性频率分别为：低频135KHz以下、高频13.56MHz、超高频840M～960MHz、微波2.4GHz或5.8GHz。RFID按照能源的供给方式分为无源RFID，有源RFID，以及半有源RFID。

RFID具有全球唯一识别码且不可篡改、识别速度快、数据容量大、使用寿命长等诸多优点，同时也有致命的缺点，那就是必须为可视距传输，即读写器天线跟标签之间不能有明显的物体(低密度、轻薄的纸板、塑料板材等除外)遮挡，电磁信号也无法穿透金属。高频RFID采用全球通用的13.56MHz作为通信载波频率，属于近距离RFID技术，跟通信距离轻则可以达到3、5米，甚至可以达到并超过10米的超高频RFID相比，通常的高频RFID读写器跟标签之间的通信距离最远也只有3～10厘米，这主要跟标签性能、读写器性能以及读写器天线性能有关。比如图书馆等特殊场合，通过使用较高发射功率的读写器以及超高性能的天线，标签的识别距离可以达到50厘米甚至100厘米。然而对于更大多数的使用场合，读写器功率较低，而且使用的天线都是内置的性能较低的线圈。近年来随着智能手机的广泛普及，带有NFC功能(即RFID技术的一种)的智能手机也是越来越多，普通消费者使用带有NFC功能的手机就能随时查询贴有标签的物品的功能属性，对其生产、物流配送、销售等信息一目了然。由于手机自身设计的局限性，很难实现较远距离的标签识别，往往只有0～3厘米，这无形中给RFID技术的推广与应用造成不小的影响。

高频RFID防伪技术广泛应用于诸如烟酒、首饰等物品的包装、物流、销售等多个环节，由于某些特殊原因(比如包装盒的尺寸过大、信号遮挡、标签尺寸过小等)，极容易导致读写器无法读取到包装盒内部的标签。同时，往往由于实际使用场合下对尺寸的限制，标签的尺寸会被压缩到“难以容忍”的地步，这直接导致了标签性能的急剧恶化，从而造成标签识别距离的严重下降。除此之外，可能还会出现读写器天线无法正对标签难以获得最佳的磁场耦合的情况，或者在读写器天线跟标签之间存在一定的信号遮挡等情况，这些都会直接降低标签的实际通信距离，甚至无法正常通信。

在专利CN 104350508A中提到的用于通信网络接线系统的RFID读取器扩展器，可以有效解决接线系统密集布局条件下标签无法识别的问题，但是该扩展器必须附接于读取器并跟读取器一起工作读取标签，并不适合智能防伪包装的应用需求，后者要求低剖面，并且要求固定安装到智能防伪包装中，即跟原有标签配合使用。

实用新型内容

本实用新型提供一种射频识别通信增强装置及射频识别通信增强系统，有效提升标签与读写器模块之间的读写距离，并提高标签与读写器模块之间的通信质量。

为了达到上述目的，本实用新型提供一种射频识别通信增强系统，包含：

标签，其包含标签芯片以及连接标签芯片的标签天线；

读写器模块，其包含读写器以及连接读写器的读写器天线；

至少一个增强装置，其设置在标签与读写器模块的空间距离之间，该增强装置与标签天线和读写器天线进行射频通信，用于提升标签与读写器模块之间的读写距离，并提高标签与读写器模块之间的通信质量。

所述的增强装置是无源电路，该增强装置包含：辅助电路和至少一个天线。

所述的辅助电路和天线组成LC谐振回路，谐振中心频率是13.56MHz。

所述的天线是内置天线，天线与辅助电路之间通过倒装焊接连接。

所述的天线是外置天线，天线与辅助电路之间通过射频线缆连接。

本发明还提供一种射频识别通信增强装置，所述的增强装置设置在标签与读写器模块的空间距离之间，该增强装置与标签天线和读写器天线进行射频通信，用于提升标签与读写器模块之间的读写距离，并提高标签与读写器模块之间的通信质量。

所述的增强装置是无源电路，该增强装置包含：辅助电路和至少一个天线。

所述的辅助电路和天线组成LC谐振回路，谐振中心频率是13.56MHz。

所述的天线是内置天线，天线与辅助电路之间通过倒装焊接连接。

所述的天线是外置天线，天线与辅助电路之间通过射频线缆连接。

本实用新型应用于无源高频射频识别领域，可以有效提升标签与读写器模块之间的读写距离，并提高标签与读写器模块之间的通信质量，解决原有读写器跟标签之间通信距离过短或者根本无法实现通信的问题。

附图说明

图1是本实用新型提供的一种射频识别通信增强系统的结构示意图。

图2和图3是本实用新型提供的一种射频识别通信增强装置的结构示意图。

具体实施方式

以下根据图1～图3，具体说明本实用新型的较佳实施例。

如图1所示，本发明提供一种射频识别通信增强系统，包含：

标签，其包含标签芯片20以及连接标签芯片20的标签天线21；

读写器模块，其包含读写器24以及连接读写器24的读写器天线23；

至少一个增强装置22，其设置在标签与读写器模块的空间距离之间，该增强装置22与标签和读写器模块进行射频通信，用于提升标签与读写器模块之间的读写距离，并提高标签与读写器模块之间的通信质量。

一般来说，在RFID系统中，针对内置天线，标签芯片20通过倒装焊接技术跟标签天线21连接在一起，便组成了完整的标签。对于某些特殊的使用场合，必须要采用外置天线，标签芯片跟标签天线可以通过线缆连接，比如将自带温湿度传感器功能的RFID芯片放置在密闭的保温金属腔体内，而跟RFID芯片通过线缆连接的天线必须安装在金属腔体外面才能跟读写器进行无线通信。读写器24通过一定长度的射频线缆跟读写器天线23连接，线缆长度根据实际使用需要进行裁剪，对于便携式读写器或带有NFC功能的智能手机来讲，读写器天线23则是内置的。

一般情况下，只要标签天线21靠近读写器天线23就可以实现双向近场通信，读写器24就可以读取标签芯片20内存储的数据信息。但在有些场合，标签和读写器无法靠的很近，达不到有效的通信距离，比如在酒类智能防伪包装中，防伪标签仅仅贴附在酒瓶上，由于玻璃材质对标签谐振频率的影响以及瓶内白酒对电磁信号的吸收，势必会降低标签跟便携式读写器或带有NFC功能的智能手机之间的通信距离，一般实测通信距离只有5cm左右。如果包装设计过于“庞大”，无形中增大了瓶上标签到外部包装的距离，导致标签无法被识别。

增强装置22就是为了有效提高读写器天线跟标签天线之间的通信距离的，当把增强装置22放置在标签天线21跟读写器天线23之间时，增强装置22一边从读写器天线23接收来自读写器24的电磁信号并转递到标签天线21，让标签芯片20开始工作，一边将标签芯片20回发的数据信号从标签天线21接收过来，并通过读写器天线23转递给读写器24，增强装置22起到了双向电磁信号转递的作用，可以大大提升读写器跟标签之间的通信距离。

所述的增强装置22为一个类似标签的电路，也是一个LC谐振回路，且谐振中心频率是13.56MHz。所述的增强装置22包含辅助电路和至少一个天线，辅助电路和天线组成一个LC谐振回路。所述的辅助电路是无源电路。可以在标签和读写器模块之间设置多个增强装置22，以进一步提高读写器模块跟标签之间的通信距离。将该增强装置22安装在酒类智能防伪包装内，则防伪标签可被读写器模块顺利识别，当增强装置的谐振频率为15.56MHz时，通信距离可以达到5.5cm，当增强装置的谐振频率为14.11MHz时，通信距离可以达到6.6cm，当增强装置的谐振频率为13.85MHz时，通信距离可以达到7.2cm，当增强装置的谐振频率为13.56MHz时，通信距离可以达到8cm，当介于瓶上标签跟外部读写器之间的增强装置22的位置选择最优时，标签的识别距离可以达到近10cm，谐振频率也可以低于13.56MHz，比如13.1MHz、12MHz等等。如图2所示，在本实用新型的一个实施例中，所述的增强装置22包含辅助电路31和连接辅助电路31的天线30。所述的辅助电路31等效为一个电容，该电容与天线30的等效电感并联，组成LC谐振回路。所述的辅助电路31可以是电阻、电感等器件，也可以是其他无源辅助电路结构。所述的天线30为内置天线，天线30与辅助电路31通过倒装焊接在一起，天线30可以与标签和读写器模块同时实现通信。

如图3所示，在本实用新型的另一个实施例中，所述的增强装置22包含辅助电路41和连接辅助电路41的第一天线40和第二天线42，第一天线40和第二天线42是外置天线，第一天线40和第二天线42分别通过一定长度的线缆跟辅助电路41连接，第一天线40与标签实现通信，第二天线42与读写器模块实现通信。

本实用新型应用于无源高频射频识别领域，可以有效提升标签与读写器模块之间的读写距离，并提高标签与读写器模块之间的通信质量，解决原有读写器跟标签之间通信距离过短或者根本无法实现通信的问题。本实用新型首创应用到智能防伪包装领域，增强装置固定安装在智能防伪包装中，跟原有标签配合使用，可以有效增强读写器跟标签之间的通信距离，甚至解决某些场合下标签无法识别的严重问题。该装置剖面极低，为无源电路设计，结构简单，对原有包装的正常使用几乎不会产生任何影响，另外通过合理设计，可以将该增强装置“隐藏”起来而不会被轻易发现，更不会影响美观。提升了智能防伪包装应用中便携式高频读写器或者带有NFC功能的手机和标签之间的通信距离，提高了使用者的用户体验，积极推动RFID技术的迅速普及与应用。

尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种射频识别通信增强系统，其特征在于，包含：

标签，其包含标签芯片以及连接标签芯片的标签天线；

读写器模块，其包含读写器以及连接读写器的读写器天线；

至少一个增强装置，其设置在标签与读写器模块的空间距离之间，该增强装置与标签天线和读写器天线进行射频通信，用于提升标签与读写器模块之间的读写距离，并提高标签与读写器模块之间的通信质量。

2.如权利要求1所述的射频识别通信增强系统，其特征在于，所述的增强装置是无源电路，该增强装置包含：辅助电路和至少一个天线。

3.如权利要求2所述的射频识别通信增强系统，其特征在于，所述的辅助电路和天线组成LC谐振回路，谐振中心频率是13.56MHz。

4.如权利要求3所述的射频识别通信增强系统，其特征在于，所述的天线是内置天线，天线与辅助电路之间通过倒装焊接连接。

5.如权利要求3所述的射频识别通信增强系统，其特征在于，所述的天线是外置天线，天线与辅助电路之间通过射频线缆连接。

6.一种射频识别通信增强装置，其特征在于，所述的增强装置设置在标签与读写器模块的空间距离之间，该增强装置与标签天线和读写器天线进行射频通信，用于提升标签与读写器模块之间的读写距离，并提高标签与读写器模块之间的通信质量。

7.如权利要求6所述的射频识别通信增强装置，其特征在于，所述的增强装置是无源电路，该增强装置包含：辅助电路和至少一个天线。

8.如权利要求7所述的射频识别通信增强装置，其特征在于，所述的辅助电路和天线组成LC谐振回路，谐振中心频率是13.56MHz。

9.如权利要求8所述的射频识别通信增强装置，其特征在于，所述的天线是内置天线，天线与辅助电路之间通过倒装焊接连接。

10.如权利要求8所述的射频识别通信增强装置，其特征在于，所述的天线是外置天线，天线与辅助电路之间通过射频线缆连接。