CN210639622U - 一种工业级近场读写器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及RFID设备技术领域，具体为一种工业级近场读写器，包括方形的外壳、主电路和介质板，主电路包括RFID收发电路和信息处理电路，RFID收发电路包括天线阵列、射频电路和读写电路，天线阵列包括横向设置的横向天线阵列和纵向设置的纵向天线阵列，横向天线阵列的数量小于或等于纵向天线阵列的数量。该工业级近场读写器，横向天线阵列的数量小于或等于纵向天线阵列的数量，能够应用于横向识别区域小于或等于纵向识别区域的RFID工业级近场识别场景中，使得读写范围内的整体场强分布更均匀，识别盲点更少，且结构紧凑。

Description

一种工业级近场读写器

技术领域

本实用新型涉及RFID设备技术领域，具体为一种工业级近场读写器。

背景技术

无线射频识别(RFID、Radio Frequency Identification)技术是一种无线通信技术，它可以通过无线电讯号识别目标对象并读写相关数据，而无需目标对象与识别系统之间建立机械或者光学接触。鉴于RFID技术具备的通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据的识别过程无须人工干预的特性，RFID技术现已广泛应用于仓储管理、门禁管理、文件管理或设备管理等各种环境。在应用过程中，应用RFID的工业级近场读写器需要快速准确地识别出位于读写范围内且处于不同位置的目标对象，这就必须使该工业级近场读写器的辐射天线在读写范围内拥有足够大的能量，且同时尽量使得这些能量能够在读写范围之内均匀分布，以便识别出处于读写范围内的任意位置的目标对象，并与该工业级近场读写器进行信息交换，而这也一直都是应用RFID的工业级近场读写器的辐射天线的设计难点。

实用新型内容

为了解决以上问题，本实用新型提供的一种工业级近场读写器，能够应用于横向识别区域小于或等于纵向识别区域的RFID工业级近场识别场景中，使得读写范围内的整体场强分布更均匀，识别盲点更少，且结构紧凑。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种工业级近场读写器，包括方形的外壳、主电路和介质板，主电路和介质板设置于外壳的内部，主电路设置于介质板，主电路包括RFID收发电路和信息处理电路，RFID收发电路包括天线阵列、射频电路和读写电路，天线阵列和射频电路的一端电性连接，射频电路的另一端和读写电路的一端电性连接，读写电路的另一端与信息处理电路电性连接；天线阵列包括横向设置的横向天线阵列和纵向设置的纵向天线阵列，横向天线阵列的数量小于或等于纵向天线阵列的数量。

优选地，横向天线阵列包括第一辐射天线，纵向天线阵列包括第二辐射天线和第三辐射天线，第一辐射天线横向设置于介质板的中心位置，第二辐射天线和第三辐射天线分别以介质板的中心位置为对称中心横向对称分布，且分别尽量靠近对应的介质板的纵向的边缘。

优选地，横向天线阵列包括第一辐射天线和第二辐射天线，纵向天线阵列包括第三辐射天线和第四辐射天线，第一辐射天线和第二辐射天线分别以介质板的中心位置为对称中心纵向对称分布，第三辐射天线和第四辐射天线分别以介质板的中心位置为对称中心横向对称分布，且分别尽量靠近对应的介质板的纵向的边缘。

优选地，天线阵列包括的辐射天线的形状为长方形、弧形或弯折线形。

优选地，横向天线阵列包括第一辐射天线和第二辐射天线，纵向天线阵列包括第三辐射天线和第四辐射天线，第一辐射天线和第二辐射天线相互平行，且第一辐射天线与介质板的边缘线成30-60°角，第三辐射天线和第四辐射天线相互平行，且第三辐射天线与第一辐射天线正交，天线阵列包括的辐射天线的形状为长方形。

优选地，介质板的横截面为长方形或正方形。

优选地，主电路还包括防拆电路，防拆电路包括蜂鸣器、防拆螺丝和开关电路，开关电路的一端电性连接蜂鸣器，开关电路的另一端电性连接防拆螺丝，防拆螺丝包括螺盖和螺杆，螺杆包括上导电螺杆、绝缘螺杆和下导电螺杆，螺盖连接上导电螺杆的顶部，上导电螺杆的底部连接绝缘螺杆的顶部，绝缘螺杆的底部连接下导电螺杆的顶部，工业级近场读写器处于固定状态时，绝缘螺杆与开关电路连接，开关电路断开蜂鸣器，工业级近场读写器处于拆卸状态时，下导电螺杆与开关电路连接，开关电路导通蜂鸣器。

优选地，主电路还包括与所述信息处理电路电性连接的WIFI电路、4G移动通讯电路、5G移动通讯电路、蓝牙电路、GPS电路、指示灯电路和USB电路中的至少一个，所述主电路还包括电源电路，所述电源电路和所述信息处理电路电性连接。

优选地，主电路还包括与所述信息处理电路电性连接的扩展电路，扩展电路包括至少一个用于外接辐射天线的射频接口，射频接口设置于外壳的侧面。

本实用新型的有益效果是：一种工业级近场读写器，包括方形的外壳、主电路和介质板，主电路和介质板设置于外壳的内部，主电路设置于介质板，主电路包括RFID收发电路和信息处理电路，RFID收发电路包括天线阵列、射频电路和读写电路，天线阵列和射频电路的一端电性连接，射频电路的另一端和读写电路的一端电性连接，读写电路的另一端与信息处理电路电性连接；天线阵列包括横向设置的横向天线阵列和纵向设置的纵向天线阵列，横向天线阵列的数量小于或等于纵向天线阵列的数量。该工业级近场读写器，横向天线阵列的数量小于或等于纵向天线阵列的数量，能够应用于横向识别区域小于或等于纵向识别区域的RFID工业级近场识别场景中，使得读写范围内的整体场强分布更均匀，识别盲点更少，且结构紧凑。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制，

在附图中：

图1示出了本实用新型的工业级近场读写器的第一实施例的结构示意图；

图2示出了本实用新型的工业级近场读写器的第二实施例的结构示意图；

图3示出了本实用新型的天线阵列的第一实施例的结构示意图；

图4示出了本实用新型的天线阵列的第二实施例的结构示意图；

图5示出了本实用新型的天线阵列的第三实施例的结构示意图；

附图标记说明如下：

1-工业级近场读写器、11-外壳、12-主电路、13-介质板、14-防拆螺丝、15-射频接口、121-第一辐射天线、122-第三辐射天线。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参阅附图1-5，一种工业级近场读写器1，包括方形的外壳11、主电路12和介质板13，主电路12和介质板13设置于外壳11的内部，主电路12设置于介质板13，主电路12包括RFID收发电路和信息处理电路，RFID收发电路包括天线阵列、射频电路和读写电路，天线阵列和射频电路的一端电性连接，射频电路的另一端和读写电路的一端电性连接，读写电路的另一端与信息处理电路电性连接；天线阵列包括横向设置的横向天线阵列和纵向设置的纵向天线阵列，横向天线阵列的数量小于或等于纵向天线阵列的数量。

本实用新型的实施例中的工业级近场读写器1，横向天线阵列的数量小于或等于纵向天线阵列的数量，能够应用于横向识别区域小于或等于纵向识别区域的RFID工业级近场识别场景中，使得读写范围内的整体场强分布更均匀，识别盲点更少，且结构紧凑。

具体地，主电路12设置于介质板13，介质板13的正面蚀刻有馈电网络，介质板13的背面设有反射地，天线阵列的辐射天线的馈电臂与馈电网络的输入端口一一对应连接，天线阵列的辐射天线的短路墙均连接反射地。馈电网络采用由威尔金森功分器、T形功分器和环形耦合器中任一种构成的馈电网络。辐射天线由石墨、银、洋白铜、黄铜或紫铜等材料制作而成。

具体地，工业级近场读写器1是指在工业中使用的RFID近场读写器。工业级近场读写器1的近场是指能量辐射集中约束在天线阵列正上方相对近的范围，保证了近距离的RFID的读取效果，而不误读或串读到周边电子标签的一种RFID识别场。本实用新型的实施例中的工业级近场读写器1，可被工艺生产领域和文件管理领域广泛应用。

进一步的，横向天线阵列包括第一辐射天线121，纵向天线阵列包括第二辐射天线和第三辐射天线122，第一辐射天线121横向设置于介质板13的中心位置，第二辐射天线和第三辐射天线122分别以介质板13的中心位置为对称中心横向对称分布，且分别尽量靠近对应的介质板13的纵向的边缘。

具体地，在工艺生产领域经常使用抽屉类结构对工具或原料进行收纳或管理，在文件管理领域经常使用柜体结构对文件进行收纳或管理。抽屉类结构和柜体结构一般都是方形的收纳空间，特别是长方形的收纳空间，应用最为广泛。在方形的收纳空间进行RFID识别，工业级近场读写器1的识别范围往往是横向识别区域小于或等于纵向识别区域。与现有技术相比，本实施方式中，工业级近场读写器1在横向方向上只设置一个辐射天线，在纵向方向上设置两个辐射天线，具体可见图3所示，该设计既可以降低生产成本且使产品的结构更加紧凑，同时读写范围内的整体场强分布均匀，识别盲点少，特别适用于窄长型的长方形识别区域。

进一步的，横向天线阵列包括第一辐射天线121和第二辐射天线，纵向天线阵列包括第三辐射天线122和第四辐射天线，第一辐射天线121和第二辐射天线分别以介质板13的中心位置为对称中心纵向对称分布，第三辐射天线122和第四辐射天线分别以介质板13的中心位置为对称中心横向对称分布，且分别尽量靠近对应的介质板13的纵向的边缘。

与现有技术相比，本实施方式中，工业级近场读写器1在横向方向上对称设置二个辐射天线，在纵向方向上也对称设置两个辐射天线，具体可见图4所示，该设计使产品的结构更加紧凑，同时读写范围内的整体场强分布均匀，识别盲点少，特别适用于近正方形或正方形的识别区域。

进一步的，天线阵列包括的辐射天线的形状为长方形、弧形或弯折线形。

具体地，长方形、弧形或弯折线形的辐射天线，是目前使用较为广泛的辐射天线的类型，采用这些形状，可以进一步降低工业级近场读写器1的加工难度，降低产品成本。

进一步的，横向天线阵列包括第一辐射天线121和第二辐射天线，纵向天线阵列包括第三辐射天线122和第四辐射天线，第一辐射天线121和第二辐射天线相互平行，且第一辐射天线121与介质板13的边缘线成30-60°角，第三辐射天线122和第四辐射天线相互平行，且第三辐射天线122与第一辐射天线121正交，天线阵列包括的辐射天线的形状为长方形。

与现有技术相比，本实施方式中，工业级近场读写器1在横向方向上设置二个平行的辐射天线，在纵向方向上也设置两个平行的辐射天线，且相互正交。具体可见图5所示，该设计是适用于近正方形或正方形的识别区域的另一种天线阵列的形式。特别地，第一辐射天线121与介质板13的边缘线成30°角、45°角、60°角，均可以达到准确率极高的识别效果。

需要说明的是，本领域技术人员可以理解，在实际应用中，工业级近场读写器1的天线阵列还可以是其他形式，此处仅为举例说明，本实施方式不限制工业级近场读写器1的天线阵列的具体实现方式。

进一步的，介质板13的横截面为长方形或正方形。

具体地，横截面为长方体或正方体的介质板13是目前主流的介质板13应用形状，采用这类形状，可以进一步降低工业级近场读写器1的加工难度，降低产品成本。

进一步的，主电路12还包括防拆电路，防拆电路包括蜂鸣器、防拆螺丝14和开关电路，开关电路的一端电性连接蜂鸣器，开关电路的另一端电性连接防拆螺丝14，防拆螺丝14包括螺盖和螺杆，螺杆包括上导电螺杆、绝缘螺杆和下导电螺杆，螺盖连接上导电螺杆的顶部，上导电螺杆的底部连接绝缘螺杆的顶部，绝缘螺杆的底部连接下导电螺杆的顶部，工业级近场读写器1处于固定状态时，绝缘螺杆与开关电路连接，开关电路断开蜂鸣器，工业级近场读写器1处于拆卸状态时，下导电螺杆与开关电路连接，开关电路导通蜂鸣器。

具体地，上述开关电路导通蜂鸣器，则蜂鸣器启动并发出蜂鸣声。与现有技术相比，本实施方式中，工业级近场读写器1增设了防拆电路，且该防拆电路的防拆螺丝14在外形上具备迷惑性，往往会被人们当成是普通的固定螺丝，可是一旦对该防拆螺丝14进行拆卸或防拆螺丝14有所松动，防拆电路的蜂鸣器就会发出蜂鸣声进行提醒，可以大大降低工业级近场读写器1的人为破坏率，提高工业级近场读写器1的使用安全性和稳定性。

进一步的，主电路12还包括与所述信息处理电路电性连接的WIFI电路、4G移动通讯电路、5G移动通讯电路、蓝牙电路、GPS电路、指示灯电路和USB电路中的至少一个，所述主电路12还包括电源电路，所述电源电路和所述信息处理电路电性连接。

与现有技术相比，本实施方式中，工业级近场读写器1的上述电路可以进一步赋予该工业级近场读写器1更多的功能。且上述电路的技术实现手段已经是本领域技术人员的常用手段，此处不再就上述电路的具体实现技术进行赘述。

进一步的，主电路12还包括与所述信息处理电路电性连接的扩展电路，扩展电路包括至少一个用于外接辐射天线的射频接口15，射频接口15设置于外壳11的侧面。

进一步的，与现有技术相比，本实施方式中，工业级近场读写器1的扩展电路方便工业级近场读写器1外接天线，进一步拓展工业级近场读写器1的适用范围。

具体地，工业级近场读写器1识别的目标对象是设置于识别物的电子标签。以下举例具体说明，本实用新型的实施例中的工业级近场读写器1的具体参数，具体如下：

射频通道：四通道；

工作电压：3.7V–5V；

待机状态电流：50mA(EN脚高电平)；

睡眠状态电流：100uA(EN脚低电平)；

工作电流：1.2A+-10％；

工作温度：-20℃-+55℃；

存储温度：-20℃-+85℃；

工作湿度：95％(+25℃)

空中接口协议：EPCglobal UHF Class 1Gen 2；

ISO 18000-6C ISO 18000-6B；

工作频谱范围：860Mhz–960Mhz；

工作区域支持：US,Canada and other regions following U.S.FCC；

Europe and other regions following ETSI EN 302

208with&without LBT regulations Mainland

China Japan Korea Malaysia Taiwan

输出功率：0–33dBm：

输出功率精度：+-1dB；

输出功率平坦度：+-0.2dB：

接收灵敏度：-85dBm；

盘存标签峰值速度：700张秒；

标签缓存区：1000张标签@96bit EPC；

标签RSSI：支持；

天线连接保护：支持；

环境温度监测：支持；

工作模式：单机密集型；

通讯接口：TTL Uart接口；

GPIO：2路输入、2路输出(3.3V电平)；

最高通讯波特率：115200bps；

散热方式：内置散热片空气冷却。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本申请的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种工业级近场读写器(1)，包括方形的外壳(11)、主电路(12)和介质板(13)，所述主电路(12)和所述介质板(13)设置于所述外壳(11)的内部，所述主电路(12)设置于所述介质板(13)，所述主电路(12)包括RFID收发电路和信息处理电路，所述RFID收发电路包括天线阵列、射频电路和读写电路，所述天线阵列和所述射频电路的一端电性连接，所述射频电路的另一端和所述读写电路的一端电性连接，所述读写电路的另一端与所述信息处理电路电性连接；其特征在于，所述天线阵列包括横向设置的横向天线阵列和纵向设置的纵向天线阵列，所述横向天线阵列的数量小于或等于所述纵向天线阵列的数量。

2.根据权利要求1所述的一种工业级近场读写器(1)，其特征在于，所述横向天线阵列包括第一辐射天线(121)，所述纵向天线阵列包括第二辐射天线和第三辐射天线(122)，所述第一辐射天线(121)横向设置于所述介质板(13)的中心位置，所述第二辐射天线和所述第三辐射天线(122)分别以所述介质板(13)的中心位置为对称中心横向对称分布，且分别尽量靠近对应的所述介质板(13)的纵向的边缘。

3.根据权利要求1所述的一种工业级近场读写器(1)，其特征在于，所述横向天线阵列包括第一辐射天线(121)和第二辐射天线，所述纵向天线阵列包括第三辐射天线(122)和第四辐射天线，所述第一辐射天线(121)和所述第二辐射天线分别以所述介质板(13)的中心位置为对称中心纵向对称分布，所述第三辐射天线(122)和所述第四辐射天线分别以所述介质板(13)的中心位置为对称中心横向对称分布，且分别尽量靠近对应的所述介质板(13)的纵向的边缘。

4.根据权利要求2或3任意一项所述的一种工业级近场读写器(1)，其特征在于，所述天线阵列包括的辐射天线的形状为长方形、弧形或弯折线形。

5.根据权利要求1所述的一种工业级近场读写器(1)，其特征在于，所述横向天线阵列包括第一辐射天线(121)和第二辐射天线，所述纵向天线阵列包括第三辐射天线(122)和第四辐射天线，所述第一辐射天线(121)和所述第二辐射天线相互平行，且所述第一辐射天线(121)与所述介质板(13)的边缘线成30-60°角，所述第三辐射天线(122)和所述第四辐射天线相互平行，且所述第三辐射天线(122)与所述第一辐射天线(121)正交，所述天线阵列包括的辐射天线的形状为长方形。

6.根据权利要求1所述的一种工业级近场读写器(1)，其特征在于，所述介质板(13)的横截面为长方形或正方形。

7.根据权利要求1所述的一种工业级近场读写器(1)，其特征在于，所述主电路(12)还包括防拆电路，所述防拆电路包括蜂鸣器、防拆螺丝(14)和开关电路，所述开关电路的一端电性连接所述蜂鸣器，所述开关电路的另一端电性连接所述防拆螺丝(14)，所述防拆螺丝(14)包括螺盖和螺杆，所述螺杆包括上导电螺杆、绝缘螺杆和下导电螺杆，所述螺盖连接所述上导电螺杆的顶部，所述上导电螺杆的底部连接所述绝缘螺杆的顶部，所述绝缘螺杆的底部连接所述下导电螺杆的顶部，所述工业级近场读写器(1)处于固定状态时，所述绝缘螺杆与所述开关电路连接，所述开关电路断开所述蜂鸣器，所述工业级近场读写器(1)处于拆卸状态时，所述下导电螺杆与所述开关电路连接，所述开关电路导通所述蜂鸣器。

8.根据权利要求1所述的一种工业级近场读写器(1)，其特征在于，所述主电路(12)还包括与所述信息处理电路电性连接的WIFI电路、4G移动通讯电路、5G移动通讯电路、蓝牙电路、GPS电路、指示灯电路和USB电路中的至少一个，所述主电路(12)还包括电源电路，所述电源电路和所述信息处理电路电性连接。

9.根据权利要求1所述的一种工业级近场读写器(1)，其特征在于，所述主电路(12)还包括与所述信息处理电路电性连接的扩展电路，所述扩展电路包括至少一个用于外接辐射天线的射频接口(15)，所述射频接口(15)设置于所述外壳(11)的侧面。

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