DE102016120770A1

DE102016120770A1 - Reader for an RFID system, retrofit module for an RFID reader and method for reading out an RFID transponder

Info

Publication number: DE102016120770A1
Application number: DE102016120770.5A
Authority: DE
Inventors: Stefan Suckrow
Original assignee: Wilhelm Sihn jr GmbH and Co KG
Current assignee: Wilhelm Sihn jr GmbH and Co KG
Priority date: 2016-10-31
Filing date: 2016-10-31
Publication date: 2018-05-03
Also published as: WO2018077879A1

Abstract

Beschrieben wird ein Lesegerät für ein RFID-System in Verbindung mit mehreren Antennen (3, 4), denen das Lesegerät (2) ein Sendesignal übermittelt, das die Antennen (3, 4) als Funksignal aussenden. Erfindungsgemäß sind ein Phasenelement vorgesehen, das bei einem es durchlaufenden Sendesignal eine Phasendrehung um eine halbe Periode einer Trägerfrequenz, mit welcher Signale von und zu einem Transponder des RFID-Systems gesendet werden, bewirkt, und eine Umschalteinrichtung (5), die in einem ersten Schaltzustand ein von dem Lesegerät (2) erzeugtes Sendesignal durch das Phasenelement zu einer ersten Antenne (3) und an dem Phasenelement vorbei zu einer zweiten Antenne (4) leitet, so dass die erste Antenne (3) und die zweite Antenne (4) das Funksignal gegenphasig aussenden, und in einem zweiten Schaltzustand das Phasenelement überbrückt oder deaktiviert, so dass ein von dem Lesegerät (2) erzeugtes Sendesignal von dem Phasenelement unbeeinflusst zu der ersten Antenne (3) und zu der zweiten Antenne (4) geleitet wird und die erste Antenne (3) sowie die zweite Antenne (4) das Funksignal phasengleich aussenden. Beschrieben werden auch ein entsprechendes Nachrüstmodul für ein RFID-System und ein Verfahren zum Auslesen von RFID-TranspondernDescribed is a reader for an RFID system in conjunction with a plurality of antennas (3, 4) to which the reader (2) transmits a transmission signal, which emit the antennas (3, 4) as a radio signal. According to the invention, a phase element is provided which, in the case of a transmission signal passing through it, effects a phase rotation by half a period of a carrier frequency with which signals are transmitted from and to a transponder of the RFID system, and a switching device (5) which operates in a first switching state a transmission signal generated by the reading device (2) passes through the phase element to a first antenna (3) and past the phase element to a second antenna (4), so that the first antenna (3) and the second antenna (4) transmit the radio signal emit in opposite phase, and in a second switching state, the phase element bridged or disabled, so that a transmission signal generated by the reader (2) is guided by the phase element unaffected to the first antenna (3) and the second antenna (4) and the first antenna (3) and the second antenna (4) transmit the radio signal in phase. Also described are a corresponding retrofit module for an RFID system and a method for reading out RFID transponders

Description

Die Erfindung betrifft ein Lesegerät für ein RFID-System, ein Nachrüstmodul für ein RFID-Lesegerät sowie ein Verfahren zum Auslesen eines RFID-Transponders. Ein Lesegerät mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen ist aus DE 10 2006 053 987 A1 bekannt.The invention relates to a reader for an RFID system, a retrofit module for an RFID reader and a method for reading an RFID transponder. A reader with the features specified in the preamble of claim 1 is made DE 10 2006 053 987 A1 known.

RFID (radio frequency identification) dient der kontaktlosen Identifizierung von Objekten. Ein RFID-System besteht aus einem Lesegerät (Reader), einem oder mehreren Antennenmodulen und aus einem vom Lesegerät lesbaren Datenträger, welcher als Transponder ausgebildet ist. Ein typischer RFID-Transponder hat eine Koppelantenne, einen analogen Schaltkreis zum Empfangen und Senden von Hochfrequenzsignalen, einen digitalen Schaltkreis und einen Speicher, wobei sich der analoge Schaltkreis, der digitale Schaltkreis und der Speicher auf einem elektronischen Mikrochip befinden.RFID (radio frequency identification) is used for contactless identification of objects. An RFID system consists of a reading device (reader), one or more antenna modules and a readable by the reader disk, which is designed as a transponder. A typical RFID transponder has a coupling antenna, an analog circuit for receiving and transmitting high-frequency signals, a digital circuit and a memory, wherein the analog circuit, the digital circuit and the memory are located on an electronic microchip.

Angeregt durch das Lesegerät erzeugt eine Antenne ein elektromagnetisches Feld, welches die Koppelantenne des Transponders empfängt. Dabei entsteht in der Koppelantenne ein Induktionsstrom, welcher den Mikrochip des Transponders aktiviert. Bei einem passiven Transponder wird durch den induzierten Strom ein Kondensator aufgeladen, welcher den Mikrochip mit Strom versorgt. Bei einem aktiven Transponder wird der Mikrochip durch den in der Koppelantenne induzierten Strom aktiviert und danach durch eine eingebaute Batterie mit Strom versorgt.Excited by the reader, an antenna generates an electromagnetic field which receives the coupling antenna of the transponder. This creates an induction current in the coupling antenna, which activates the microchip of the transponder. In a passive transponder, a capacitor is charged by the induced current, which supplies the microchip with power. With an active transponder, the microchip is activated by the current induced in the coupling antenna and then supplied with power by a built-in battery.

Die Reichweite eines RFID-Systems hängt davon ab, mit welcher Frequenz es betrieben wird. Je nach Anwendung und Anbieter werden RFID-Systeme auf Frequenzen zwischen 125 KHz und 5,8 GHz betrieben. Die Reichweite steigt mit der Frequenz. Im Bereich sehr hoher Frequenzen von mehr als 100 MHz bis in den Gigahertzbereich werden mit passiven Transpondern Reichweiten von einigen Metern bis zu einigen 10 Metern und bei Verwendung von aktiven Transpondern auch noch mehr erreicht. Solche Systeme mit hoher Reichweite werden als Long-Range RFID-Systeme bezeichnet. Vor allem damit befasst sich die vorliegende Erfindung.The range of an RFID system depends on the frequency with which it is operated. Depending on the application and supplier, RFID systems are operated on frequencies between 125 KHz and 5.8 GHz. The range increases with the frequency. In the range of very high frequencies of more than 100 MHz up to the gigahertz range, passive transponders achieve ranges of a few meters to a few tens of meters and, with the use of active transponders, even more. Such high-range systems are referred to as long-range RFID systems. Above all, the present invention is concerned.

Das Lesegerät eines Long-Range RFID-Systems beinhaltet ein Hochfrequenzmodul, mit welchem sowohl Hochfrequenzsignale gesendet als auch am Transponder reflektierte Signale empfangen werden. Der Energieaustausch bzw. Signalaustausch zwischen dem Transponder und dem Lesegerät geschieht über die Koppelantenne des Transponders und über eine an das Lesegerät angeschlossene Sende/Empfangsantenne.The reader of a long-range RFID system includes a high-frequency module with which both high-frequency signals are sent and signals reflected at the transponder are received. The energy exchange or signal exchange between the transponder and the reading device takes place via the coupling antenna of the transponder and via a transmitting / receiving antenna connected to the reading device.

Ein im Mikrochip des Transponders gespeicherter Code steuert den Energieaustausch zwischen der Koppelantenne und dem Mikrochip des Transponders durch Lastmodulation. Das bedeutet, dass die Impedanz des Mikrochips zwischen zwei elektrischen Zuständen wechselt, wobei im einen Zustand der Energieaustausch zwischen der Koppelantenne und dem Mikrochip maximiert wird - dann wird im Transponder möglichst viel Energie aus dem Feld der Antenne des Lesegerätes absorbiert -, wohingegen im anderen Zustand der Energieaustausch zwischen der Koppelantenne und dem Mikrochip des Transponders minimiert wird - dann wird vom Transponder möglichst wenig Energie aus dem Feld der Antenne des Lesegerätes aufgenommen, stattdessen wird die auf den Transponder auftreffende Strahlung an ihm reflektiert. Das vom Transponder reflektierte Signal wird vom Lesegerät empfangen und ausgewertet.A stored in the microchip of the transponder code controls the energy exchange between the coupling antenna and the microchip of the transponder by load modulation. This means that the impedance of the microchip alternates between two electrical states, wherein in one state the energy exchange between the coupling antenna and the microchip is maximized - then as much energy as possible is absorbed in the transponder from the field of the antenna of the reader - whereas in the other state the energy exchange between the coupling antenna and the microchip of the transponder is minimized - then the transponder receives as little energy as possible from the field of the antenna of the reading device, instead the radiation impinging on the transponder is reflected at it. The signal reflected by the transponder is received and evaluated by the reader.

Die Übertragung der im Mikrochip des Transponders digital gespeicherten Information erfolgt durch Modulation des reflektierten Signals, die dadurch zustande kommt, dass der in dem Mikrochip gespeicherte Code die Impedanz des Mikrochips nach einem durch den gespeicherten Code bestimmten Taktschema zwischen den Zuständen Absorption und Reflektion wechseln lässt. Das Lesegerät liest die Information anhand des mit dem reflektierten Signal übermittelten Taktschemas.The transmission of the digitally stored in the microchip of the transponder information is carried out by modulation of the reflected signal, which is due to the fact that the stored code in the microchip can change the impedance of the microchip according to a predetermined by the stored code timing scheme between the states absorption and reflection. The reader reads the information based on the transmitted clock signal with the reflected signal.

RFID-Systeme sind in der Produktion zur Steuerung und Überwachung von Produktionsprozessen, in der Logistik zur Steuerung und Überwachung von Warenströmen und in der Lagerhaltung zur Kontrolle des Warenbestandes und seiner Veränderung verbreitet. Bei der Identifikation von Waren, die nicht vereinzelt, sondern im Pulk, z. B. auf Paletten angeliefert werden, ist es schwierig, alle Gegenstände zu erfassen. Versuche haben ergeben, dass die Erfassungsquote bei der Identifikation von Waren auf Paletten sehr stark schwankt. Unter sehr ungünstigen Umständen kann es sogar geschehen, dass überhaupt keine Erfassung möglich ist. Eine geringere Erfassungsquote mag hinnehmbar sein, wenn es nur darum geht, die Art einer Ware auf einer Palette zu bestimmen, nicht aber ihre Menge. Grundsätzlich besteht jedoch das Ziel, Gegenstände, die im Pulk angeliefert werden, vollständig zu erfassen. Dabei hat man es mit folgenden Schwierigkeiten zu tun:RFID systems are used in production for the control and monitoring of production processes, in logistics for the control and monitoring of goods flows and in warehousing for the control of inventory and its change. In the identification of goods that are not isolated, but in the crowd, z. B. be delivered on pallets, it is difficult to capture all objects. Experiments have shown that the detection rate varies greatly when identifying goods on pallets. Under very unfavorable circumstances, it can even happen that no recording is possible at all. A lower coverage rate may be acceptable if it is only a matter of determining the nature of a product on a pallet, not its quantity. Basically, however, the goal is to fully capture items that are delivered in the pulk. You have to deal with the following difficulties:

Die Energieübertragung zwischen dem Lesegerät und dem Transponder folgt den Gesetzen der Ausbreitung elektromagnetischer Wellen. Die Abstrahlung sowie der Empfang finden über Antennen statt. Die vom Lesegerät zu empfangende Information steckt in dem am Transponder reflektierten Signal.The energy transfer between the reader and the transponder follows the laws of electromagnetic wave propagation. The radiation and the reception take place via antennas. The information to be received by the reader is in the signal reflected on the transponder.

Das am Transponder reflektierte Signal ist wegen der getakteten Lastmodulation amplitudenmoduliert. Die Modulationsfrequenz beträgt typisch 200 kHz. Durch die Lastmodulation entstehen spektrale Signalanteile, die sich in den Seitenbändern neben dem Frequenzband des Sendesignals des Lesegerätes ausbilden. In dem Seitenband steckt die Information, welche das Lesegerät empfangen und lesen soll. Naturgemäß ist die Leistung, die im Seitenband übertragen wird, deutlich kleiner als die des ursprünglichen unmodulierten Sendesignals.The signal reflected at the transponder is due to the clocked load modulation amplitude modulated. The modulation frequency is typically 200 kHz. The load modulation results in spectral signal components which form in the sidebands next to the frequency band of the transmission signal of the reading device. The sideband contains the information which the reader is to receive and read. Naturally, the power transmitted in the sideband is significantly smaller than that of the original unmodulated transmit signal.

Aufgrund der Ausbreitungsbedingungen nimmt die Signalstärke im Nahbereich einer Antenne mit zunehmender Entfernung sehr stark ab. Das trifft für das vom Lesegerät gesendete Signal ebenso zu wie für das vom Transponder reflektierte Signal. Das infolge von Reflektion am Transponder zum Lesegerät zurückkehrende Signal hat die doppelte Wegstrecke zwischen Lesegerät und Transponder zurückgelegt. Das Lesegerät empfängt deshalb mit dem vom Transponder zurückkommenden Signal nur einen kleinen Teil der ursprünglich gesendeten Energie. Das bezeichnet man als Felddämpfung.Due to the propagation conditions, the signal strength in the vicinity of an antenna decreases very sharply with increasing distance. This applies to the signal sent by the reader as well as to the signal reflected by the transponder. The signal returning to the reader as a result of reflection at the transponder has covered twice the distance between the reader and the transponder. The reader therefore receives only a small portion of the originally transmitted energy with the signal coming back from the transponder. This is called field damping.

Die Koppelantenne auf einem Transponder kann im Verhältnis zur Wellenlänge des zu übertragenden Nutzsignals nur sehr klein sein. Dementsprechend ist ihre Wirkfläche ebenfalls klein und schon deshalb ist der Teil der Energie, den die Koppelantenne dem Feld der Sende-/Empfangsantenne entnehmen und reflektieren kann, gering. Das bezeichnet man als die Reflektionsdämpfung.The coupling antenna on a transponder can only be very small in relation to the wavelength of the useful signal to be transmitted. Accordingly, their effective area is also small, and therefore the part of the energy which the coupling antenna can extract and reflect from the field of the transmitting / receiving antenna is small. This is called the reflection attenuation.

Hinzu kommt eine Schwächung des vom Lesegerät wieder empfangenen Signals dadurch, dass sich der Transponder nicht in der Richtung des Maximums des Strahlungsdiagramms befindet. Um dem zu begegnen, ist es bekannt, ein Lesegerät in Verbindung mit mehreren Antennen zu verwenden, die z. B. übereinander angeordnet sind, was die Wahrscheinlichkeit erhöht, dass sich eine der Antennen in einer Höhe befindet, in welcher der Transponder am Lesegerät vorbeibewegt wird. Das Lesegerät ist häufig ortsfest angeordnet. Es ist bekannt, die übereinander angeordneten Antennen nacheinander mit dem HF-Sende- und Empfangsmodul des Lesegerätes zu verbinden, so dass nacheinander jede der Antennen die Chance hat, auf den Transponder anzusprechen. Die Nachteile der verschiedenen Dämpfungsbeiträge wirken sich aber auch in diesem Fall aus.In addition, there is a weakening of the signal received by the reader again in that the transponder is not in the direction of the maximum of the radiation pattern. To counter this, it is known to use a reader in conjunction with multiple antennas, the z. B. are arranged one above the other, which increases the probability that one of the antennas is at a height in which the transponder is moved past the reader. The reader is often arranged stationary. It is known to successively connect the superimposed antennas with the RF transmitter and receiver module of the reader, so that successively each of the antennas has the chance to respond to the transponder. The disadvantages of the various damping contributions, however, also have an effect in this case.

Je nach dem, wie die Umgebung des RFID-Lesegerätes beschaffen ist, kommt es zwischen dem Lesegerät und dem Transponder nicht nur zu einer direkten Übertragung, sondern auch zu Übertragungswegen, auf denen ungewollte Reflektionen an Hindernissen auftreten, die sich in der Umgebung befinden. Die ungewollten Reflektionen überlagern sich dem direkt übertragenen Nutzsignal und können dieses überdecken oder abschwächen. Störungen durch solche Überlagerungen werden als Interferenzstörungen bezeichnet.Depending on how the environment of the RFID reader is designed, it comes not only to the reader and the transponder to a direct transmission, but also to transmission paths, where unwanted reflections on obstacles that are in the area. The unwanted reflections are superimposed on the directly transmitted useful signal and can mask or weaken it. Disturbances caused by such overlays are termed interference interference.

Wenn die Erfassungsquote eines RFID-Systems unzureichend ist, führt eine Erhöhung der Sendeleistung des Lesegerätes meist nicht zum Erfolg, weil der Anteil der gewünschten Reflektionen und ein Übersprechen zwischen benachbart angeordneten Erfassungssystemen, z. B. an Kassen von Einkaufsmärkten oder an Gates, dann ebenfalls zunehmen. Darüber hinaus dürfen bestimmte gesetzlich festgelegte Sendeleistungsobergrenzen nicht überschritten werden. RFID-Systeme arbeiten deshalb im Allgemeinen an ihrer Empfindlichkeitsgrenze.If the detection rate of an RFID system is insufficient, increasing the transmission power of the reader usually does not succeed, because the proportion of desired reflections and crosstalk between adjacent detection systems, eg. For example, at cash desks of shopping or at gates, then also increase. In addition, certain statutory transmission power limits may not be exceeded. RFID systems therefore generally work at their sensitivity limit.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg aufzuzeigen, wie unter den geschilderten Widrigkeiten beim Einsatz von RFID-Systemen deren Erfassungsquote gesteigert werden kann.The present invention has for its object to show a way, as under the described adversities in the use of RFID systems whose detection rate can be increased.

Diese Aufgabe wird durch ein Lesegerät mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen sowie durch ein Nachrüstmodul für ein Lesegerät gemäß Anspruch 8 gelöst. Diese Aufgabe wird zudem durch ein Verfahren gemäß Anspruch 9 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.This object is achieved by a reading device with the features specified in claim 1 and by a retrofit module for a reading device according to claim 8. This object is also achieved by a method according to claim 9. Advantageous developments of the invention are the subject of dependent claims.

Die vorliegende Erfindung nutzt zwei oder mehr an ein Lesegerät angeschlossene Antennen, um Funksignale mit unterschiedlichen Strahlungsdiagrammen zu erzeugen. Auf diese Weise lässt sich der Einfluss von Interferenzstörungen beim Auslesen von RFID-Transpondern reduzieren, da eventuelle Störungen durch Reflektionen und Ähnliches von dem jeweiligen Strahlungsdiagramm abhängen. Indem Funksignale mit unterschiedlichen Abstrahlcharakteristika erzeugt werden, erhöht sich die Chance, dass in wenigstens einem Fall ausreichend günstige Bedingungen für den Empfand eines Antwortsignals eines Transponders vorliegen. The present invention utilizes two or more antennas connected to a reader to generate radio signals having different radiation patterns. In this way, the influence of interference interferences when reading out RFID transponders can be reduced, since any disturbances due to reflections and the like depend on the respective radiation pattern. By generating radio signals with different emission characteristics, there is an increased chance that in at least one case there will be sufficiently favorable conditions for the reception of a response signal of a transponder.

Bei herkömmlichen RFID-System werden Funksignale mit unterschiedlichen Abstrahlcharakteristika und Strahlungsdiagrammen erzeugt, indem mehrere Antennen die Funksignale nacheinander aussenden. Bedingt durch die unterschiedliche Lage der einzelnen Antennen haben die Funksignale dann jeweils unterschiedliche Abstrahlcharakteristika.In conventional RFID systems, radio signals with different emission characteristics and radiation patterns are generated by several antennas transmitting the radio signals one after the other. Due to the different position of the individual antennas, the radio signals then each have different emission characteristics.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, mit zwei oder mehr Antennen eine größere Variation der Abstrahlzustände, beispielsweise Strahlungsdiagramme und Abstrahlcharakteristika, zu erzeugen, so dass entsprechend größere Chancen bestehen einen RFID-Transponder auszulesen. Erfindungsgemäß wird dies erreicht, indem Antennen über entsprechende Schaltungselemente nacheinander additiv und subtraktiv verknüpft werden. Bei einer additiven Verknüpfung erhalten zwei oder mehr Antennen in gleicher Weise ein von einem Lesegerät erzeugtes Sendesignal, das sie dann als Funksignal aussenden. An den einzelnen Antennen hat das Sendesignal dann praktisch stets dieselbe Phase.The present invention makes it possible with two or more antennas to produce a greater variation of the emission states, for example radiation patterns and emission characteristics, so that correspondingly greater chances exist of reading out an RFID transponder. According to the invention, this is achieved by connecting antennas successively additively and subtractively via corresponding circuit elements. At a Additive linkage receive two or more antennas in the same way a transmission signal generated by a reader, which they then emit as a radio signal. At the individual antennas, the transmission signal then practically always has the same phase.

Bei einer subtraktiven Verknüpfung sind die Sendesignale an den einzelnen Antennen dagegen nicht in Phase, so dass sich bei einer Überlagerung der von den einzelnen Antennen ausgesandten Funksignale ein anderes Interferenzmuster und damit ein anderes Strahlungsdiagramm ergibt als bei einer additivem Verknüpfung.On the other hand, in the case of a subtractive link, the transmission signals at the individual antennas are not in phase, so that when interference is superimposed on the radio signals emitted by the individual antennas, a different interference pattern and thus a different radiation pattern results than with an additive combination.

Eine subtraktive Verknüpfung einer ersten und einer zweiten Antenne lässt sich erreichen, indem ein von dem Lesegerät erzeugtes Sendesignal der ersten Antenne über ein Phasenelement zugeführt und der zweiten Antenne an dem Phasenelement vorbei zugeführt wird. Das Phasenelement bewirkt dabei, dass die erste Antenne das Sendesignal gegenphasig relativ zu der zweiten Antenne erhält. Ein solches Phasenelement kann beispielsweise als Verzögerungsleitung oder als Umkehr-Übertrager ausgeführt sein. Mit beiden Methoden wird eine Phasendrehung um eine halbe Periode bzw. 180° bewirkt.A subtractive connection of a first and a second antenna can be achieved by supplying a transmission signal generated by the reading device to the first antenna via a phase element and supplying it to the second antenna past the phase element. In this case, the phase element causes the first antenna to receive the transmission signal in antiphase relative to the second antenna. Such a phase element can be designed, for example, as a delay line or as a reverse transformer. With both methods, a phase rotation is effected by half a period or 180 °.

Für eine additive Verknüpfung wird den Antennen das von dem Lesegerät erzeugte Sendesignal über einen Leistungsteiler zugeführt. Das Phasenelement wird hierbei deaktiviert oder überbrückt. Das Sendesignal erreicht die beiden Antennen dann in gleicher Weise, also phasengleich.For an additive link, the antenna is supplied with the transmission signal generated by the reading device via a power divider. The phase element is deactivated or bypassed. The transmission signal then reaches the two antennas in the same way, ie in phase.

Ein erfindungsgemäßes Lesegerät enthält somit ein Phasenelement und eine Umschalteinrichtung, die in einem ersten Schaltzustand eine additive Verknüpfung bewirkt, also das Phasenelement deaktiviert oder überbrückt, und in einem zweiten Schaltzustand eine subtraktive Verknüpfung bewirkt, also das Sendesignal der ersten Antenne über das Phasenelement zuleitet. Die vorliegende Erfindung eignet sich auch zum Nachrüsten bestehender RFID- Systeme, indem ein Nachrüstmodul einerseits an ein herkömmliches Lesegerät und andererseits an zwei oder mehr Antennen angeschlossen wird. Das Nachrüstmodul enthält dabei das Phasenelement und die Umschalteinrichtung, so dass eine additive und eine subtraktive Verknüpfung einer ersten und einer zweiten Antenne möglich sind.A reading device according to the invention thus contains a phase element and a switching device which effects an additive connection in a first switching state, ie deactivates or bypasses the phase element, and effects a subtractive connection in a second switching state, ie feeds the transmission signal to the first antenna via the phase element. The present invention is also suitable for retrofitting existing RFID systems by connecting a retrofit module on the one hand to a conventional reader and on the other hand to two or more antennas. The retrofit module contains the phase element and the switching device, so that an additive and a subtractive coupling of a first and a second antenna are possible.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass bei einem Lesevorgang zusätzlich auch zumindest eine der Antennen einzeln das Sendesignal als Funksignal aussendet. Beispielsweise können die erste Antenne einzeln, die zweite Antenne einzeln, die erste und die zweite Antenne additiv sowie die erste und die zweite Antenne subtraktiv verwendet werden, um vier unterschiedliche Strahlungsdiagramme zu erzeugen. Es kann auch eine größere Zahl von Antennen verwendet werden, so dass sich eine noch größere Anzahl von Möglichkeiten gibt, die Antennen bzw. ein Teil der vorhandenen Antennen additiv oder subtraktiv zu verknüpfen.An advantageous development of the invention provides that in a read operation additionally at least one of the antennas individually emits the transmission signal as a radio signal. For example, the first antenna singly, the second antenna singly, the first and second antennas additive, and the first and second antennas subtractive can be used to generate four different radiation patterns. It can also be used a larger number of antennas, so that there are an even greater number of ways to addively or subtractively link the antennas or a part of the existing antennas.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Umschalteinrichtung von einer Steuerschaltung gesteuert wird, welche die Umschalteinrichtung mit den vom Lesegerät ausgelösten Lesevorgängen synchronisiert. Dazu kann in einer von dem Lesegerät zu der Umschalteinrichtung führenden Leitung ein Abzweiger oder eine Auskoppeleinrichtung vorgesehen sein, welche einen Teil des Sendesignals auskoppelt und an eine Steuerschaltung übermittelt, welche aus dem ausgekoppelten Teil des Sendesignals ein die Umschalteinrichtung betätigendes Steuersignal bildet. Bevorzugt enthält die Steuerschaltung einen Zähler, beispielsweise einen Binärzähler. Die Steuerschaltung kann die Umschalteinrichtung dann in Abhängig von dem Zählerstand betätigen. Auf diese Weise lässt sich erreichen, dass die verschiedenen Zustände der Umschalteinrichtung nacheinander bei einem Lesevorgang eingenommen werden, die Schaltzustände beispielsweise zyklisch eingenommen werden. Vorteilhaft lässt sich so gewährleisten, dass die Umschalteinrichtung beim Empfang der von Transpondern ausgesandten Antwortsignale in demselben Zustand ist, wie bei der vorangegangenen Aussendung der Funksignale. Folglich können also auch die Antwortsignale dem Lesegerät additiv bzw. subtraktiv verknüpft zugeführt werden.A further advantageous development of the invention provides that the switching device is controlled by a control circuit which synchronizes the switching device with the readings triggered by the reading device. For this purpose, in a line leading from the reading device to the switching device, a diverter or a decoupling device can be provided, which decouples a part of the transmitted signal and transmits it to a control circuit which forms a control signal which actuates the switching device from the decoupled part of the transmitted signal. The control circuit preferably contains a counter, for example a binary counter. The control circuit can then actuate the switching device as a function of the count. In this way it can be achieved that the various states of the switching device are taken in succession in a read operation, the switching states are taken, for example cyclically. Advantageously, it is thus possible to ensure that the switching device is in the same state when receiving the response signals emitted by transponders, as in the case of the preceding transmission of the radio signals. Consequently, therefore, the response signals can be supplied to the reading device additively or subtractively linked.

Die Umschalteinrichtung kann beispielsweise als eine Schaltmatrix ausgebildet sein, die ihre Schaltzustände zyklisch einnimmt.The switching device can be designed, for example, as a switching matrix, which assumes its switching states cyclically.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Umschalteinrichtung einen Schaltzustand hat, in dem eine separate Antenne angesprochen wird, die Teil einer Registriereinheit, beispielsweise einer Registrierschale, sein kann. In diesen weiteren Schaltzustand wechselt die Umschalteinrichtung bevorzugt nur durch einen speziellen Schaltpuls. Nach einem Initialisierungsvorgang können frisch mit RFID-Transpondern versehene Objekte erfasst und entsprechende Datensätze in einer Datenbank abgelegt werden. Eine solche Registriereinheit kann beispielsweise so ausgelegt sein, dass ihre Antenne nur Objekte erfasst, die ihr zugeführt werden, beispielsweise in einer Registrierschale abgelegt werden.A further advantageous development of the invention provides that the switching device has a switching state in which a separate antenna is addressed, which may be part of a registration unit, for example a registration shell. In this further switching state, the switching device preferably changes only by a special switching pulse. After an initialization process, objects freshly provided with RFID transponders can be detected and corresponding data records stored in a database. Such a registration unit may, for example, be designed so that its antenna detects only objects which are supplied to it, for example, are stored in a registration tray.

Die vorstehend beschriebene Erfindung kann mit beliebigen Antennen arbeiten, beispielsweise Patchantennen oder Streifenantennen. Die einzelnen Antennen können gleich oder unterschiedlich polarisiert sein.The invention described above can work with any antenna, for example patch antennas or strip antennas. The individual antennas can be polarized the same or differently.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden an einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung erläutert.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines RFID-Lesegeräts mit einem angeschlossenen Nachrüstmodul und mehreren Antennen.

Further details and advantages of the invention will be explained with reference to an embodiment with reference to the accompanying drawings.

1 shows a schematic representation of an RFID reader with an attached retrofit module and multiple antennas.

In 1 wird die Erfindung am Beispiel eines Nachrüstmoduls 1 erläutert, das zwischen einem herkömmlichen RFID-Lesegerät 2 und mehreren Antennen 3, 4 angeschlossen ist. In 1 sind der Antennenausgang des RFID-Lesegeräts 2 an einen Lesegerätanschluss des Nachrüstmoduls 1 angeschlossen und die Antennen 3, 4 an Antennenanschlüsse des Nachrüstmoduls 1. Das Nachrüstmodul 1 kann ein eigenes Gehäuse haben. Es ist aber auch möglich, den nachstehend erläuterten Inhalt des Nachrüstmoduls 1 in ein RFID-Lesegerät zu integrieren.In 1 The invention is based on the example of a retrofit module 1 explains that between a conventional RFID reader 2 and several antennas 3 . 4 connected. In 1 are the antenna output of the RFID reader 2 to a reader connection of the retrofit module 1 connected and the antennas 3 . 4 at antenna connections of the retrofit module 1 , The retrofit module 1 can have its own housing. But it is also possible, the below explained content of the retrofit module 1 to integrate into an RFID reader.

Das Nachrüstmodul 1 enthält eine Umschalteinrichtung 5, die beispielsweise als eine Schaltmatrix ausgebildet sein kann. Eine Schaltmatrix wird manchmal auch als Switch-Matrix bezeichnet. Die Umschalteinrichtung 5 hat bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel vier Schaltzustände, kann bei einer größeren Anzahl von Antennen aber auch eine entsprechend größere Anzahl von Schaltzuständen haben.The retrofit module 1 contains a switching device 5 , which may be formed, for example, as a switching matrix. A switching matrix is sometimes referred to as a switch matrix. The switching device 5 has in the illustrated embodiment, four switching states, but may also have a correspondingly larger number of switching states with a larger number of antennas.

In einem ersten Schaltzustand leitet die Umschalteinrichtung 5 ein von dem RFID-Lesegerät 2 erzeugtes Sendesignal nur als Signal S1 der ersten Antenne 3 zu. In einem weiteren Schaltzustand, der in 1 als der vierte Schaltzustand dargestellt ist, leitet die Umschalteinrichtung 5 ein von dem RFID-Lesegerät 2 erzeugtes Sendesignal nur der zweiten Antenne 4 zu, das in 1 als Signal S2 dargestellt ist. In einem weiteren Schaltzustand, der in 1 als der zweite Schaltzustand dargestellt ist, leitet die Umschalteinrichtung 5 das von dem RFID-Lesegerät 2 erzeugte Sendesignal sowohl der ersten Antenne 3 als auch der zweiten Antenne 4 zu. In diesem Schaltzustand sind die beiden Antennen 3 und 4 also additiv verknüpft. Dieser Schaltzustand ist in der 1 als S1+S2 dargestellt.In a first switching state, the switching device conducts 5 one from the RFID reader 2 generated transmission signal only as the signal S1 of the first antenna 3 to. In another switching state, the in 1 when the fourth switching state is shown, the switching device conducts 5 one from the RFID reader 2 generated transmission signal only the second antenna 4 to that in 1 is shown as signal S2. In another switching state, the in 1 when the second switching state is shown, the switching device conducts 5 that from the RFID reader 2 generated transmission signal of both the first antenna 3 as well as the second antenna 4 to. In this switching state, the two antennas 3 and 4 thus additively linked. This switching state is in the 1 represented as S1 + S2.

In einem weiteren Schaltzustand, der in 1 als der dritte Schaltzustand dargestellt ist, verknüpft die Umschalteinrichtung 5 die beiden Antennen 3, 4 durch Differenzbildung, was in 1 mit S1-S2 dargestellt ist. Für eine subtraktive Verknüpfung der beiden Antennen 3, 4 wird das von dem RFID-Lesegerät 2 erzeugte Sendesignal der zweiten Antenne 4 über ein nicht dargestelltes Phasenelement zugeleitet, das im Vergleich zu dem Signalweg des Sendesignals zu der ersten Antenne 3 eine Verzögerung um eine halbe Periode der Trägerfrequenz, mit welcher Signale von und zu einem Transponder des RFID-Systems gesendet werden, bewirkt. Bei einer subtraktiven Verknüpfung der beiden Antennen 3, 4 liegt das Sendesignal an den Antennen 3, 4 also gegenphasig an. Im Idealfall ist das Sendesignal an der zweiten Antenne 4 im Vergleich zu dem Sendesignal an der ersten Antenne 3 um 180° phasenverzögert. Bei einer additiven Verknüpfung der beiden Antennen 3, 4 ist das Phasenelement dann deaktiviert oder überbrückt, so dass es auf die Signallaufzeiten keinen Einfluss hat.In another switching state, the in 1 when the third switching state is shown, the switching device links 5 the two antennas 3 . 4 by difference, what in 1 with S1-S2 is shown. For a subtractive connection of the two antennas 3 . 4 This will be done by the RFID reader 2 generated transmission signal of the second antenna 4 supplied via an unillustrated phase element, compared to the signal path of the transmission signal to the first antenna 3 a delay by half a period of the carrier frequency at which signals are sent from and to a transponder of the RFID system causes. In a subtractive linking of the two antennas 3 . 4 is the transmission signal to the antennas 3 . 4 so in phase opposition. Ideally, the transmit signal is at the second antenna 4 in comparison to the transmission signal at the first antenna 3 phase-delayed by 180 °. For an additive combination of the two antennas 3 . 4 the phase element is then deactivated or bypassed, so that it has no influence on the signal propagation times.

Die Umschalteinrichtung 5 wird mittels einer Steuerschaltung 6 gesteuert. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel generiert die Steuerschaltung ein Taktsignal zur Betätigung der zyklisch arbeitenden Umschalteinrichtung 5, so dass die Schaltzustände der Umschalteinrichtung 5 nacheinander durchlaufen werden.The switching device 5 is by means of a control circuit 6 controlled. In the embodiment shown, the control circuit generates a clock signal for actuating the cyclically operating switching device 5 , so that the switching states of the switching device 5 be run through one after the other.

Der Steuerschaltung 6 wird über eine Abzweige- oder eine Auskuppeleinrichtung ein Teil des Sendesignals zugeführt, das von dem RFID-Lesegerät 2 erzeugt und der Umschalteinrichtung 5 zugeleitet wird. Die Steuerschaltung 6 kann auf diese Weise die Umschalteinrichtung 5 mit den von dem RFID-Lesegerät 2 ausgelösten Lesevorgängen synchronisieren. Mit anderen Worten wird also ein ausgekoppelter Teil des Sendesignals als Synchronisationssignal für die anzusteuernde Umschalteinrichtung 5 verwendet. Auf diese Weise lässt sich erreichen, dass die eigentliche Umschaltung der Umschalteinrichtung 5 in einer Sendepause zwischen zwei Sendesignalen vorgenommen werden kann. Beim Empfang der Antwortsignale von RFID-Transpondern werden die von den einzelnen Antennen 3, 4 empfangenen Antwortsignale also in gleicher Weise verknüpft, wie bei dem vorangegangenen Aussenden der Funksignale.The control circuit 6 is fed via a branch or Auskuppeleinrichtung a part of the transmission signal from the RFID reader 2 generated and the switching device 5 is forwarded. The control circuit 6 can in this way the switching device 5 with the ones from the RFID reader 2 Synchronize triggered reads. In other words, therefore, a decoupled part of the transmission signal as a synchronization signal for the switching device to be controlled 5 used. In this way it can be achieved that the actual switching of the switching device 5 in a transmission interval between two transmission signals can be made. Upon receipt of the response signals from RFID transponders are from the individual antennas 3 . 4 So received response signals linked in the same manner as in the previous transmission of the radio signals.

Die Steuerschaltung 6 kann einen Trigger 7 und einen Zähler 8, beispielsweise einen Binärzähler enthalten. Der Trigger 7 überwacht fortlaufend den Signalpegel des ausgekoppelten Teils des Sendesignals und erzeugt in Abhängigkeit von dem Signalpegel einen Impuls oder einen Spannungspegel, beispielsweise sobald der Signalpegel unter einen vorgegebenen Schwellenwert fällt. Auf diese Weise kann die Steuerschaltung 6 detektieren, wann ein von dem RFID-Lesegerät 2 ausgelöster Leseprozess zu Ende ist. Der dann von dem Trigger 7 erzeugte Impuls oder Signalpegel wird von dem Zähler 8 erfasst, der daraufhin die Umschalteinrichtung 5 veranlasst ihren Schaltzustand zu ändern. Auf diese Weise kann die Umschalteinrichtung 5 ihren Schaltzustand jeweils zwischen Lesevorgängen ändern, so dass bei aufeinanderfolgenden Lesevorgängen, bei dem gezeigten Beispiel vier Lesevorgängen, jeweils andere Abstrahlcharakteristika vorliegen und somit unterschiedliche Bereiche ausgeleuchtet werden.The control circuit 6 can trigger 7 and a counter 8th , For example, contain a binary counter. The trigger 7 continuously monitors the signal level of the decoupled portion of the transmit signal and generates a pulse or voltage level in response to the signal level, for example, as soon as the signal level falls below a predetermined threshold. In this way, the control circuit 6 detect when one of the RFID reader 2 triggered reading process is over. The then from the trigger 7 generated pulse or signal level is from the counter 8th then detects the switching device 5 causes its switching state to change. In this way, the switching device 5 change their switching state between read operations in each case, so that in the case of successive read operations, in the example shown there are four read operations, respectively different emission characteristics, and thus different areas are illuminated.

Die Spannungsversorgung des Nachrüstmoduls 1, insbesondere der Umschalteinrichtung 5, kann sowohl über eine externe Spannungszuführung als auch per Phantomspeisung über das Koaxialkabel einer Antennenzuführung, beispielsweise über ein entsprechen ausgerüstetes Lesegerät 2. The power supply of the retrofit module 1 , in particular the switching device 5 , can both via an external power supply as well as by phantom power over the Coaxial cable of an antenna feeder, for example via a suitably equipped reader 2 ,

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Nachrüstmodulretrofit module
22: RFID-LesegerätRFID reader
33: erste Antennefirst antenna
44: zweite Antennesecond antenna
55: Umschalteinrichtungswitchover
66: Steuerschaltungcontrol circuit
77: Triggertrigger
88th: Zählercounter

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102006053987 A1 [0001]

Claims

A reader for an RFID system in conjunction with a plurality of antennas (3, 4) to which the reading device (2) transmits a transmission signal which the antennas (3, 4) emit as a radio signal, characterized by a phase element, the signal passing through it a phase rotation by half a period of a carrier frequency, with which signals are transmitted from and to a transponder of the RFID system, causes, and a switching device (5), in a first switching state generated by the reading device (2) transmission signal through the phase element leads to a first antenna (3) and past the phase element to a second antenna (4), so that the first antenna (3) and the second antenna (4) emit the radio signal out of phase, and in a second switching state bridges the phase element or deactivated so that a transmission signal generated by the reader (2) from the phase element unaffected to the first antenna (3) and to the second antenna (4) we passed d and the first antenna (3) and the second antenna (4) transmit the radio signal in phase.

Reader after Claim 1 , characterized in that the switching device (5) the transmission signal in a further switching state only one of the antennas (3, 4) zuleitet.

Reader according to one of the preceding claims, characterized in that in a to the switching means (5) leading line a tap or a decoupling device is provided which decouples a part of the transmission signal and transmitted to a control circuit (6), which from the decoupled part of Transmit signal forms a switching control (5) actuated control signal.

Reader after Claim 3 , characterized in that the control circuit (6) includes a counter (8), preferably a binary counter.

Reader according to one of the preceding claims, characterized in that the switching device (5) is a switching matrix, which assumes its switching states cyclically.

Reader according to one of the preceding claims, characterized in that the switching device (5) between the reading device (2) and the antennas (3, 4) is arranged in a separate housing.

Reader according to one of the preceding claims, characterized in that the switching device (5) has an additional switching state, in which a separate antenna is addressed, which is part of a registration unit.

Retrofit module for an RFID reader, with a reader terminal for connection to a reader (2), a first antenna terminal for connection to a first antenna (3), a second antenna terminal for connection to a second antenna (4), a switching device (5) having a plurality of switching states in which the reader terminal is connected in different ways to the antenna terminals, wherein in a first switching state, the reader terminal is connected to the first and the second antenna terminal, wherein in the signal path from the reader terminal to the first antenna terminal, a phase element is included, so that the signal path between the reader terminal and the first antenna terminal compared to the signal path of the Reader terminal to the second antenna terminal causes a phase delay by half a period of a carrier frequency with which signals are sent from and to a transponder of the RFID system causes in a second switching state, the reader terminal is connected to the first and the second antenna terminal, wherein the phase element in the signal path from the reader terminal to the first antenna terminal is deactivated or bypassed.

Method for reading out an RFID transponder, wherein a transmission signal is transmitted to a plurality of antennas (3, 4) with a reading device (2), which is emitted by the antennas (3, 4) as a radio signal, which is then received by the RFID transponder which then emits a response signal, characterized in that for reading the RFID transponder, the antennas (3, 4) emit the transmission signal successively in different control configurations, wherein in a first control configuration, a first antenna (3) and a second antenna (4) the transmitted signal out of phase, preferably phase-shifted by 180 °, obtained so that the antennas (3, 4) transmit the radio signal out of phase, and in a second configuration, the first antenna (3) and the second antenna (4) receive the transmission signal in phase, so the antennas (3, 4) emit the radio signal in phase.

Method according to Claim 9 , characterized in that in a further configuration in each case only one of the antennas (3, 4) receives the transmission signal.