RU82391U1

RU82391U1 - RADIO FREQUENCY SIGNAL MODULATOR

Info

Publication number: RU82391U1
Application number: RU2008144828/22U
Authority: RU
Inventors: Борис Алексеевич Хозяинов
Original assignee: Борис Алексеевич Хозяинов
Priority date: 2008-11-14
Filing date: 2008-11-14
Publication date: 2009-04-20

Abstract

1. Модулятор сигнала радиочастотной метки, содержащий управляющий элемент, переключающий упомянутый модулятор в активное или неактивное состояние, расположенный от радиочастотной метки на расстоянии не более пяти сантиметров, изменяющий ответный сигнал упомянутой радиочастотной метки таким образом, что ответный сигнал упомянутой радиочастотной метки при активном состоянии упомянутого модулятора отличается от ответного сигнала той же метки, когда упомянутый модулятор неактивный, отличающийся тем, что содержит, по крайней мере, одну передающую антенну, излучающую электромагнитную энергию, которая, взаимодействуя с электромагнитной энергией, излученной радиочастотным считывателем, изменяет ответный сигнал упомянутой радиочастотной метки. ! 2. Модулятор по п.1, отличающийся тем, что излучает электромагнитную энергию в диапазоне частот, равном или близком рабочему диапазону частот упомянутой радиочастотной метки. ! 3. Модулятор по п.1, отличающийся тем, что излучает электромагнитную энергию таким образом, что суммарная мощность излучения упомянутого модулятора и считывателя возле упомянутой радиочастотной метки меньше, чем мощность излучения упомянутого считывателя возле упомянутой радиочастотной метки. ! 4. Модулятор по п.3, отличающийся тем, что содержит приемную антенну, воспринимающую сигнал радиочастотного считывателя, при этом сигнал с упомянутой приемной антенны упомянутый модулятор использует для формирования сигнала упомянутой передающей антенны. ! 5. Модулятор по п.1, отличающийся тем, что содержит устройство, которое изменяет электротехнические параметры упомянутой передающей антенны под в�1. A modulator of the RFID signal, comprising a control element that switches the said modulator into an active or inactive state located at a distance of no more than five centimeters from the RFID tag, changing the response signal of the RFID tag so that the response signal of the RFID tag is in the active state of the aforementioned a modulator differs from a response signal of the same label when said modulator is inactive, characterized in that it contains at least one A transmitting antenna emitting electromagnetic energy, which, interacting with the electromagnetic energy emitted by the radio frequency reader, changes the response signal of said radio frequency tag. ! 2. The modulator according to claim 1, characterized in that it emits electromagnetic energy in a frequency range equal to or close to the operating frequency range of the said RF tag. ! 3. The modulator according to claim 1, characterized in that it emits electromagnetic energy in such a way that the total radiation power of said modulator and reader near said radio frequency tag is less than the radiation power of said reader near said radio frequency tag. ! 4. The modulator according to claim 3, characterized in that it comprises a receiving antenna sensing the signal of the radio frequency reader, wherein the signal from said receiving antenna is used by said modulator to generate a signal of said transmitting antenna. ! 5. The modulator according to claim 1, characterized in that it contains a device that changes the electrical parameters of the said transmitting antenna under

Description

Область техники, к которой относится полезная модельThe technical field to which the utility model relates.

Настоящая полезная модель относится к технике связи и может использоваться для изменения ответного сигнала радиочастотной метки.This utility model relates to communication technology and can be used to modify the response signal of an RF tag.

Уровень техникиState of the art

Наиболее близкий аналог предлагаемого модулятора описан в патенте на полезную модель РФ №74482, где на фиг.2 представлены радиочастотные метки ближнего поля, изменяющие ответный сигнал с помощью переключателя в контуре антенны за счет воздействия внешнего магнитного поля. В данном случае модулятором выступает магнит.The closest analogue of the proposed modulator is described in the patent for the utility model of the Russian Federation No. 74482, where figure 2 shows the radio frequency labels of the near field, changing the response signal with a switch in the antenna circuit due to the influence of an external magnetic field. In this case, the magnet acts as a modulator.

Сущность полезной моделиUtility Model Essence

Задачей настоящей полезной модели является разработка такого модулятора сигнала радиочастотной метки, который будет способен изменить ответный сигнал обычной радиочастотной метки, не имеющей в своем составе переключателя.The objective of this utility model is to develop such a modulator of the RF tag signal that will be able to change the response signal of a conventional RF tag that does not have a switch.

Для достижения указанного технического результата предлагается модулятор сигнала радиочастотной метки, содержащий управляющий элемент, переключающий модулятор в активное или неактивное состояние; расположенный от радиочастотной метки на расстоянии не более пяти сантиметров; изменяющий ответный сигнал радиочастотной метки таким образом, что ответный сигнал радиочастотной метки при активном состоянии модулятора отличается от ответного сигнала той же метки, когда модулятор неактивный; отличающийся тем, что содержит по крайней мере одну передающую антенну, излучающую электромагнитную энергию, которая взаимодействуя с электромагнитной энергией, To achieve the technical result, it is proposed a modulator of the RFID signal, comprising a control element that switches the modulator to an active or inactive state; located from a radio frequency tag at a distance of no more than five centimeters; changing the response signal of the RF tag so that the response signal of the RF tag when the modulator is active is different from the response signal of the same tag when the modulator is inactive; characterized in that it contains at least one transmitting antenna emitting electromagnetic energy, which interacting with electromagnetic energy,

излученной радиочастотным считывателем, изменяет ответный сигнал радиочастотной метки.radiated by the radio frequency reader, changes the response signal of the radio frequency tag.

В одном из способов осуществления модулятор излучает электромагнитную энергию в диапазоне частот равном или близком рабочему диапазону частот модулируемой радиочастотной метки.In one embodiment, the modulator emits electromagnetic energy in a frequency range equal to or close to the operating frequency range of the modulated RF tag.

В другом случае модулятор излучает электромагнитную энергию таким образом, что суммарная мощность излучения модулятора и считывателя возле радиочастотной метки меньше, чем мощность излучения считывателя возле упомянутой радиочастотной метки.In another case, the modulator emits electromagnetic energy in such a way that the total radiation power of the modulator and the reader near the RF tag is less than the radiation power of the reader near the RF tag.

Так же модулятор может содержать приемную антенну воспринимающую сигнал радиочастотного считывателя, при этом сигнал с приемной антенны модулятор использует для формирования сигнала передающей антенны.Also, the modulator may contain a receiving antenna that receives the signal of the RF reader, while the modulator uses the signal from the receiving antenna to generate the signal of the transmitting antenna.

Возможен вариант, когда модулятор содержит устройство, которое изменяет электротехнические параметры передающей антенны под воздействием управляющего элемента модулятора. При этом это устройство может быть магнитоуправляемым контактом, а для излучения электромагнитной энергии передающей антенной модулятор использует электромагнитную энергию, излученную считывателем.It is possible that the modulator contains a device that changes the electrical parameters of the transmitting antenna under the influence of the control element of the modulator. Moreover, this device can be a magnetically controlled contact, and the modulator uses the electromagnetic energy emitted by the reader to emit electromagnetic energy from the transmitting antenna.

Кроме того модулятор может быть рамкой из металла, с дополнительными или без дополнительных реактивных нагрузок, в которую последовательно включен геркон.In addition, the modulator can be a metal frame, with or without additional reactive loads, in which the reed switch is connected in series.

Подробное описание полезной моделиDetailed description of utility model

Модулятор по настоящей полезной модели может быть реализован в нескольких вариантах, которые, тем не менее, осуществляются сходным образом. Основой модулятора является устройства, генерирующее электромагнитный шум, который делает невозможным считывание The modulator according to the present utility model can be implemented in several versions, which, however, are implemented in a similar way. The basis of the modulator is a device that generates electromagnetic noise, which makes it impossible to read

радиочастотной метки радиочастотным считывателем. Частота работы радиочастотной метки может быть любой, в качестве примера будет рассматривать радиочастотные метки UHF стандарта ЕРС Gen2.RFID tags RFID reader. The frequency of operation of the RFID tag can be any, as an example, we will consider UHF RFID tags of the EPC Gen2 standard.

В первом варианте модулятором является генератор высокочастотного шума с антенной, которая расположена в непосредственной близости от антенны метки. Если на генератор не подается электропитание или его антенна отсоединена (с помощью реле), то радиочастотная метка может быть прочитана радиочастотным считывателем. Как только генератор шума переходит в активное состояние, то в его антенне появляется сигнал. Если сигнал достаточно мощный и частота находится в диапазоне частот метки (865-866 МГц для Европы), то метка не сможет быть прочитана считывателем. Дополнительно в антенну можно подавать сигнал, имеющий гармоники во всем спектре рабочих частот метки.In the first embodiment, the modulator is a high-frequency noise generator with an antenna, which is located in the immediate vicinity of the tag antenna. If the generator is not supplied with power or its antenna is disconnected (using a relay), then the RF tag can be read by the RF reader. As soon as the noise generator goes into an active state, a signal appears in its antenna. If the signal is powerful enough and the frequency is in the frequency range of the mark (865-866 MHz for Europe), then the mark cannot be read by the reader. Additionally, a signal having harmonics in the entire spectrum of the operating frequencies of the mark can be supplied to the antenna.

В другом варианте модулятором является устройство, имеющее антенну на прием, и антенну на передачу, находящиеся на удалении друга от друга. Допустим нужно смодулировать ответный сигнал метки ближнего поля (например, Impinj PaperClip) находящейся рядом с длинной частью антенны считывателя, выполненной в виде прямоугольной рамки, при этом метка и упомянутая длинная часть антенны находятся в одной плоскости. Метка воспринимает магнитное поле антенны, силовые линии которой представляет собой концентрические окружности с центром в антенне. Обе антенны модулятора в этом случае представляют собой проволочные одновитковые рамки. Передающую антенну модулятора можно установить параллельно метке на расстоянии одного-двух миллиметров от антенны метки, а приемную антенну перпендикулярно к ним, но так же вдоль оси упомянутой части антенны. В выключенном состоянии модулятор не препятствует чтению радиочастотной метки. Когда модулятор включается, то он во принимает ЭДС, создаваемую в In another embodiment, the modulator is a device having an antenna for reception, and an antenna for transmission, located at a distance from each other. Suppose you want to modulate the response signal of the near-field label (for example, Impinj PaperClip) located next to the long part of the reader antenna, made in the form of a rectangular frame, while the label and the mentioned long part of the antenna are in the same plane. The label perceives the magnetic field of the antenna, the lines of force of which are concentric circles centered on the antenna. Both modulator antennas in this case are single-turn wire frames. The transmitting antenna of the modulator can be installed parallel to the mark at a distance of one to two millimeters from the antenna of the mark, and the receiving antenna is perpendicular to them, but also along the axis of the aforementioned part of the antenna. In the off state, the modulator does not interfere with the reading of the RF tag. When the modulator turns on, then it accepts the EMF created in

приемной антенне магнитным полем антенны радиочастотного считывателя. Эта ЭДС в виде электрического сигнала может быть инвертирована и усилена (например, с помощью высокочастотного транзистора), а затем подана на передающую антенну. В результате внутри рамки передающей антенны возникает магнитное поле, по амплитудно-частотным характеристикам схожее с магнитным полем антенны считывателя, но направленное в противоположную сторону. Нужный коэффициент усиления транзистора можно рассчитать, зная размеры приемной и передающей антенн модулятора и их удаление от антенны считывателя. В результате суперпозиции магнитных полей антенны считывателя и передающей антенны модулятора вблизи антенны радиочастотной метки магнитное будет равно практически нулю. И ответный сигнал метки или отсутствует, или будет очень слаб, что приведет к изменению величины индикатора уровня ответного сигнала метки (RSSI). Еще в одном подварианте сигнал антенны считывателя можно подать на модулятор с помощью ответвления (Т-коннектора) от коаксиального между считывателем и его антенной, в этом случае приемная антенна модулятора не нужна.the receiving antenna with the magnetic field of the antenna of the radio frequency reader. This EMF in the form of an electrical signal can be inverted and amplified (for example, using a high-frequency transistor), and then fed to a transmitting antenna. As a result, a magnetic field arises inside the frame of the transmitting antenna, in amplitude-frequency characteristics similar to the magnetic field of the reader’s antenna, but directed in the opposite direction. The desired transistor gain can be calculated by knowing the sizes of the receiving and transmitting antennas of the modulator and their distance from the reader's antenna. As a result of the superposition of the magnetic fields of the reader’s antenna and the transmitting antenna of the modulator near the antenna of the RF tag, the magnetic will be practically zero. And the tag response signal is either absent or very weak, which will lead to a change in the value of the tag response signal level indicator (RSSI). In yet another variant, the reader antenna signal can be applied to the modulator using a branch (T-connector) from the coaxial between the reader and its antenna, in which case the receiving antenna of the modulator is not needed.

В третьем варианте в качестве основной части модулятора выступает антенна модулятора с изменяемой резонансной частой. Причем одна из частот близка к или находится в рабочем диапазоне частот метки. В одном случае это может быть диполь: например отрезок провода диаметром 0.5 мм длиной 165 мм, посередине которого расположен геркон. В замкнутом состоянии геркона резонансная частота такой антенны 866 МГц, а в разомкнутом - около 1150 МГц (так как разомкнутый геркон представляет собой емкость). В случае меток ближнего поля основной частью модулятора может быть проволочная рамка размерами 5×11.5 мм, в которой в середине одной длинной стороны стоит емкость 2пФ, а в In the third embodiment, the modulator antenna with a variable resonant frequency acts as the main part of the modulator. Moreover, one of the frequencies is close to or is in the operating frequency range of the label. In one case, it can be a dipole: for example, a piece of wire with a diameter of 0.5 mm and a length of 165 mm, in the middle of which a reed switch is located. In the closed state of the reed switch, the resonant frequency of such an antenna is 866 MHz, and in the open state it is about 1150 MHz (since the open reed switch is a capacitance). In the case of near field marks, the main part of the modulator can be a wire frame 5 × 11.5 mm in size, in which in the middle of one long side there is a 2pF capacitance, and in

середине другой - геркон. Опять же при замкнутом герконе резонансная частота равна 866 МГц, а разомкнутом - 2030 МГц.in the middle of the other is a reed switch. Again, when the reed switch is closed, the resonant frequency is 866 MHz, and open - 2030 MHz.

Герконами можно управлять с помощью электромагнита, и модулировать ток в антенне модулятора. Эффект воздействия на радиочастотную метку заключается в том, что антенна модулятора забирает себе часть энергии электромагнитного поля антенны считывателя, преобразуя ее в тепло, и изменяя RSSI метки. Например, в магнитной антенне модулятора под воздействием переменного магнитного поля антенны считывателя возникает электрический ток, создающий магнитное поле направленное против поля антенны считывателя. Если антенна модулятора расположена близко и параллельно радиочастотной метке, то она сильно уменьшит проходящее через метку магнитное поле, создаваемое считывателем. В результате измениться уровень ответного сигнала, вплоть до невозможности считать метку.Reed switches can be controlled using an electromagnet, and modulate the current in the modulator antenna. The effect on the RFID tag is that the modulator’s antenna takes part of the energy of the electromagnetic field of the reader’s antenna, converting it to heat and changing RSSI tags. For example, in a modulator’s magnetic antenna, an electric current arises under the influence of an alternating magnetic field of the reader’s antenna, creating a magnetic field directed against the field of the reader’s antenna. If the modulator’s antenna is located close and parallel to the RF tag, it will greatly reduce the magnetic field passing through the tag created by the reader. As a result, the level of the response signal changes, up to the inability to read the mark.

С другой стороны не только геркон может изменять резонансную частоту антенны. В контур антенны может быть включен, например, датчик Холла. Если же использовать перекидной геркон, с резистором на одном из перекидных контактов и без резистора на другом, то будет изменятся не резонансная частота антенны модулятора, а добротность.On the other hand, not only the reed switch can change the resonant frequency of the antenna. For example, a Hall sensor can be included in the antenna loop. If you use a changeover reed switch, with a resistor on one of the changeover contacts and without a resistor on the other, then the Q factor will not change, but the quality factor.

Таким образом включая/выключая генератор шума или модулятор по второму варианту (управляющий элемент модулятора - выключатель системы электропитания), замыкая размыкая геркон (управляющий элемент модулятора - электромагнит) можно модулировать ответный сигнал серийной радиочастотной метки. При этом можно определить, какая именно радиочастотная метка расположена рядом с модулятором.Thus, turning on / off the noise generator or modulator according to the second variant (modulator control element is a power supply system switch), closing an opening reed switch (modulator control element is an electromagnet), the response signal of a serial RF tag can be modulated. In this case, it is possible to determine which radio frequency tag is located next to the modulator.

Claims

1. A modulator of the RFID signal, comprising a control element that switches the said modulator into an active or inactive state located at a distance of no more than five centimeters from the RFID tag, changing the response signal of the RFID tag so that the response signal of the RFID tag is in the active state of the aforementioned a modulator differs from a response signal of the same label when said modulator is inactive, characterized in that it contains at least one A transmitting antenna emitting electromagnetic energy, which, interacting with the electromagnetic energy emitted by the radio frequency reader, changes the response signal of said radio frequency tag.

2. The modulator according to claim 1, characterized in that it emits electromagnetic energy in a frequency range equal to or close to the operating frequency range of the said RF tag.

3. The modulator according to claim 1, characterized in that it emits electromagnetic energy in such a way that the total radiation power of said modulator and reader near said radio frequency tag is less than the radiation power of said reader near said radio frequency tag.

4. The modulator according to claim 3, characterized in that it comprises a receiving antenna sensing the signal of the radio frequency reader, wherein the signal from said receiving antenna is used by said modulator to generate a signal of said transmitting antenna.

5. The modulator according to claim 1, characterized in that it contains a device that changes the electrical parameters of said transmitting antenna under the influence of said control element.

6. The modulator according to claim 5, characterized in that the said device is a magnetically controlled contact.

7. The modulator according to claim 5, characterized in that for the emission of electromagnetic energy by said transmitting antenna, it uses electromagnetic energy emitted by the reader.

8. The modulator according to claim 5, characterized in that it is a metal frame with or without additional reactive loads, in which a reed switch is connected in series.