TWI585690B - 無線射頻裝置及其偵測射頻標籤之方法 - Google Patents

Description

無線射頻裝置及其偵測射頻標籤之方法

本發明是關於一種無線射頻裝置及其偵測射頻標籤之方法。

無線射頻標籤（Radio Frequency Identification，RFID）是一種無線通訊技術，可以透過將訊號調變為無線電頻率的電磁場，把數據從附著在物品上的標籤上傳送出去。依據無線射頻標籤內部之供電有無，無線射頻標籤可區分為被動式及主動式。被動式無線射頻標籤內部的積體電路可由讀取器發出的電磁波來驅動，當標籤接收到的訊號強度足夠時，標籤即可向讀取器發出數據。而主動式標籤可藉由內部電力，隨時將內部標籤的記憶體資料主動發射至讀取器。

在日常生活中，無線射頻標籤已被廣泛地應用，例如，在結帳時讀取商品條碼計算購買金額、在倉儲時讀取商品條碼確認庫存情形、在商品出貨或入庫時讀取商品條碼確認物流情形、行李分類、無線射頻設置在人員或物品上並用於對庫存、資產的追蹤與管理、鈔票及產品防偽技術、甚至於植入人體內以作為個人的身分證。

然而，習知之無線射頻標籤並不具有辨識標籤之位置資訊之功能，也就是說，在讀取器與標籤進行射頻通訊的過程中，讀取器僅能得知是否有標籤與其配對，而無法辨識標籤在其感應範圍中的哪一個位置。

有鑑於此，本發明提出一種無線射頻裝置及偵測射頻標籤之方法。

在一實施例中，所述無線射頻裝置包含讀取器及射頻標籤。讀取器包含第一線圈及複數第二線圈，第一線圈支援第一頻段，每一個第二線圈支援第二頻段，其中第二頻段不相同於第一頻段，且每一第二線圈彼此間隔而不重疊。射頻標籤包含第一射頻電路與一第二射頻電路。第一射頻電路支援第一頻段，第一射頻電路可經由第一頻段通訊於第一線圈；第二射頻電路支援第二頻段，第二射頻電路可經由第二頻段通訊於至少一第二線圈。

在一實施例中，前述第一射頻電路耦接於第二射頻電路，當第一線圈發射具有第一頻段之一第一射頻訊號，第一射頻電路接收第一射頻訊號以供應第二射頻電路電力，使第二射頻電路發射具有第二頻段之一第二射頻訊號而可與至少一第二線圈通訊。

在一實施例中，前述第一線圈耦接各第二線圈，第一射頻電路發射具有第一頻段之一第一射頻訊號而可與第一線圈通訊，以驅動第二線圈發射具有第二頻段之一第二射頻訊號而可與第二射頻電路通訊。

在一實施例中，前述之每一第二線圈於不同時間點發射第二射頻訊號。

在一實施例中，前述第二頻段係為第一頻段的八倍以上。

在一實施例中，前述第一頻段為125KHz，第二頻段為13.5MHz。

在一實施例中，無線射頻裝置更包含一處理單元耦接各第二線圈，處理單元偵測每一第二線圈之電流、頻率、相位或跨壓。

在一實施例中，所述偵測射頻標籤之方法包含：設置一第一線圈，第一線圈支援一第一頻段；設置複數第二線圈，各第二線圈支援一第二頻段，第二頻段不相同於第一頻段，且每一第二線圈彼此間隔而不重疊；經由一射頻標籤之一第一射頻電路以第一頻段通訊於第一線圈；及經由射頻標籤之一第二射頻電路以第二頻段通訊於至少一第二線圈。

在一實施例中，第一頻段通訊於第一線圈之步驟係經由第一線圈發射具有第一頻段之一第一射頻訊號而與第一射頻電路通訊；其中，以第二頻段通訊於至少一第二線圈之步驟包含：將第一射頻電路耦接於第二射頻電路；及經由第一射頻電路接收第一射頻訊號以供應第二射頻電路電力，使第二射頻電路發射具有第二頻段之一第二射頻訊號而可與至少一第二線圈通訊。

在一實施例中，其中以第一頻段通訊於第一線圈之步驟係經由第一射頻電路發射具有第一頻段之一第一射頻訊號而與第一線圈通訊；其中，以第二頻段通訊於至少一第二線圈之步驟包含：將第一線圈耦接於各第二線圈；及經由第一線圈接收第一射頻訊號以驅動第二線圈發射具有第二頻段之一第二射頻訊號而通訊於第二射頻電路。

綜上所述，根據本發明之無線射頻裝置之一實施例，讀取器包含支援不同頻段之兩線圈，且射頻標籤包含支援不同頻段之兩射頻電路，而可與讀取器以兩頻段進行無線射頻通訊，進而辨識出射頻標籤的位置資訊。

圖1為根據本發明之無線射頻裝置之一實施例之示意圖。請參照圖1，無線射頻裝置包含讀取器10（reader）及射頻標籤20（tag），讀取器10與射頻標籤20係以射頻訊號（或稱之為無線電訊號）進行通訊。

圖2為圖1之讀取器10及射頻標籤20之一實施態樣之示意圖。請參照圖2，在讀取器10中設置一第一線圈11及複數個第二線圈，第一線圈11支援第一頻段而可收發第一頻段之射頻訊號，每一個第二線圈支援第二頻段而可收發第二頻段之射頻訊號。如圖2所示，以6個第二線圈為例（為方便描述，將6個第二線圈區分別稱之為第二線圈12、13、14、15、16、17），第二線圈12-17的位置彼此間隔而不重疊。在一些實施態樣中，第二線圈12-17可位於同一水平面而設置於第一線圈11之中心。

射頻標籤20支援第一頻段及第二頻段，射頻標籤20可分別通訊於第一線圈11及第二線圈12-17。如圖2所示，射頻標籤20包含第一射頻電路21及第二射頻電路22，第一射頻電路21可經由第一頻段與第一線圈11進行無線射頻通訊。第二射頻電路22可經由第二頻段與六個第二線圈12-17中之至少一者進行無線射頻通訊。

為避免射頻訊號之間互相干擾，讀取器10與射頻標籤20相互通訊之第一頻段不相同於第二頻段。在一些實施態樣中，第一頻段可為低頻頻段，例如，125KHz，而第二頻段可為與低頻頻段不相同之中高頻頻段或特高頻（UHF）以上之頻段，例如，13.5MHz。基此，以第一線圈11支援低頻頻段且第二線圈12-17支援中高頻或特高頻以上之頻段為例，如圖2所示，第一線圈11為大尺寸線圈，而第二線圈12-17為小尺寸線圈。於是，無線射頻裝置包含大尺寸線圈的數量係少於小尺寸線圈的數量，如此便能減少無線射頻裝置之製造成本。應能明瞭，圖2中所繪示之第一線圈11與第二線圈12-17之間的比例僅為示意。較佳地，第二頻段為第一頻段的八倍以上。

或者，在另一些實施態樣中，第二頻段可為低頻頻段，此時第二線圈12-17為大尺寸線圈；而第一頻段可為與低頻頻段不相同之中高頻或特高頻以上之頻段，此時第一線圈11為小尺寸線圈。

在一些實施態樣中，兩射頻電路21、22包含天線、編碼模組及解碼模組，以收發射頻訊號並對射頻訊號進行訊號處理。

接著，以下以第一頻段為125KHz而第二頻段為13.5MHz分別以兩實施例進一步說明讀取器10及射頻標籤20的運作方式。

圖3為圖2之讀取器10及射頻標籤20之第一實施例之運作方式之示意圖。請參照圖3，在第一實施例中，射頻標籤20為有源式標籤，第一射頻電路21先發射頻率為125KHz之第一射頻訊號S1，以與第一線圈11通訊，若讀取器10在第一射頻訊號S1的磁場範圍內，讀取器10之第一線圈11接收第一射頻訊號S1。在本實施例中，第一線圈11耦接第二線圈12-17，第一線圈11將第一射頻訊號S1生成之感應電流傳遞至第二線圈12-17，以驅動第二線圈12-17發射第二射頻訊號S2與第二射頻電路22通訊以偵測射頻標籤10。其中，第二射頻訊號S2的頻率不等於第一射頻訊號S1的頻率，其頻率為13.5MHz。接著，若射頻標籤20在第二射頻訊號S2的磁場範圍內，射頻標籤20之第二射頻電路22接收第二射頻訊號S2。

在一些實施態樣中，第一射頻訊號S1可包含射頻標籤20之裝置識別碼或其他各式欲發送的資訊。

進一步，為區別複數個第二線圈12-17所發射之第二射頻訊號S2，每一個第二線圈12-17可在不同的時間點發射第二射頻訊號S2，換言之，在同一時間點，複數個第二線圈12-17中之一者發射第二射頻訊號S2。舉例來說，第二線圈12-17可依其位置順序來發射第二射頻訊號S2，即依照第二線圈12、第二線圈13、第二線圈14、第二線圈15、第二線圈16及第二線圈17之順序來發射第二射頻訊號S2。

在第二線圈12-17發射第二射頻訊號S2之後，射頻標籤20接收鄰近之第二線圈12-17所發射之第二射頻訊號S2。舉例來說，若射頻標籤20鄰近一個第二線圈，例如第二線圈12，則第二射頻電路22接收之第二射頻訊號S2係來自第二線圈12；若射頻標籤20鄰近於兩第二線圈，例如第二線圈14及第二線圈15，則第二射頻電路22接收之第二射頻訊號S2係來自第二線圈14及第二線圈15。

於第二射頻電路22接收第二射頻訊號S2之後，在一些實施態樣中，第二射頻電路22可再發射一第三射頻訊號S3，其頻率為13.5MHz，此時，第三射頻訊號S3之磁場範圍內的線圈可接收第三射頻訊號S3。舉例來說，若射頻標籤20鄰近於一個第二線圈，例如第二線圈12，則第二線圈12接收第三射頻訊號S3，此時第二線圈13-17不接收第三射頻訊號S3；若射頻標籤20鄰近兩個第二線圈，例如第二線圈15、16，此時第二線圈15、16接收第三射頻訊號S3，而第二線圈12、13、14、17則不接收第三射頻訊號S3，其餘依此類推，不再贅述。

基此，如圖1所示，無線射頻裝置可進一步包含一處理單元30，耦接於每一第二線圈12-17，處理單元30偵測流經每一第二線圈12-17之電流、頻率、相位或其跨壓以產生一偵測結果來表示射頻標籤20之位置資訊，也就是說，處理單元30可辨識出射頻標籤20係鄰近於第二線圈12-17中之哪一者，舉例來說，以檢測跨壓為例，當第二線圈16之跨壓發生變化，而第二線圈12、13、14、15、17之跨壓未發生變化，則表示射頻標籤20係鄰近第二線圈16；再者，倘若射頻標籤20自第二線圈16朝向第二線圈17之方向移動而造成第二線圈16、17之跨壓同時發生變化，而第二線圈12、13、14、15之跨壓未發生變化，則表示射頻標籤20係鄰近第二線圈16、17，其餘則依此類推，不再贅述。倘若射頻標籤20與複數個第二線圈12-17之間的相對位置未改變，則第二射頻電路22所接收之第三射頻訊號S3係來自相同第二線圈。

在一些實施例中，處理單元30可為中央處理器、微控制器或微處理器，且處理單元30可設置在個人電腦或伺服器中，或設置於讀取器10中，本發明不以此為限。

圖4為圖2之讀取器10及射頻標籤20之第二實施例之運作方式之示意圖。請參照圖4，在第二實施例中，射頻標籤20為無源式標籤，讀取器10之第一線圈11先發射頻率為125KHz之第一射頻訊號S1以與第一射頻電路21通訊，若射頻標籤20在第一射頻訊號S1的磁場範圍內，射頻標籤20之第一射頻電路21接收第一射頻訊號S1而產生感應電流。在本實施例中，第二射頻電路22耦接第一射頻電路21，第二射頻電路22自第一射頻電路21接收根據第一射頻訊號S1所產生的感應電流，以獲得電力而發射第二射頻訊號S2。其中，第二射頻訊號S2的頻率不等於第一射頻訊號S1的頻率，其頻率為13.5MHz。接著，若讀取器10在第二射頻訊號S2的磁場範圍內，讀取器10之第二線圈12-17接收第二射頻訊號S2以產生前述之偵測結果。

進一步，第二射頻訊號S2之磁場範圍內的線圈可接收第二射頻訊號S2。舉例來說，若射頻標籤20鄰近於一個第二線圈，例如第二線圈17，則第二線圈17接收第二射頻訊號S2，此時第二線圈12-16不接收第二射頻訊號S2；若射頻標籤20鄰近兩個第二線圈，例如第二線圈13、16，此時第二線圈13、16接收第二射頻訊號S2，而第二線圈12、14、15、17則不接收第二射頻訊號S2，其餘依此類推，不再贅述。在本實施例中，處理單元30亦可實時地檢測流經每一個第二線圈12-17之電流、頻率、相位或跨壓是否發生變化來辨識出射頻標籤20射頻標籤20之位置資訊。

在應用上，如圖5所示，讀取器10可為一棋盤40，而射頻標籤20可為至少一棋子50，棋盤40可經由複數第二線圈來辨識棋子50之位置，以進行圍棋、西洋棋、象棋或跳棋等各式棋類遊戲。

綜上所述，根據本發明之無線射頻裝置之一實施例，讀取器包含支援不同頻段之兩線圈，且射頻標籤包含支援不同頻段之兩射頻電路，而可與讀取器以兩頻段進行無線射頻通訊，進而辨識出射頻標籤的位置資訊。

雖然本發明已以實施例揭露如上然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之專利申請範圍所界定者為準。

10‧‧‧讀取器
11‧‧‧第一線圈
12-17‧‧‧第二線圈
20‧‧‧射頻標籤
30‧‧‧處理單元
40‧‧‧棋盤
50‧‧‧棋子
21‧‧‧第一射頻電路
22‧‧‧第二射頻電路
S1‧‧‧第一射頻訊號
S2‧‧‧第二射頻訊號
S3‧‧‧第三射頻訊號

[圖1] 為根據本發明之無線射頻裝置之一實施例之示意圖。 [圖2] 為圖1之讀取器及射頻標籤之一實施態樣之示意圖。 [圖3] 為圖2之讀取器及射頻標籤之第一實施例之運作方式之示意圖。 [圖4] 為圖2之讀取器及射頻標籤之第二實施例之運作方式之示意圖。 [圖5] 為根據本發明之無線射頻裝置之應用之一實施態樣之示意圖。

11‧‧‧第一線圈

12-17‧‧‧第二線圈

20‧‧‧射頻標籤

21‧‧‧第一射頻電路

22‧‧‧第二射頻電路

Claims (10)

1. 一種無線射頻裝置，包含： 一讀取器，包含一第一線圈及複數第二線圈，該第一線圈支援一第一頻段，各該第二線圈支援一第二頻段，該第二頻段不相同於該第一頻段，且每一該第二線圈彼此間隔而不重疊；及 一射頻標籤，包含一第一射頻電路及一第二射頻電路，該第一射頻電路支援該第一頻段，該第二射頻電路支援該第二頻段，該第一射頻電路可經由該第一頻段通訊於該第一線圈，該第二射頻電路可經由該第二頻段通訊於至少一該第二線圈。
2. 如請求項1所述之無線射頻裝置，其中該第一射頻電路耦接於該第二射頻電路，當該第一線圈發射具有該第一頻段之一第一射頻訊號，該第一射頻電路接收該第一射頻訊號以供應該第二射頻電路電力，使該第二射頻電路發射具有該第二頻段之一第二射頻訊號而可與至少一該第二線圈通訊。
3. 如請求項1所述之無線射頻裝置，其中該第一線圈耦接該些第二線圈，該第一射頻電路發射具有該第一頻段之一第一射頻訊號而可與該第一線圈通訊，以驅動該些第二線圈發射具有該第二頻段之一第二射頻訊號而可與該第二射頻電路通訊。
4. 如請求項3所述之無線射頻裝置，其中每一該第二線圈於不同時間點發射該第二射頻訊號。
5. 如請求項2或4所述之無線射頻裝置，更包含一處理單元，耦接該些第二線圈，該處理單元偵測每一該第二線圈之電流、頻率、相位或跨壓。
6. 如請求項2或4所述之無線射頻裝置，其中該第二頻段係為該第一頻段的八倍以上。
7. 如請求項2或4所述之無線射頻裝置，其中該第一頻段為125KHz，該第二頻段為13.5MHz。
8. 一種偵測射頻標籤之方法，包含： 設置一第一線圈於一讀取器，該第一線圈支援一第一頻段； 設置複數第二線圈於該讀取器，各該第二線圈支援一第二頻段，該第二頻段不相同於該第一頻段，且每一該第二線圈彼此間隔而不重疊； 經由一射頻標籤之一第一射頻電路以該第一頻段通訊於該第一線圈；及 經由該射頻標籤之一第二射頻電路以該第二頻段通訊於至少一該第二線圈。
9. 如請求項8所述之偵測射頻標籤之方法，其中以該第一頻段通訊於該第一線圈之步驟係經由該第一線圈發射具有該第一頻段之一第一射頻訊號而與該第一射頻電路通訊；其中，以該第二頻段通訊於至少一該第二線圈之步驟包含： 將該第一射頻電路耦接於該第二射頻電路；及 經由該第一射頻電路接收該第一射頻訊號以供應該第二射頻電路電力，使該第二射頻電路發射具有該第二頻段之一第二射頻訊號而可與至少一該第二線圈通訊。
10. 如請求項8所述之偵測射頻標籤之方法，其中以該第一頻段通訊於該第一線圈之步驟係經由該第一射頻電路發射具有該第一頻段之一第一射頻訊號而與該第一線圈通訊；其中，以該第二頻段通訊於至少一該第二線圈之步驟包含： 將該第一線圈耦接於該些第二線圈；及 經由該第一線圈接收該第一射頻訊號以驅動該些第二線圈發射具有該第二頻段之一第二射頻訊號而通訊於該第二射頻電路。