射頻識別通信系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及射頻識別(RFI D)通信系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]A.Krischke所著2001年第十二版的《Rothammels Antennnbuch (天線卷)》中介紹了天線。在第65-71頁講解了不同形式的天線。天線的目的是將來自發(fā)射機的線波(linewave)轉(zhuǎn)換成空中波(airborne wave)或反過來從空中接收空中波并轉(zhuǎn)換成線波，然后傳送至接收機。天線是可被設(shè)想為傳輸線的發(fā)射區(qū)域。它充當線路和空中之間的匹配轉(zhuǎn)換器。人們尋求在發(fā)射和接收情況下，采用功率適配形成行進波(travelling wave)。
[0003]在第107-111頁講解了雙線線纜，其由平行延伸的雙線組成，具有相對于波長的較小間距。雙線線纜，或雙線纜，也稱為平行線纜，通過對稱接地形成。在第112頁講解了帶狀線和微帶線。如果無損耗線的終端采用相當于線波阻抗的負載電阻，則進入終端電阻的功率被完全消耗。這種情況是理想的調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)系數(shù)是紋波的倒數(shù)。在調(diào)節(jié)情況下，調(diào)節(jié)系數(shù)設(shè)定值為1，在空載或短路條件下，設(shè)定值為O。根據(jù)第118，119頁，發(fā)射高頻的電源線趨向于充當天線。在它們周圍發(fā)射的輻射會產(chǎn)生不良的方向性和損耗。輻射電源線也會引起廣播電視接收中斷。副作用通常比低輻射損耗更令人不快。來自電源線的無用的輻射一方面取決于電源線的結(jié)構(gòu)，另一方面取決于電源線上的失配度，它隨著增加的紋波而增加。雙線線纜對稱接地，兩根獨立的導體具有相同的橫截面和相同的接地條件。因此，在兩根導體中流通的電流具有相等的幅度，但方向相反。磁場的表現(xiàn)與之類似。如果兩根導體在空間上重合，它們會相互抵消，但這在實際中不能實現(xiàn)。由于兩根導體之間總是存在物理間距，該抵消是不完全的。雙線線纜的輻射損耗直接隨著導體間距的平方和工作頻率增加。這意味著當頻率增加時導體間距應(yīng)該更小。
[0004]在第145-155頁講解了平衡元件。如果相位旋轉(zhuǎn)180°，同步波彼此抵消且推挽波增強。調(diào)諧和寬帶平衡元件之間及非轉(zhuǎn)換和轉(zhuǎn)換平衡元件之間存在差分。平衡和轉(zhuǎn)換通常同時執(zhí)行。
[0005]在美國專利7，298，267 B2中公開了射頻識別通信和測試系統(tǒng)。在此情況中，射頻源設(shè)計為給射頻識別應(yīng)答器提供能量。射頻源通過傳輸線發(fā)射連續(xù)射頻信號。由此分別提供連接到射頻識別應(yīng)答器的耦合器和二極管，所述二極管連接到耦合器和接口。所述接口連接到二極管并適合通過耦合器調(diào)制射頻源的射頻能量。通過射頻源與通過耦合器調(diào)制射頻能量的接口的分離，形成具有多個耦合器的簡單布局，使高速并行測試大量射頻識別應(yīng)答器成為可能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供射頻識別通信系統(tǒng)，特別是盡量改進其易受干擾性。
[0007]通過具有獨立權(quán)利要求1所述特征的系統(tǒng)實現(xiàn)該目的。有益的修改是從屬權(quán)利要求的主題且被包含在說明書中。
[0008]相應(yīng)地，提供一種射頻識別通信系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有發(fā)射無線信號的天線裝置。此夕卜，該系統(tǒng)具有連接到天線裝置的電路。
[0009]作為近場天線的天線裝置具有雙帶狀線，包括第一帶狀線和平行于第一帶狀線形成的第二帶狀線。
[0010]天線裝置具有終端。終端用作降低雙帶狀線的反射。
[0011]天線裝置具有衰減共模信號的平衡元件。
[0012]平衡元件連接到第一連接點，具體是連接到雙帶狀線的第一端；平衡元件的終端連接到第二連接點，具體連接到雙帶狀線的第二反向端。
[0013]電路連接到平衡元件，以對稱發(fā)射無線信號至雙帶狀線。
[0014]申請人的研究已經(jīng)表明，通過射頻識別通信系統(tǒng)的具體實現(xiàn)，如用圖中的示例實現(xiàn)，獲得對干擾的高耐受度。雖然天線裝置僅為有限的效率5%，不過申請人的測量表明，在近場5%的效率就足夠讀取射頻識別應(yīng)答器。采用目前常用的靈敏度，射頻識別應(yīng)答器的讀取范圍可達30厘米(大約一個波長)。
[0015]示范尺寸:采用1mW功率，通過饋線傳送到天線(傳導功率)，采用至1cm距離大約-12dBm的靈敏度可能讀寫射頻識別(RFI D)標簽(可編程的，電子產(chǎn)品代碼EPC)。
[0016]由于第一帶狀線與第二帶狀線之間的間距和對稱操作，在近場得到高的磁場分量。同時，由于對稱操作，在遠場電場相互抵消，以致在遠場功率顯著下降。通過平衡元件和雙帶狀線的終端獲得進一步的優(yōu)點，即，帶有顯著的平面波前的遠端干擾源的干擾場(例如更遠的射頻識別通信系統(tǒng))入射至天線裝置，并且顯著地產(chǎn)生共模信號，該共模信號被匹配到終端的平衡元件消除或很明顯地衰減。
[0017]根據(jù)一個有益的實施例，雙帶狀線具有線波阻抗，其沿著雙帶狀線的至少一個縱向區(qū)域為恒定。其也被確定為縱向均勻。在此情況下，可能提供多個彼此相隔λ/4的區(qū)域用于發(fā)射無線信號。有利地，各用于發(fā)射無線信號的縱向區(qū)域沿著各縱向區(qū)域具有恒定的線波阻抗。例如，在雙帶狀線的主要長度上的線波阻抗是恒定的。而且，雙帶狀線在其端部不能有平行連接區(qū)域。線波阻抗的恒定性由制造精度限定，而不是由設(shè)計特征限定，諸如:線厚度、線寬或帶狀線之間距離的變化。例如，在電路板工藝的制造公差達到30%是可能的。
[0018]天線裝置優(yōu)選具有撓性載體。雙帶狀線優(yōu)選地由載體上的導電軌道形成。在一個優(yōu)選實施例中，接地導體軌道可以形成于載體的背面(耦合的微帶線)。在另一個優(yōu)選實施例中，接地導體軌道形成于同一平面中(共面的)。在又一個實施例中，不提供接地區(qū)域。
[0019]根據(jù)一個有益的改進，天線裝置的雙帶狀線以彎曲方式設(shè)置。如，雙帶狀線區(qū)域以彼此相隔一定角度(如，90° )形成。有利地，雙帶狀線在主要縱向截面上是彎曲的。優(yōu)選地，一個區(qū)域主要被彎曲的雙帶狀線包圍。近場形成于該表面內(nèi)，以便在此區(qū)域內(nèi)建立與射頻識別應(yīng)答器的通信連接。
[0020]在另一個改進中，天線裝置具有多個主要以歐姆制的終端電阻。如，終端電阻由SMD元件構(gòu)成，具有低寄生電容和電感。
[0021]根據(jù)一個有益的實施例，電路具有用于接收由射頻識別應(yīng)答器所發(fā)射信號的接收電路。這能讀取應(yīng)答器存儲器的信息。
[0022]在另一個實施例中，電路具有調(diào)制無線信號的調(diào)制器。為此，調(diào)制信號包括用于通信和發(fā)射到射頻識別應(yīng)答器的信息。
[0023]一個有益的改進中，平衡元件被配置成具有轉(zhuǎn)換器。所述轉(zhuǎn)換器也被指定為平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器(balun)。而且，轉(zhuǎn)換器優(yōu)選地設(shè)計用于所要發(fā)射信號的變換。
[0024]雙帶狀線的第一帶狀線和第二帶狀線優(yōu)選地彼此間隔至少半毫米。天線增益/范圍取決于第一帶狀線和第二帶狀線之間的間距。
[0025]在一個優(yōu)選的實施例中，在電路和平衡元件之間插入饋線用于從電路輸出到平衡元件以傳輸無線信號。饋線優(yōu)選地為屏蔽線纜，如同軸線纜。
[0026]電路優(yōu)選具有調(diào)制電路，用于已調(diào)制的無線信號輸出至平衡元件。調(diào)制信號包括，例如用于與射頻識別應(yīng)答器通信的信息。
[0027]先前描述的改進變化在單獨和組合時均特別有益。為此，所有改進變化可彼此組合。幾種可能的組合在圖中所示的實施例中被描述。然而，這些可能的那里圖示說明的改進變化的組合不是限制性的。
[0028]附圖簡要說明
[0029]本發(fā)明下面參考附圖通過實施例進行更詳細的說明，圖中:
[0030]圖1示出了射頻識別通信系統(tǒng)一個實施例的原理圖，
[0031]圖2示出了射頻識別通信系統(tǒng)另一個實施例的原理圖，
[0032]圖3示出了射頻識別通信系統(tǒng)的天線裝置的原理圖，
[0033]圖4示出了射頻識別通信系統(tǒng)的設(shè)于支架中的天線裝置的原理圖，
[0034]圖5示出了射頻識別通信系統(tǒng)又一個實施例的原理圖。
[0035]實施例的詳細描述
[0036]圖1示出射頻識別通信系統(tǒng)的第一個實施例。該系統(tǒng)包括天線裝置100和電路200。天線裝置100通過線纜210，如同軸線纜210，連接到電路200。電路200也可被指定為讀取器并利于通過天線裝置100與射頻識別應(yīng)答器進行射頻識別通信。
[0037]天線裝置100用作發(fā)射無線信號RFrx。電路200具有連接點211，線纜210以及天線裝置100連接到連接點211。天線裝置100形成為近場天線，用于與射頻識別應(yīng)答器在某一距離進行射頻識別通信，該距離取決于發(fā)射功率，如10cm。根據(jù)圖1的本實施例的天線裝置100具有雙帶狀線110，雙帶狀線110具有第一帶狀線111和在長度Lz上平行于第一帶狀線的第二帶狀線112。第一帶狀線111和第二帶狀線112以間距4彼此隔開，如半厘米。天線裝置100的范圍取決于第一帶狀線111和第二帶狀線112之間的間距雙帶狀線110具有沿著雙帶狀線110的長度匕方向恒定的線波阻抗。這也被指定為縱向均勻的。雙帶狀線110作為如側(cè)邊耦合雙帶狀線形成。在連接區(qū)域，第一帶狀線111和第二帶狀線112 連接到連接點 113，114，115，116。
[0038]天線裝置100具有用于降低在雙帶狀線110上反射的終端120。在根據(jù)圖1的實施例中，終端通過終端電阻Rl形成，顯著地以低寄生電感和低寄生電容終止雙帶狀線110。
[0039]此外，天線裝置100包括平衡元件130。電路200連接到平衡元件130，用于無線信號對稱發(fā)射到雙帶狀線110。平衡元件130用作衰減共模信號RFfo在圖1中由兩個同相信號分量示出。共模信號RFs由例如源于干擾源400的高頻干擾信號Hfdis產(chǎn)生。在此情況下，干擾源400遠離天線裝置100而在遠場。干擾源400的無線干擾信號Hfdis作為主要平面波前到達天線裝置100，當它們?nèi)肷涞诫p帶狀線110時，在帶狀線111和112產(chǎn)生共模信號RFp平衡元件130抑制共模信號并降低所謂的讀取器-讀取器沖突或其他無線源的干擾信號。
[0040]通過輸出到雙帶狀線110的差分信號，利用平衡元件130，產(chǎn)生推挽(push-pull)操作，各帶狀線111，112產(chǎn)生一個場，在近場產(chǎn)生具有高磁場分量的電磁場。另一方面，由于遠場的推挽操作，第一帶狀線111的第一電場和第二帶狀線112的疊加的第二電場彼此抵消。因此，如果干擾源400是射頻識別應(yīng)答器，由于由天線裝置100在推挽操作時產(chǎn)生的低遠場，該“干擾源應(yīng)答器”未激活。
[0041]在根據(jù)圖1的實施例中，平衡元件130直接連接到在雙帶狀線110第一端上的第一連接點113，114。如，平衡元件130是轉(zhuǎn)換器(平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器)，連接到(如焊接)連接點113，114.。平衡元件130可同時用作電容性的和/或電感性的和/或電阻性的超高頻(UHF)轉(zhuǎn)換器，用于射頻信號變換。在另一個實施例中，平衡元件130設(shè)計為有源的，其中平衡元件130優(yōu)選地具有差分輸出的放大器，其發(fā)射差分信號至雙帶狀線110。如，放大器固定于天線裝置100的載體上，如直接焊接在雙帶狀線110的連接點113，114。