專利名稱：高增益射頻識別標簽天線的制作方法
技術領域：
本主題公開通常涉及改善射頻識別標簽(tag)的增益，諸如無源超高頻射頻識別標簽。
背景技術：
近來，射頻識別(RFID)系統(tǒng)在商業(yè)應用中已變得普及。應用例如包括智能交通系統(tǒng)(例如，汽車防盜、自動停車、高速收費、交通管理)、商業(yè)(例如，工廠自動化、庫存管理和跟蹤、貨物防盜、跟蹤和圖書館書本防盜、包裹和文檔跟蹤、牲畜跟蹤、分配貨物、受控的架空索道訪問、收費)、和安全(例如，對建筑物和設施的訪問控制；對設置關卡的社區(qū)、公司園區(qū)以及機場的受控訪問；美國領土安全性應用，諸如，安全邊界穿越和具有加急低風險活動的集裝箱式裝運；人或寵物跟蹤)。 典型的RFID系統(tǒng)包括例如在通信路徑一端上的簡單裝置(例如，標簽或應答器)，其可通信地耦合到一更為復雜的裝置(例如，閱讀器、詢問器、信標)。RFID標簽通常是小且便宜的，以便它們能夠被大規(guī)模地經(jīng)濟部署并附著到被跟蹤/被標記的對象。RFID標簽在各種環(huán)境下也能夠良好運行。RFID閱讀器典型地是更有能力的電子裝置并且通常通過有線連接或無線連接被連接到主機或主網(wǎng)絡。RFID系統(tǒng)可以是只讀(僅將數(shù)據(jù)從RFID標簽轉移到閱讀器)或讀寫(數(shù)據(jù)能夠被寫入RFID標簽存儲器，例如，EEPROM)。
慣常地，RFID標簽典型地包括兩個元件單個傳統(tǒng)CMOS電路(例如，專用集成電路或ASIC)以及天線，雖然已經(jīng)使用了其他技術(例如，表面聲波裝置或調諧諧振器)。標簽可通過電池或其他物理連接的電源而被供電(例如，在有源RFID中)，可通過由閱讀器發(fā)送的無線電信號的整流而被供電(例如，在無源RFID中)，或者可通過兩者的組合(例如，半無源RFID)而被供電。RFID標簽典型地通過以編碼方式改變標簽天線的載荷或通過產(chǎn)生、調制和傳送無線電信號，將數(shù)據(jù)發(fā)送到閱讀器。 無源RFID標簽典型地包括在包含天線布置的帶子(strap)上安裝的集成電路。能夠操作在125kHz或13MHz的無源標簽已經(jīng)開發(fā)了多年。傳統(tǒng)地，操作在125kHz或13MHz的無源應答器利用線圈作為天線。這些應答器操作在閱讀器的天線的磁場中，并且它們的讀取距離典型地限制到小于大約1. 2米。這些系統(tǒng)受到這種低頻率的更合理大小天線的低效率的損害。由于對于更高數(shù)據(jù)率、更長讀取距離、以及小天線大小的需求，存在對UHF頻帶RFID應答器(尤其是868/915MHz和2. 4GHz工業(yè)、科學和醫(yī)學(ISM)波段)的極大的興趣。 由于對于較長讀取距離的需求已經(jīng)剌激了工作在915腿z和2. 4GHzISM波段的RFID標簽的開發(fā)，所以這使得進一步開發(fā)合適的天線設計成為必要。 一些因素影響無源標簽的讀取范圍距離。這包括發(fā)射器有效各向同性輻射功率(EIRP)、對標簽加電的最小閾值功率、天線和標簽之間的匹配、以及還有標簽天線的增益。對于發(fā)射器EIRP的最大容許值由本地地區(qū)規(guī)定來確定，而最小上電閾值受到目前工藝水平(state-of-the-art)集成電路設計技術的限制。因此，更好的匹配和更高的天線增益可以是改善標簽讀取范圍的有效方式。 RFID標簽天線的上述缺點僅僅意欲提供現(xiàn)今天線的一些問題的概觀，并不意欲是窮舉的。 一旦回顧了如下本發(fā)明各種非限制性實施例的描述，目前工藝水平中的其他問題可變得進一步明顯。
發(fā)明內容
以下呈現(xiàn)了本發(fā)明的簡單概括以便提供對本發(fā)明一些方面的基本理解。這個概括不是本發(fā)明的詳盡概觀。它既不意欲標識本發(fā)明的關鍵或重要元件也不意欲描繪本發(fā)明的范圍。它唯一的目的是以簡單形式呈現(xiàn)本發(fā)明的一些概念作為隨后呈現(xiàn)的更詳細描述的前序。 根據(jù)一個方面，提供了一種標記的對象，其具有RFID標簽和一個或多個寄生元件，諸如反射器和引向器(directors)。寄生元件被定位在極接近RFID天線處(例如，在100毫米內)，并且基本上，或者大部分，平行于RFID標簽的天線的縱軸。例如，在一個實施例中，定位兩個引向器和一反射器，該反射器與兩個引向器相比在標簽天線的相對側。各種RFID天線設計能夠被使用，諸如I型天線或波浪曲線(squiggle)天線?？商砑蛹纳鵁o需直接更改RFID標簽的天線或連接到RFID標簽的天線。在一些實施例中，標記的對象具有多個RFID標簽以對抗寄生元件的方向性影響。標記的對象可包括但不限于，產(chǎn)品包裝、訪問扣卡(fobs)以及卡(例如，員工ID卡、停車證、建筑物訪問卡)、機器耗材(墨水盒、色粉盒)、手術器械、紙質文件、機器零件、動物、以及電子金融交易卡以及扣卡(例如，借記卡、過境單、費用)。 根據(jù)另一方面，提供了一種改善無源RFID標簽的讀取距離的方法。該方法涉及將RFID標簽附著到表面，并且隨后添加實質上平行于RFID標簽的天線的縱軸的寄生元件。有利地，寄生元件的添加能夠發(fā)生，而無需直接更改RFID標簽。因此，沒有寄生元件的商業(yè)可用標簽能夠在標簽制造之后或者標簽附著到對象之后再添加寄生元件。在其他實施例中，能夠在標簽制造期間添加寄生元件。 根據(jù)又一方面，提供了一種RFID系統(tǒng)，其具有包含寄生元件的多個RFID標簽和與那些標簽通信的RFID閱讀器。 為了實現(xiàn)前述的和相關的目的，這里結合以下描述和附圖來描述本發(fā)明的特定說明性方面。然而，這些方面僅表現(xiàn)出其中可采用本發(fā)明的原理的各種方式中的一些，并且本發(fā)明意欲包括所有這些方面和它們的等價物。當結合附圖考慮時，通過本發(fā)明的以下詳細描述，本發(fā)明的其他優(yōu)點和新穎特征可變得顯而易見。
圖1是一般圖示適用于本發(fā)明的實現(xiàn)的操作環(huán)境的示例性非限制性方框圖。
圖2是RFID標簽的方框圖描繪。 圖3A和圖3B圖示了可利用寄生元件來補充的RFID標簽的各種設計。
圖4A和圖4B圖示了根據(jù)一個實施例的添加有寄生元件的RFID標簽。 圖5A-5B是用于具有寄生元件的RFID標簽和用于未更改的RFID標簽的阻抗曲線
對頻率的實部和虛部的圖。 圖6是圖示具有和不具有寄生元件的RFID標簽的仿真回波損耗的圖。
圖7A-7B是圖示具有寄生元件的RFID標簽的仿真圖案的圖。 圖8圖示了確定具有寄生元件的RFID標簽的增加的讀取范圍的實驗的示例方框 圖。 圖9是改善RFID天線的增益的方法的示例流程圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在參照附圖來描述本發(fā)明，其中相同的附圖標記用于指代用作示例、實例或例 證的含意。這里被描述為"示例性的"的任何方面或設計并非必須被理解為更好或優(yōu)于其 他方面或設計。相反，使用詞語"示例性的"意欲以具體的方式呈現(xiàn)概念。如在這個申請中 使用的，術語"或者"意味著包含性的"或者"而不是排他性的"或者"。即，除非另外指定， 或從上下文中顯而易見，"X采用A或者B"意欲意味著自然的相容排列中的任一種。S卩，如 果X采用A ;X采用B ;或X采用A和B兩者，則在前述實例的任何一個之下滿足"X采用A 或B"。此外，在這個申請以及所附權利要求中使用的冠詞"一"和"一個"通常應該解釋為 意味著"一個或多個"，除非另外指定、或者從上下文中清楚地針對單數(shù)形式。
在各種非限制性實施例中，給出一些尺寸用于相對于天線的軸來定位反射器和/ 或引向器。例如，在一個實施例中，反射器被定位在距天線軸大約50毫米和大約100毫米 之間，并且一個或多個引向器被定位在距天線軸大約40毫米和大約IOO毫米之間。然而， 為了避免疑惑，這些尺寸應該被認為是非限制性例子。在這個方面，應該理解，這種尺寸取 決于RFID輻射的波長。例如，在頻率是大約900MHz的情況下，對應波長是大約300毫米。 所以，這樣的尺寸可被設置為波長的大約1/6和1/3之間。由此，在900MHz的具體示例中， 尺寸是大約50-100毫米。 這里900腿z用作代表，而非限制性頻率，因為900腿z是許多VHF標簽操作的近似 頻率。因此，這里給出的各種結果和尺寸是用于大約900MHz頻率，然而，這種示例應該再次 被認為是非限制性的。對于除了 900MHz之外的頻率f(MHz)，尺寸能夠按比例改變或與900/ f相乘，以實現(xiàn)這里描述的類似效果。 現(xiàn)在參考圖1，圖1是一般圖示適用于本發(fā)明的實現(xiàn)的操作環(huán)境的示例性非限制 性方框圖。在存在RFID閱讀器106的情況下，操作RFID系統(tǒng)典型地包括RFID標簽102。 RFID閱讀器106向RFID標簽(102)照射EM輻射以激活RFID標簽(102)，接著采取希望的 動作(例如，返回編碼后非數(shù)據(jù)信號給閱讀器，以實現(xiàn)庫存控制、收費等)。盡管RFID閱讀 器106可以是獨立(standalone)裝置，但是典型地閱讀器被連接到外部系統(tǒng)(例如，108、 110)以實現(xiàn)上述目的。例如，閱讀器接收的數(shù)據(jù)可被轉移到系統(tǒng)108或110用于數(shù)據(jù)存儲 和分析的目的，或觸發(fā)進一步的動作(例如，記入借方賬戶、記錄耗盡庫存、觸發(fā)下游制造 步驟等)。盡管為了本目的，圖1示出有限數(shù)目的RFID閱讀器106和RFID標簽(102)，但 是典型的實現(xiàn)不是這樣有限的，根據(jù)系統(tǒng)設計的預期功能，可存在閱讀器、標簽和外部連接 的任意數(shù)目和組合。
作為示例，無源后向散射RFID系統(tǒng)100典型地如下操作。RFID閱讀器106傳送由 RFID標簽天線接收的調制信號112 (由實線圖示，從RFID閱讀器106天線發(fā)出)，該調制信 號112具有未調制載波的周期。在未調制周期期間在天線終端上發(fā)展(developed)的RF 電壓被轉換成dc。這個電壓給RFID標簽102的ASIC上電，其通過改變它的前端復RF輸 入阻抗而向回發(fā)送在RFID標簽ASIC中存儲的信息。阻抗典型地在兩個不同狀態(tài)之間(例 如，在共軛匹配和一些其他阻抗之間)切換，這有效地對后向散射信號114(由虛線圖示，從 RFID標簽天線發(fā)出)進行調制。 參考圖2，圖示了根據(jù)一個實施例的RFID標簽102的方框圖。RFID標簽包括與天 線204進行電通信的ASIC 202。其他集成電路能夠用來代替ASIC。 ASIC與唯一標識符相 關——除了在不需要用于每個對象的唯一標識符的RFID應用中，諸如異物檢測。電通信可 經(jīng)由導電路徑206進行。 有利地，增加RFID標簽天線的增益，而無需直接連接或更改現(xiàn)有RFID標簽；所述 更改包括增加寄生天線元件，以將RFID標簽的天線重構為八木(Yagi)天線。許多RFID標 簽天線設計通常基于基本折疊偶極子(dipole)的變形，以便能夠將微分輸入饋送提供給 ASIC。精確的設計可包括匹配短的或甚至曲折結構的附加的電容性負載或電感性負載，但 是大多數(shù)設計能夠從折疊偶極子方案導出。例如，典型的RFID標簽示于圖3A-3B中。圖3A 中的標簽300具有I型天線302，該天線具有折疊偶極子結構，并在其末端具有電容性負載 以減少長度，以及電感性分支(stubs)以執(zhí)行天線和ASIC 304之間的匹配。另一示例RFID 標簽350示于圖3B中，并且天線352具有包含曲折元件的基本折疊偶極子結構(以下稱作 波浪曲線天線)以及ASIC 354。 通過添加寄生元件并形成八木天線，能夠顯著地增加增益。八木天線包括偶極天 線陣列以及一個或多個寄生元件。相對于裸露(bare)偶極天線，八木天線增加方向性。寄 生元件可包括單個反射器和一個或多個引向器。然而，寄生元件的其他組合是可能的，諸 如一個反射器而沒有引向器或者一個或多個引向器而沒有反射器。根據(jù)一個實施例，反射 器可定位在振子(drivenelement) (RFID標簽)之后，并且可比標簽的操作波長的二分之一 (1/2)稍長；一個或多個引向器放置在振子之前并且比l/2波長稍短。與未更改的RFID天 線相比，寄生更改的RFID天線能夠實現(xiàn)10dBi以上的增益。 參考圖4A，根據(jù)一個實施例，商業(yè)可用"I"型RFID標簽(300)用于圖示寄生更改 的RFID天線400。原始商業(yè)可用的RFID標簽300被用作振子，實質上平行于振子的天線的 縱軸來添加一個反射器402和兩個引向器(404、406)。無需直接連接現(xiàn)有RFID標簽或更改 現(xiàn)有RFID標簽地執(zhí)行更改，并且由此該更改可以有利地是用于定制RFID應用的更改標簽 后制造。在這個示例中，讀取RFID的信號(未示出)將來自圖的底部。在其他實施例中， 附加寄生元件也能夠按照需要而添加。 各種尺寸能夠被用于反射器402和引向器(404、406)的長度。在這個示例中，用 于標簽天線的縱軸和反射器之間的距離(Dl)的尺寸是70毫米，標簽天線的縱軸和引向器 404之間的距離(D2)是55毫米，并且引向器404和引向器406之間的距離(D3)是70毫 米。然而，反射器402和引向器(403、404)能夠被定位在各種距離，所述距離對于RFID標 簽的預期環(huán)境和操作波長而通過實驗確定。例如，在一個實施例中，反射器402能夠被定位 在距縱向天線軸大約50毫米和大約100毫米之間，并且引向器能夠被定位在距縱向天線軸
7大約40毫米和大約100毫米之間。在這個示例中，反射器402的長度(Ll)是158毫米，并 且引向器(404、406)的長度(L2)是140毫米，用于915MHz的操作波長。然而，人們將理解 的是，不同長度能夠被用于不同操作波長，諸如在2. 4GHz工業(yè)、科學和醫(yī)學(ISM)波段中的 那些。如上所述，結合圖4A的實施例給出的這種尺寸將被認為是非限制性的，因為這些值 取決于RFID輻射的波長。 參考圖4B，圖示了一種在確定距離處將寄生元件添加到缺少八木設計的商業(yè)可用 RFID標簽的方式。然而，人們將理解，能夠在確定距離處以其他方式添加寄生元件，諸如單 獨添加的每個元件。人們也將理解，RFID標簽能夠被制造為具有在合適距離處存在的寄生 元件。根據(jù)圖示，一些或所有寄生元件(402、404、406)被附著到基底(backing)材料450， 諸如柔性基底材料。這個基底材料能夠被附著到將要被標記的對象的表面。然后，具有它 的基底材料460的RFID標簽能夠被放置在具有寄生元件的基底材料450的上面。作為選 擇，一些或所有寄生元件能夠被放置在基底材料上并放置在已被附著的RFID標簽之上?；?底材料可有益地包括孔，幫助在基底材料上圍繞現(xiàn)有RFID標簽和它的相關基底材料來定 向寄生元件的布置。 通過利用完全功能的RFID標簽進行的仿真和實驗，已經(jīng)研究了設計。圖5A中示出 了用于圖4A中天線幾何學的仿真的(500、520)以及測量的(510、530)阻抗曲線。阻抗曲線 被示出用于阻抗的實部(520、530)和虛部(500、510)。當與沒有寄生元件的天線相比時，在 引入反射器和一個或多個引向器之后，商業(yè)可用天線的阻抗發(fā)生失真，如圖5B中所示。具 體地，仿真的(550、570)和測量的(560、580)阻抗曲線被示于圖5B中具有虛部(550、560) 和實部曲線(570、580)兩者。如可觀察到的，實和虛阻抗兩者都變化了 5歐姆。
天線應該與用于操作波長的ASIC芯片共軛匹配。在這個示例中，使用915MHz ISM 波段，并且共軛匹配是大約Zs = 30+llOj歐姆，以便提供最大功率轉移。假設芯片阻抗在 整個波段上是常量，可以利用如下公式計算功率反射系數(shù)I S 12 7 —Z
乙/L 、' S
z,. + z.、-
o s s -《1 (公式1) 其中&是天線阻抗，并且Zs是芯片阻抗。能夠計算用于-lOdB回波損耗的帶寬。
對于傳統(tǒng)標簽，Su曲線610示于圖6中。對于Sn，在850MHz到950MHz的帶寬小 于-10dB。仿真天線增益是2. 3dBi。 在一個實施例中，不僅對于最大增益而且對于最大帶寬優(yōu)化具有添加的寄生元件 的標簽設計。用于具有寄生元件的標簽設計(八木標簽)的根據(jù)一個實施例的計算的帶寬 曲線600在圖6中示出。最大仿真增益是8.9dBi，并且仿真圖案在圖7A-7B中示出。圖7A 圖示了對于未更改天線710和未更改天線700在900MHz具有90度Phi的空間中的仿真圖 案。圖7B圖示了對于未更改天線730和未更改天線720在900MHz具有0度Phi的空間中 的仿真圖案。與未更改的設計相比，增益增加超過6dB。 為了實驗性地示范所述方案的有效性，寄生元件被添加到商業(yè)可用標簽，并且讀 取范圍與八木元件相比和不與八木元件相比。在圖8中示出了該設置。使用對于標簽 808(未更改的和更改的兩者)而操作在正確頻率的商業(yè)可用RFID閱讀器802來確定具有 垂直放置在桌上的閱讀器天線的讀取范圍測量。然后RFID標簽808被放置在泡沫板804 上，該泡沫板具有大約2/3波長X 2/3波長的尺寸，其在長底板(benches) 806上被調整，以
8便標簽天線與閱讀器天線的中間在相同水平面。在900MHz波長的特定情況下，2/3X 2/3波 長對應于大約200mmX200mm。在實驗期間具有寄生元件的八木標簽設計的定向和八木天線 的方向性一致。 為了確定標簽范圍性能，使用每秒讀取的標簽讀取率。根據(jù)距閱讀器的距離，標簽 讀取率可從每秒讀取0次到每秒讀取400次進行變化，在這個測量中，在具有每秒讀取50 次的讀取率的范圍的標簽被看作可靠讀取范圍。利用0. 5瓦的閱讀器EIRP，對于未更改商 業(yè)可用"I"型標簽和八木更改版本的讀取范圍分別是1. 05米和2. 20米。因此，利用對商 業(yè)可用RFID標簽的更改，可將最大讀取范圍增加多于兩倍。 進一步的例子總結在表1中。例如，由于當標簽放置在不同材料之上或附近時讀 取性能改變，所以具有大約4/5波長X2/3波長X4/15波長的尺寸的紙板盒以及考慮的各 種內容是松散包裝的衣服、塑料屑(plastic scraps)和金屬屑。在900MHz頻率的特殊情 況下，紙板盒的這種尺寸是大約240mmX 200mmX 80mm。例如，當標簽放置在具有塑料的盒子 上時，與空盒子相比，將發(fā)生讀取范圍超過百分之二十(20%)的減少。由于背景材料的介 電特性和導電特性將影響特性性能，所起這種變化是預期中的。為了實現(xiàn)最小讀取距離，能 夠根據(jù)RFID標簽附近存在的材料來調整寄生元件的距離和數(shù)目。 通過用商業(yè)可用波浪曲線標簽天線(類似于圖3B)代替"I"型商業(yè)可用天線(類 似于圖3A)，也執(zhí)行相同集合的測量。即使波浪曲線設計比原始標簽窄，也利用如在圖4A中 的寄生元件的相同尺寸和配置。波浪曲線型標簽和八木RFID天線的最大讀取范圍分別是 0. 82米和1. 7米，并且讀取范圍被增加。 表1-當頻率是900MHz時、對于各種標簽的讀取范圍、以及它們放置在各種材料組
合上
泡沫空盒子有衣服的有塑料的有金屬的
盒子盒子盒子
"I"標簽1. 05m1. 05m0. 98m0. 92m0. 61m
八木"I"標簽2. 20m1. 85m1. 70m1. 34m1. 08m
波浪曲線標簽0. 92m0. 82m0. 72m0. 7m0. 49m
八木波浪曲線標簽1. 7m1. 61m1. 34m1. 25mlm 為了避免疑惑，表I應用于當頻率是900MHz時的特殊情況，但是應該認為其并不 限制其他頻率的使用。八木天線設計的兩個缺點是較大的尺寸和增加的方向性。為了克服 方向性并避免對RFID標記的對象的定向的擔心，具有八木設計的多個RFID標簽能夠在單 個標記的對象上使用。例如，具有八木設計的兩個RFID標簽能夠彼此垂直定向。在其他實 施例中，具有八木設計的兩個RFID標簽能夠彼此平行定向，但是具有相反的方向性。
9
簡單地轉向圖9，圖示了可根據(jù)本發(fā)明實現(xiàn)的方法。然而，為了簡化說明的目的，該 方法被示出和描述為一系列方塊，應當理解并了解本發(fā)明不限于這些方塊的順序，因為根 據(jù)本發(fā)明，一些方塊可以以與這里示出和描述的順序不同的順序存在。此外，可以并不需要 所有圖示的方塊來實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的方法。 參考圖9，圖示了用于增加RFID標簽的讀取距離的示例性方法900。在910，RFID
標簽附著到表面，諸如標記的對象的表面或RFID標簽的柔性基底材料(例如，RFID標簽的
襯底)的表面。在920，確定寄生元件的數(shù)目以及從RFID標簽的天線到放置寄生元件的距
離。該距離可取決于讀取環(huán)境中(例如，在產(chǎn)品包裝中)高絕緣材料的存在或者標記的對
象所構成的材料(例如，金屬vs.塑料)。在930，寄生元件被添加到確定的位置。 盡管未示出，但是人們將理解的是，多個標簽可被附著到標記的對象的表面。人們
也將理解對于要在相同讀取環(huán)境中使用和要按照相同操作頻率使用的一組標簽、以及用于
該組中的每個標簽的距離，可執(zhí)行動作920 —次。類似地，距離可以是預定的并且不執(zhí)行動
作920。例如，一些或所有寄生元件本身可以在柔性基底材料上可得到，該柔性基底材料允
許容易地添加寄生元件，而不用確定從天線的縱軸到放置寄生元件的正確距離。 這里已通過示例描述了本發(fā)明。為了避免疑惑，這里公開的主題不限于這些示例。
此外，這里描述為"示例性"的任何方面或設計并非必須解釋為比其他方面或設計更優(yōu)或更
有益，也不意味著排除本領域技術人員已知的等價示例性結構和技術。此外，在這個意義
上，術語"包括"、"具有"、"包含"以及其他類似詞用于詳細的說明或權利要求，為了避免疑
惑，這樣的術語意欲以與術語"包括"相似的方式包含全部而作為開放過渡單詞，而不排除
任何附加或其他元件。 此外，人們將理解對于各種操作波長的參考僅僅是示例性的，并且其他波帶當遵 照本地無線電通信規(guī)則時允許被使用。
10
權利要求
一種射頻識別(RFID)標記的對象，包括對象；附著到該對象的第一RFID標簽，該第一RFID標簽具有天線和通信地耦合到該天線的RFID專用集成電路(ASIC)，該RFID標簽以操作波長操作，該天線具有縱軸；以及與第一RFID標簽相關的一個或多個寄生元件，所述一個或多個寄生元件實質上平行于第一RFID標簽的天線軸。
2. 如權利要求1所述的標記的對象，其中所述一個或多個寄生元件包括反射器。
3. 如權利要求2所述的標記的對象，其中所述一個或多個寄生元件包括一個或多個引向器，與一個或多個引向器相比該反射器在天線的相對側上。
4. 如權利要求3所述的標記的對象，其中該反射器位于距天線軸大約與操作頻率相關的波長的六分之一和大約波長的三分之一之間，并且至少一個引向器位于距天線軸大約波長的十五分之二和波長的三分之一之間。
5. 如權利要求3所述的標記的對象，其中該反射器比操作波長的一半稍長，并且所述一個或多個引向器比操作波長的一半稍短。
6. 如權利要求1所述的標記的對象，還包括附著到對象的第二 RFID標簽，該第二 RFID標簽具有天線、和通信地耦合到該天線的RFID專用集成電路(ASIC)，該天線具有縱軸；以及與該第二 RFID標簽相關的一個或多個寄生元件，所述一個或多個寄生元件實質上平行于第二 RFID標簽的天線軸，并且關于和與第一 RFID標簽相關的一個或多個寄生元件不同的方向性被定向。
7. 如權利要求6所述的標記的對象，其中該第一標簽的天線軸實質上與該第二標簽的天線軸垂直。
8. 如權利要求1所述的標記的對象，其中該第一 RFID標簽是無源RFID標簽。
9. 如權利要求l所述的標記的對象，其中該特定波長是處于超高頻(UHF)波段中。
10. —種用于增加無源射頻識別(RFID)標簽的讀取距離的方法，該方法包括將無源RFID標簽附著到表面，該RFID標簽具有天線，該天線具有縱軸；以及在極接近天線處添加一個或多個寄生元件，所述一個或多個元件本質上平行于RFID標簽的天線軸。
11. 如權利要求10所述的方法，其中將RFID標簽附著到表面的步驟包括將RFID標簽附著到對象的表面，并且其中在極接近天線處添加一個或多個寄生元件的步驟包括將寄生元件附著到對象的表面。
12. 如權利要求IO所述的方法，其中在極接近天線處添加一個或多個寄生元件的步驟包括將寄生元件附著到RFID標簽的基底材料。
13. 如權利要求IO所述的方法，其中在極接近天線處添加一個或多個寄生元件的步驟包括附著反射器和一個或多個引向器，該反射器附著在與所述一個或多個引向器相比的天線軸的相對側上。
14. 如權利要求IO所述的方法，其中在極接近天線處添加一個或多個寄生元件的步驟包括確定從天線軸到放置所述一個或多個寄生元件中的每個的距離。
15. —種射頻識別(RFID)系統(tǒng)，包括具有操作波長的多個RFID標簽，每個RFID標簽包括RFID天線，該天線具有縱軸；專用集成芯片(ASIC)，該ASIC可操作以從RFID天線接收信號；以及在極接近天線處的一個或多個寄生元件，所述寄生元件實質上平行于縱向天線軸；禾口RFID標簽閱讀器，可操作以發(fā)送并接收實質上等價于所述多個RFID標簽的操作波長的射頻能量。
16. 如權利要求15所述的系統(tǒng)，其中所述一個或多個寄生元件包括反射器和一個或多個引向器。
17. 如權利要求16所述的系統(tǒng)，其中該反射器比操作波長的一半稍長，并且所述一個或多個引向器的至少一個比操作波長的一半稍短。
18. 如權利要求16所述的系統(tǒng)，其中該反射器在與所述一個或多個引向器相比的天線軸的相對側上。
19. 如權利要求15所述的系統(tǒng)，其中所述RFID天線和ASIC是不包括所述一個或多個寄生元件的商業(yè)可用RFID標簽。
20. 如權利要求15所述的系統(tǒng)，其中該操作波長處于工業(yè)、科學及醫(yī)學(ISM)波段中。
全文摘要
提供一種對射頻識別(RFID)標簽天線的非普遍的更改，其能夠加倍標簽的讀取范圍距離。以合適的分隔添加諸如反射器和一個或多個引向器的寄生元件以形成八木天線。結果，增加了天線的增益，并且從而也增加了RFID標簽的讀取范圍。能夠實現(xiàn)標簽天線的增益，而無需直接連接到現(xiàn)有RFID標簽或更改現(xiàn)有RFID標簽。然而，由于增加了方向性，所以多個RFID標簽能夠被附著到對象，使得能夠從多個方向讀取標記的對象。
文檔編號E21B43/013GK101784750SQ200880019061
公開日2010年7月21日 申請日期2008年6月3日 優(yōu)先權日2007年6月7日
發(fā)明者穆樂思, 鄭智豪 申請人:香港科技大學