專利名稱：用于發(fā)射穿過射頻屏障的射頻能量的波導的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電子識別系統(tǒng)。本發(fā)明具體涉及的是與間隔裝置、運送裝置和用于識別的多種物件的容器有關(guān)并用于這些系統(tǒng)的射頻(RF)波導。本發(fā)明還涉及要被電子識別的物件的布局及相關(guān)的方法。
含有查詢器或讀取器和多個收發(fā)機的電子識別系統(tǒng)是本領(lǐng)域人員所公知的。在使用中，查詢器向要被識別和讀取的收發(fā)機發(fā)射RF激勵或查詢信號。該收發(fā)機可以利用激勵信號中的能量向構(gòu)成收發(fā)機一部分的本機電路供電。然后收發(fā)機通過向查詢器發(fā)送包括識別碼在內(nèi)的應(yīng)答信號，來對上述信號進行應(yīng)答。查詢器接收該應(yīng)答信號，并讀出識別碼。所讀出的識別碼用于識別收發(fā)機及安裝該收發(fā)機的物件或容器。
當系統(tǒng)與堆疊的或其它布局形式的物件一起使用時，該物件可在查詢器與安裝在該物件或其它搬運機上的收發(fā)機之間形成阻擋物。例如，在一種應(yīng)用中，運送裝有軟飲料之類的液體的容器(罐或瓶)的板條箱可各自帶有形成識別系統(tǒng)一部分的收發(fā)機。如果這些板條箱疊在一起，形成RF屏障的容器(激勵信號不能通過該屏障傳播去激勵或查詢在屏障另一側(cè)的收發(fā)機。液體反射或吸收能量，而金屬罐則反射能量。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種間隔裝置、物件的布局及其相關(guān)的方法，通過它們可以至少克服上述缺陷。
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種包括用于無線電波的波導的用于貨物或物件的間隔裝置。該間隔裝置可包括一主體，在主體上或主體內(nèi)安裝有波導。
該主體可包括用于貨物的運送裝置諸如貨盤。另外，該主體可包括盛裝貨物的容器。該容器可以是板條箱。
波導可以是具有特征阻抗并包括分隔開的第一和第二側(cè)壁的平面波導。波導可包括一天線，最好是其天線阻抗由側(cè)壁確定的縫隙天線，且波導的特征阻抗最好接近天線阻抗。這可以通過用合適的電介質(zhì)如油填入波導來實現(xiàn)，從而可比例如天線與用空氣填充的波導之間的阻抗匹配更好。
但是，在優(yōu)選的實施例中，阻抗匹配裝置可設(shè)置在緊靠著縫隙天線的波導中。這種阻抗匹配裝置可包括四分之一波長變換器，其包括具有合適的相對介電常數(shù)的電介質(zhì)材料。通常這種材料是樹脂的或塑料的材料。波導的其余部分可以用空氣填充。
射頻(RF)電子識別系統(tǒng)的收發(fā)機可以設(shè)置在波導中，或設(shè)置在合適大小的縫隙中并設(shè)置在所述側(cè)壁之一上。
第一所述側(cè)壁可包括周邊橫向延伸的唇狀部分。
第二所述側(cè)壁可包括從第一所述側(cè)壁的唇狀部分伸出的周邊橫向延伸的唇狀部分。而縫隙天線可以在唇狀部分之間限定。
在容器的情況下，波導可以交錯地設(shè)置在容器的底部區(qū)域和頂部區(qū)域。
容器的塑料主體本身可以永久性地安裝在第一側(cè)壁的唇狀部分或第二側(cè)壁的唇狀部分之間。在其它實施例中，塑料主體可以按可取下的方式裝入唇狀部分內(nèi)，從而使波導實際上用作運送裝置或容器的蓋子。
另外包括在本發(fā)明范圍內(nèi)的還有被分隔開物件的布局，這些物件中的至少一些物件每一個均包括射頻識別系統(tǒng)的收發(fā)機，所述布局包括至少一個波導，其至少部分地延伸穿過該布局以在收發(fā)機和系統(tǒng)的讀取器之間引導射頻能量。
物件可以安排成具有平行的行和列的陣列。
本發(fā)明的范圍還包括一種安置多個物件的方法，每個物件包括射頻電子識別系統(tǒng)的收發(fā)機，該方法包括如下步驟在布局中安排物件；和形成用于延伸穿過至少部分布局的射頻能量的波導，用于在至少一些收發(fā)機和系統(tǒng)的讀取器之間引導射頻能量。
本發(fā)明的范圍還包括一種識別多個物件的方法，每個物件包括射頻電子識別系統(tǒng)的收發(fā)機，另外還包括一用于收發(fā)機的讀取器，該方法包括如下步驟在布局中安排物件；使讀取器發(fā)送的信號由波導引導向至少一些收發(fā)機；和使來自收發(fā)機的應(yīng)答信號通過波導引導向讀取器。
下面將參考附圖以示例的方式進一步說明本發(fā)明，附圖中

圖1是已知的RF電子識別系統(tǒng)的方框圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的堆疊的板條箱的三維陣列的示意側(cè)視圖，其布置成可使射頻波和能量傳播入并穿過所述陣列；圖3是板條箱的波導部分的示意性透視圖；圖4是圖3中沿Ⅳ線的剖視圖；圖5是圖3中沿Ⅴ線的剖視圖；圖6是波導部分另一實施例的平面圖7是根據(jù)本發(fā)明的貨盤的部分剖切的側(cè)視圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明的堆疊并用間隔裝置布置的三維陣列的側(cè)視圖，以使得射頻波和能量傳播穿過所述陣列。
圖1所示為公知的電子射頻(RF)識別系統(tǒng)10。
該系統(tǒng)包括一查詢器或讀取器12和多個無源RF收發(fā)機14．1-14．n。在使用中，收發(fā)機被安裝在要識別的物件或物品如板條箱16．1-16．n上(如圖2所示)。下面將進行說明。
通過從查詢器發(fā)射RF激勵信號15識別物件。信號的頻率優(yōu)選高于100MHz，典型地在600MHz到4GHz之間。每個收發(fā)機接收傳播的激勵信號，利用信號中的能量向集成在芯片26上的本機電路供電，該芯片構(gòu)成了收發(fā)機的一部分，然后通過向查詢器發(fā)送包括收發(fā)機識別碼特征在內(nèi)的應(yīng)答信號來對該激勵信號作出響應(yīng)。查詢器接收該反方向傳播的應(yīng)答信號，然后讀出識別碼。該碼被查詢器用于識別收發(fā)機和安裝該收發(fā)機的物件。盡管上面引用了利用反向散射技術(shù)的無源收發(fā)機作為例子，但是本發(fā)明也可以采用其它類型的無源收發(fā)機及有源收發(fā)機。
如上面參考圖2所描述的，被識別的物件可以是板條箱，它們各自具有多個裝有軟飲料22的容器20(如瓶子)。在常規(guī)的系統(tǒng)中，象收發(fā)機14．1這樣的具有天線24和芯片26(如圖1所示)的收發(fā)機安裝在底板28上，該底板28安裝在常規(guī)的板條箱的底部區(qū)域。如果這種常規(guī)的板條箱以常規(guī)的方式堆疊在一起，則瓶子中的液體將形成對激勵或查詢信號的RF屏障，信號15被液體所吸收。
但是，如圖2所示，根據(jù)本發(fā)明的板條箱16．1與其它的已知板條箱一樣，限定了用于盛裝象瓶子20這樣的物品的區(qū)域18。板條箱16．1還包括含有用于RF信號15的波導28．1的間隔裝置。波導28．1是平面波導，包括兩個平行的金屬板30和32，分別具有外圍橫向延伸的唇狀部分34和36。該唇狀部分限定了縫隙天線38(在圖5中也已示出)，其天線阻抗為ZA，其中ZA=RA+jXA；(jXA≌0)RA=(b/a)Zofs其中b是縫隙38的高度；a是波導的長度；和Zofs是自由空間的特征阻抗。
波導28．1最好是方形的，以便a和b在圖4所示的方向X和Y上都一樣。波導28．1還包括四分之一波長變換器，其形式為由具有合適的相對介電常數(shù)的介電材料構(gòu)成的主體40。主體40以方形環(huán)(最好如圖4中所示出的那樣)的形式，位于板30和32之間并沿著其外圍延伸。主體40的寬度w是激勵信號15的波長的四分之一。板之間的區(qū)域的其余部分42填充有空氣。本領(lǐng)域的技術(shù)人員都能理解，當縫隙天線阻抗與自由空間阻抗接近時，變換器40不是必需的。
與板條箱16．1相關(guān)的收發(fā)機14．1設(shè)置在頂板30所限定的對角方向延伸的縫隙44中，如圖3和5所示。這種縫隙將使收發(fā)機從圖4所示的方向X和Y耦合。在其它的實施例中，芯片26的輸入27電連接(電流方式或電容性方式)在頂板30和底板32之間。
λ/4(四分之一波長)變換器40的作用是改善天線阻抗與填入波導的空氣的特征阻抗Zo之間的匹配。利用下列公式Z0=Zof3×ZA;]]>和Zoλ/4=Zofs/ϵrλ/4]]>其中Zoλ/4=λ/4變換器的特征阻抗；Zofs=自由空間特征阻抗；ZA=天線的阻抗=(b/a)Zofs；和
εrλ/4=主體40材料的相對介電常數(shù)；可以看出，通過選擇合適的主體材料40，可以實現(xiàn)匹配。
參考圖2，有了這種匹配，信號15將能夠傳播通過波導28．1到達收發(fā)機，諸如圖3中縫隙4中的收發(fā)機14．1。反向散射的能量也將能夠從收發(fā)機經(jīng)波導傳播至讀取器12。此外，因為物件被安排在由平行的行17．1-17．3和列19．1-19．3構(gòu)成的三維陣列中，其中一列中相鄰的物件被波導所間隔開，信號也將能夠通過相鄰的和相似的波導28．2，28．3以及延伸至該頁中并且對齊的其它波導(未示出)傳播，從而例如板條箱16．4上的收發(fā)機可以類似地被讀取。
在圖6中，顯示了波導28的一個實施例，其中在頂板30中設(shè)置了多個在對角方向延伸的縫隙44。這些縫隙用于使如上所述安裝在瓶子20上或板條箱上的收發(fā)機發(fā)出的能量以及發(fā)往該收發(fā)機的能量通過。
波導可以形成或組成板箱16．1的永久部分。在另一實施例中，其可以是基底或蓋子形式，板條箱的塑料主體以可取下的方式裝入其中，并且貼合地裝入橫向延伸的唇狀部分34或36之間。
在圖7中，顯示了根據(jù)本發(fā)明的支撐在地面51上的貨盤50．1和50．2。每個貨盤包括如前所述或定義的常規(guī)的木料主體52和波導28。該波導被用于使來自讀取器的RF能量15在讀取器12和分別位于常規(guī)板條箱116．1-116．3上的收發(fā)機14．1至14．3之間傳播。
圖7中的貨盤50．2包括如圖6所示的多個縫隙44，用于在上述安裝在瓶子20．7-20．12上的收發(fā)機14．4-14．9之間漏過能量。
如圖8所示，在波導的另一個實施例中，可形成間隔裝置60．1-60．9或類似的用在兩個相鄰的常規(guī)物件如常規(guī)的板條箱116．1和116．2之間。波導可以是上述種類的結(jié)構(gòu)。在另一個實施例中，每個間隔裝置可包括由第一介電材料構(gòu)成的填充有第二介電材料66(如油)的容器64形式的波導。此外，收發(fā)機可以安裝在波導中，如收發(fā)機14．1和波導60．1所示的那樣。在其它的情況下，收發(fā)機可以安裝在板條箱上，如收發(fā)機14．5和板條箱116．5所示的那樣。盡管間隔裝置如圖所示在一列中相鄰的物件之間，它們也可以或者交錯地設(shè)置在一行中相鄰的物件之間。
應(yīng)當理解在根據(jù)本發(fā)明的裝置和方法的細節(jié)上可以作出各種修改變化，而其仍屬于后附權(quán)利要求的精神和范圍。
權(quán)利要求
1．一種用于物品的間隔裝置，包括用于射頻波的波導。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的間隔裝置，包括一主體，在該主體上或其內(nèi)部安裝有波導。
3．根據(jù)權(quán)利要求2的間隔裝置，其中所述主體包括物品的運送裝置。
4．根據(jù)權(quán)利要求2的間隔裝置，其中所述主體包括物品的容器。
5．根據(jù)權(quán)利要求4的間隔裝置，其中所述容器是板條箱。
6．根據(jù)權(quán)利要求2的間隔裝置，其中所述主體包括貨盤。
7．根據(jù)前述權(quán)利要求任一項的間隔裝置，其中所述波導是具有特征阻抗的平面波導，并包括間隔開的第一和第二側(cè)壁。
8．根據(jù)權(quán)利要求7的間隔裝置，其中所述側(cè)壁限定了具有天線組抗的縫隙天線。
9．根據(jù)權(quán)利要求8的間隔裝置，其中所述波導的特性阻抗接近于所述天線阻抗。
10．根據(jù)權(quán)利要求8的間隔裝置，包括阻抗匹配裝置，用于將天線阻抗與特征阻抗相匹配。
11．根據(jù)權(quán)利要求10的間隔裝置，其中所述阻抗匹配裝置包括四分之一波長變換器，其包括具有合適的相對介電常數(shù)的介電材料。
12．根據(jù)前述權(quán)利要求任一項的間隔裝置，包括一射頻(RF)電子識別系統(tǒng)的收發(fā)機。
13．根據(jù)權(quán)利要求8-12任一項的間隔裝置，其中所述第一側(cè)壁包括第一橫向延伸的唇狀部分；所述第二側(cè)壁包括第二橫向延伸的唇狀部分，所述縫隙天線限定在唇狀部分之間。
14．根據(jù)權(quán)利要求13的間隔裝置，其中所述間隔裝置的主體以可取下的方式裝入第一和第二唇狀部分之一中。
15．一種分開物件的布局，至少所述物件中的一些物件的每一個包括射頻識別系統(tǒng)的收發(fā)機，所述布局包括至少一個波導，其至少部分地延伸穿過該布局以在收發(fā)機和系統(tǒng)的讀取器之間引導射頻能量。
16．根據(jù)權(quán)利要求15的布局，其中所述物件被設(shè)置為具有平行的行和列的陣列。
17．一種安置多個物件的方法，每個物件包括射頻電子識別系統(tǒng)的收發(fā)機，該方法包括如下步驟在布局中安排物件；和形成用于延伸穿過至少部分布局的射頻能量的波導，用于在至少一些收發(fā)機和系統(tǒng)的讀取器之間引導射頻能量。
18．一種識別多個物件的方法，每個物件包括射頻電子識別系統(tǒng)的收發(fā)機，另外還包括一用于收發(fā)機的讀取器，該方法包括如下步驟在布局中安置物件；使讀取器發(fā)送的信號由波導引導向至少一些收發(fā)機；和使來自收發(fā)機的應(yīng)答信號通過波導引導向所述讀取器。
全文摘要
一種用于物件的間隔裝置,包括用于射頻信號的波導28.1和板條箱16.1或貨盤。當在一陣列中的物件16.1—16.9被這種波導間隔開時,來自RF電子識別系統(tǒng)10的查詢器12的信號經(jīng)過波導被引導至物件上安裝的系統(tǒng)的收發(fā)機14.1—14.9。來自收發(fā)機的應(yīng)答信號類似地在相反方向上引導,從而可以讀取收發(fā)機。根據(jù)本發(fā)明的間隔裝置、布局及方法可消除現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)中RF屏障所帶來的問題。
文檔編號G06K19/077GK1282153SQ00121458
公開日2001年1月31日 申請日期2000年7月24日 優(yōu)先權(quán)日1999年7月22日
發(fā)明者約翰·戴維·克魯格, 克里斯托弗·戈登·杰維斯·特納, 安德里斯·彼得勒斯·克龍杰·福里, 赫爾曼·彼得斯 申請人:休普傳感器控股有限責任公司