專利名稱：利用圓極化天線的rfid系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用圓極化天線的RFID(Radio Frequency Identification 無 線射頻識(shí)別)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
為了便于顧客使用，現(xiàn)開發(fā)并設(shè)置有自動(dòng)信息檢索系統(tǒng)、自動(dòng)柜員機(jī)、自動(dòng)售票機(jī) 以及自動(dòng)售貨機(jī)等很多種類的信息亭(Kiosk)。最近這樣的信息亭上具有RFID系統(tǒng)，從而提供了很多方便。例如，確認(rèn)使用信息 亭的顧客，并只對(duì)經(jīng)過確認(rèn)的顧客提供特定的附加服務(wù)等。上述設(shè)置有RFID系統(tǒng)的信息亭，該信息亭具有閱讀器以及多個(gè)閱讀器天線。而且 對(duì)于使用信息亭的顧客發(fā)放儲(chǔ)存有顧客信息的電子標(biāo)簽。當(dāng)收到電子標(biāo)簽的顧客使用信息亭時(shí)，上述閱讀器通過上述閱讀器天線，讀出顧 客攜帶的電子標(biāo)簽上所儲(chǔ)存的顧客信息，并利用讀出的顧客信息判斷顧客，從而提供特定 于該顧客的規(guī)定附加服務(wù)。然而，上述電子標(biāo)簽為了識(shí)別使用信息亭的顧客所攜帶的電子標(biāo)簽，不管有無顧 客，都通過閱讀器天線持續(xù)發(fā)射電磁波，因此存在消耗不必要的電力等問題。另外，上述閱讀器天線一般附著在信息亭的前面，從而識(shí)別顧客攜帶的電子標(biāo)簽。當(dāng)顧客將電子標(biāo)簽攜帶在身體的前方部位時(shí)，上述閱讀器容易通過上述閱讀器天 線讀出顧客攜帶的電子標(biāo)簽上儲(chǔ)存的顧客信息。然而，顧客并不一定將電子標(biāo)簽攜帶在身體的前方部位，還經(jīng)常攜帶在后褲兜或 腿的下部位等，此時(shí)閱讀器無法準(zhǔn)確識(shí)別電子標(biāo)簽而無法從電子標(biāo)簽讀出顧客信息，從而 無法向顧客提供特定的附加服務(wù)。當(dāng)增加從上閱讀器天線上發(fā)射的電力時(shí)，即使顧客將電子標(biāo)簽攜帶在后褲兜或腿 的下部位，也能準(zhǔn)確識(shí)別電子標(biāo)簽，并讀出儲(chǔ)存的顧客信息。然而，當(dāng)增加從上閱讀器天線上發(fā)射的電力時(shí)，閱讀器不僅識(shí)別正在使用信息亭 的顧客的電子標(biāo)簽，而且還會(huì)識(shí)別在使用信息亭的顧客后面等待的顧客的電子標(biāo)簽，從而 可能會(huì)進(jìn)行錯(cuò)誤動(dòng)作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種利用圓極化天線(Circular Polarized Antenna)的RFID系統(tǒng)， 其所要解決的技術(shù)問題是，檢測(cè)出顧客是否為了使用信息亭而接近到設(shè)定距離以內(nèi)，并且 只有當(dāng)顧客接近到設(shè)定距離以內(nèi)時(shí)，才通過天線發(fā)射電磁波，從而可降低不必要的電力消
^^ ο另外，本發(fā)明提供一種利用圓極化天線的RFID系統(tǒng)，不管顧客將電子標(biāo)簽攜帶在 什么部位，閱讀器都能夠準(zhǔn)確識(shí)別電子標(biāo)簽，并讀出電子標(biāo)簽上儲(chǔ)存的顧客信息。另外，本發(fā)明提供一種利用圓極化天線的RFID系統(tǒng)，其將具有圓極化(CircularPolarized)特性的天線作為閱讀器天線使用，從而能夠與用戶攜帶的電子標(biāo)簽的方向無關(guān) 地維持優(yōu)秀的電子標(biāo)簽識(shí)別功能。另外，本發(fā)明提供一種利用其識(shí)別范圍為Im 2m的作為近距離識(shí)別用的接近裝 置，以及幾乎不會(huì)發(fā)生等待的顧客所攜帶的電子標(biāo)簽干涉現(xiàn)象的圓極化天線的RFID系統(tǒng)。本發(fā)明一實(shí)施例的利用圓極化天線的RFID系統(tǒng)，其包括接近傳感器，其設(shè)置在 信息亭，用于感應(yīng)是否有顧客接近；顧客檢測(cè)部，其通過上述接近傳感器的感應(yīng)信號(hào)，檢測(cè) 是否有顧客接近；服務(wù)器，當(dāng)上述顧客檢測(cè)部檢測(cè)出有顧客接近時(shí)，其請(qǐng)求提供顧客信息， 并依據(jù)顧客信息提供服務(wù)；閱讀器，當(dāng)上述服務(wù)器請(qǐng)求提供顧客信息時(shí)，其通過多個(gè)閱讀器 天線發(fā)射電磁波，從而識(shí)別電子標(biāo)簽，并讀出儲(chǔ)存在所識(shí)別的電子標(biāo)簽上的顧客信息，提供 給上述服務(wù)器。根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，上述多個(gè)閱讀器天線包括第一閱讀器天線及第二閱讀 器天線，其分別設(shè)置在信息亭主體的上部及中部；第三閱讀器天線，其設(shè)置在使用上述信息 亭的顧客所站立的地面的后方鄰近位置。根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，上述第三閱讀器天線，可向信息亭主體方向傾斜地發(fā)射 電磁波。根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，其特征在于，以垂直線為基準(zhǔn)時(shí)，上述電磁波的發(fā)射傾斜 角度處于10° 30°范圍。根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，其特征在于，上述第三閱讀器天線由形成2X2陣列的多 個(gè)圓極化天線構(gòu)成，而上述多個(gè)圓極化天線中，配置在離信息亭近的位置的圓極化天線和 配置在離信息亭遠(yuǎn)的位置的圓極化天線具有不同相位。根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，其特征在于，施加至上述形成2X2陣列的多個(gè)圓極化天 線的信號(hào)相位延遲量為，以信息亭主體為基準(zhǔn)，位于后方的兩個(gè)圓極化天線為0°，而位于 前方的2個(gè)圓極化天線為-45° -65°。本發(fā)明的利用圓極化天線的RFID系統(tǒng)，利用接近傳感器檢測(cè)顧客是否為了使用 信息亭而接近，并且只有當(dāng)有顧客接近時(shí)，閱讀器才通過閱讀器天線發(fā)射電磁波，從而可降 低不必要的電力消耗。另外，除了在信息亭主體之外，在使用信息亭的顧客所站立的地面的后方鄰近位 置也設(shè)置閱讀器天線，并以約20°左右的傾斜角度向顧客方向發(fā)射電磁波，從而不管顧客 將電子標(biāo)簽攜帶在什么部位，都能夠準(zhǔn)確識(shí)別其電子標(biāo)簽，并讀出顧客信息。


圖1為通常的信息亭上設(shè)置閱讀器天線以及閱讀器狀態(tài)的簡(jiǎn)單示意圖。圖2為表示本發(fā)明的RFID系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的電路圖。圖3為將本發(fā)明的RFID系統(tǒng)設(shè)置在信息亭上的理想實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為在本發(fā)明的RFID系統(tǒng)中，第一閱讀器天線、第二閱讀器天線以及第三閱讀 器天線所發(fā)射的電磁波的發(fā)射形態(tài)示意圖。圖5為在本發(fā)明的RFID系統(tǒng)中，第三閱讀器天線的平面示意圖。圖6為在本發(fā)明的RFID系統(tǒng)中，測(cè)量第三閱讀器天線所發(fā)射的電磁波的三維發(fā)射 形態(tài)的圖表。
圖7為在本發(fā)明的RFID系統(tǒng)中，測(cè)量第三閱讀器天線的軸比特性的示意圖。圖8a至圖8c為在本發(fā)明的RFID系統(tǒng)中，對(duì)第三閱讀器天線所發(fā)射的電磁波的E 場(chǎng)強(qiáng)，按照各個(gè)位置進(jìn)行測(cè)量的示意圖。
具體實(shí)施例方式以下參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明，以便更簡(jiǎn)單明了地說明本發(fā)明的 原理和概念，但本發(fā)明并不限定于后述的實(shí)施例。并且，只提供便于基本理解本發(fā)明的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)示意圖，供本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員 理解并實(shí)施本發(fā)明的各種實(shí)施方式。圖1為通常的信息亭上設(shè)置閱讀器天線以及閱讀器狀態(tài)的簡(jiǎn)單示意圖，其中，符 號(hào)100為信息亭主體，在上述信息亭主體100的上部設(shè)置有多個(gè)閱讀器天線110a、110b、 110c，在中部設(shè)置有多個(gè)閱讀器天線120a、120b、120c，上述信息亭主體100的下部配置有 閱讀器130。由此設(shè)置在信息亭主體100的RFID系統(tǒng)，由閱讀器130生成規(guī)定頻率的信號(hào)，其 生成的規(guī)定頻率的信號(hào)被提供給多個(gè)閱讀器天線110a、110b、110c、120a、120b、120c。由此，上述多個(gè)閱讀器天線110a、110b、110c、120a、120b、120c，根據(jù)上述閱讀器 130所提供的信號(hào)，向前方發(fā)射電磁波。此時(shí)，當(dāng)攜帶電子標(biāo)簽的顧客，為了使用信息亭而進(jìn)入信息亭主體100的規(guī)定距 離內(nèi)時(shí)，電子標(biāo)簽識(shí)別上述多個(gè)閱讀器天線110a、110b、110c、120a、120b、120c所發(fā)射的電 磁波，閱讀器130與電子標(biāo)簽之間相互進(jìn)行通信，從而閱讀器130能夠讀出儲(chǔ)存在電子標(biāo)簽 上的顧客信息。其中，閱讀器130和電子標(biāo)簽進(jìn)行通信并讀出儲(chǔ)存在電子標(biāo)簽上的顧客信息的動(dòng) 作屬于現(xiàn)有技術(shù)中的動(dòng)作方式，因此具體動(dòng)作在此省略。上述RFID系統(tǒng)，當(dāng)顧客將電子標(biāo)簽攜帶在身體前方部位時(shí)，上述閱讀器130通過 上述閱讀器天線110a、110b、110c、120a、120b、120c，與顧客攜帶的電子標(biāo)簽進(jìn)行通信，從而 能夠容易地讀出儲(chǔ)存在電子標(biāo)簽上的顧客信息。然而，顧客并不一定將電子標(biāo)簽攜帶在身體前方部位，也有可能攜帶在上述多個(gè) 閱讀器天線110a、110b、110c、120a、120b、120c所發(fā)射的電磁波無法到達(dá)的死角部位，例如 后褲兜或腿下部位等。此時(shí)，閱讀器130無法準(zhǔn)確識(shí)別電子標(biāo)簽，從而無法從電子標(biāo)簽讀出
顧客信息。圖2為表示本發(fā)明的RFID系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的電路圖。其中，符號(hào)200為接近傳感器，上 述接近傳感器200設(shè)置在信息亭，對(duì)進(jìn)入信息亭的設(shè)定距離以內(nèi)的顧客進(jìn)行檢測(cè)，并發(fā)出 檢測(cè)信號(hào)。符號(hào)210為顧客檢測(cè)部，上述顧客檢測(cè)部210根據(jù)上述接近傳感器200的輸出信 號(hào)，檢測(cè)出在信息亭的設(shè)定距離以內(nèi)是否有顧客接近。符號(hào)220為服務(wù)器，其進(jìn)行控制，當(dāng)上述顧客檢測(cè)部210檢測(cè)出顧客接近時(shí)，上述 服務(wù)器220請(qǐng)求提供顧客信息，并根據(jù)顧客信息提供規(guī)定服務(wù)。符號(hào)230為閱讀器，上述閱讀器230設(shè)置在信息亭主體內(nèi)。當(dāng)上述服務(wù)器220請(qǐng) 求提供顧客信息時(shí)，上述閱讀器230通過多個(gè)閱讀器天線發(fā)射電磁波，從而識(shí)別電子標(biāo)簽，并讀出儲(chǔ)存在所識(shí)別的電子標(biāo)簽上的顧客信息而提供給上述服務(wù)器220。具有上述結(jié)構(gòu)的本發(fā)明的RFID系統(tǒng)中，接近傳感器200檢測(cè)為了使用信息亭而接 近的顧客的接近，而顧客檢測(cè)部210根據(jù)接近傳感器200的檢測(cè)信號(hào)，判斷是否檢測(cè)出了顧客。當(dāng)上述顧客檢測(cè)部210檢測(cè)出有顧客時(shí)，服務(wù)器220根據(jù)顧客檢測(cè)部210的檢測(cè) 信號(hào)，控制閱讀器230讀出顧客信息。閱讀器230通過多個(gè)天線發(fā)射電磁波，并判斷識(shí)別顧客攜帶的電子標(biāo)簽與否。此時(shí)，當(dāng)攜帶電子標(biāo)簽的顧客位于設(shè)定距離以內(nèi)時(shí)，上述閱讀器230識(shí)別電子標(biāo) 簽，并與經(jīng)識(shí)別的電子標(biāo)簽進(jìn)行通信，讀出儲(chǔ)存在電子標(biāo)簽上的顧客信息。閱讀器230將讀 出的顧客信息傳遞給服務(wù)器220，由服務(wù)器220確認(rèn)顧客信息，并當(dāng)存在對(duì)相應(yīng)顧客的專門 附加服務(wù)時(shí)，提供該附加服務(wù)。本發(fā)明的上述RFID系統(tǒng)，利用接近傳感器200檢測(cè)顧客的接近，并當(dāng)檢測(cè)出有顧 客接近時(shí)，使閱讀器230通過多個(gè)閱讀器天線發(fā)射電磁波。因此，如果沒有顧客接近時(shí)，RFID系統(tǒng)不會(huì)發(fā)射電磁波，從而可降低由此引起的不 必要的電力消耗。圖3為將本發(fā)明的RFID系統(tǒng)設(shè)置在信息亭上的理想實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。其中， 符號(hào)300為信息亭主體，多個(gè)閱讀器天線310a、310b、310c組成的第一閱讀器天線310設(shè)置 在上述信息亭主體300的上部，而多個(gè)閱讀器天線320a、320b、320c組成的第二閱讀器天線 320設(shè)置在上述信息亭主體300的中部，閱讀器230內(nèi)置于上述信息亭主體300的下部內(nèi) 側(cè)。另外，在使用信息亭的顧客所站立的地面的后方鄰近位置，設(shè)置多個(gè)圓極化天線 330a、330b、330c、330d，由此設(shè)置向信息亭主體300方向傾斜地發(fā)射電磁波的第三閱讀器 天線330。當(dāng)具有上述結(jié)構(gòu)的本發(fā)明的RFID系統(tǒng)識(shí)別出顧客攜帶的電子標(biāo)簽時(shí)，由閱讀器 230生成規(guī)定頻率的信號(hào)，所生成的規(guī)定頻率的信號(hào)被施加至第一閱讀器天線310、第二閱 讀器天線320以及第三閱讀器天線330，由此第一閱讀器天線310、第二閱讀器天線320以 及第三閱讀器天線330發(fā)射電磁波，來識(shí)別顧客攜帶的電子標(biāo)簽，并讀出識(shí)別的電子標(biāo)簽 上儲(chǔ)存的顧客信息。此時(shí)，應(yīng)當(dāng)僅對(duì)當(dāng)前使用信息亭的顧客所攜帶的電子標(biāo)簽進(jìn)行識(shí)別并讀出顧客信 息，而不應(yīng)識(shí)別在當(dāng)前使用信息亭的顧客后面等待使用信息亭的顧客的電子標(biāo)簽。為此，第一閱讀器天線310、第二閱讀器天線320以及第三閱讀器天線330發(fā)射的 電磁波將被限制。圖4為，當(dāng)顧客位于信息亭主體300前面時(shí)，第一閱讀器天線310、第二閱讀器天線 以及第三閱讀器天線330所發(fā)射的電磁波形態(tài)的示意圖。參照?qǐng)D4，當(dāng)多個(gè)顧客位于信息亭 主體300前面時(shí)，設(shè)置在信息亭主體300的第一閱讀器天線310和第二閱讀器天線320，向 顧客發(fā)射電磁波，從而可識(shí)別在顧客身體前面攜帶的電子標(biāo)簽。另外，設(shè)置在顧客站立地面的后方鄰近位置的第三閱讀器天線330，以垂直線為基 準(zhǔn)，向信息亭主體300方向傾斜約10° 30°左右發(fā)射電磁波。因此，上述第三閱讀器天 線330可識(shí)別使用信息亭顧客在下半身以及臀部位置處攜帶的電子標(biāo)簽。
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為此，在本發(fā)明中，作為第三閱讀器天線330，使用圓極化天線330a、330b、330c、 330d。圖5為在本發(fā)明的RFID系統(tǒng)中，第三閱讀器天線330的結(jié)構(gòu)示意圖。參照?qǐng)D5， 本發(fā)明的第三閱讀器天線330由形成2X2陣列的多個(gè)圓極化天線330a、330b、330c、330d 構(gòu)成，在多個(gè)圓極化天線330a、330b、330c、330d中，向配置在離顧客近的位置的圓極化天 線330a、330b所施加的信號(hào)的相位延遲量，遲于向配置在離顧客遠(yuǎn)的位置的圓極化天線 330c、330d所施加的信號(hào)的相位延遲量。例如，施加至圓極化天線330c、330d的信號(hào)的相位 延遲量為0°，而施加至圓極化天線330a、330b的信號(hào)的相位延遲量為-45° -65°，優(yōu)選 為-55° ο此時(shí)，第三閱讀器天線330所發(fā)射的電磁波，如圖6所示，以垂直方向?yàn)榛鶞?zhǔn)，向信 息亭主體300方向傾斜約10° 30°左右進(jìn)行發(fā)射，因此即使顧客將電子標(biāo)簽攜帶在下半 身或后褲兜等，也能夠準(zhǔn)確識(shí)別，并讀出儲(chǔ)存在電子標(biāo)簽上的顧客信息。圖7為本發(fā)明的RFID系統(tǒng)中，測(cè)量第三閱讀器天線的軸比特性的示意圖。參照?qǐng)D 7，本發(fā)明的第三閱讀器天線的軸比帶寬為908MHz 914MHz，滿足RFID的頻帶。圖8a至圖8c為在本發(fā)明的RFID系統(tǒng)中，將第三閱讀器天線所發(fā)射的電磁波的E 場(chǎng)強(qiáng)，按照各個(gè)位置進(jìn)行測(cè)量的示意圖。參照?qǐng)D8a至圖8c，本發(fā)明的第三閱讀器天線330所發(fā)射的電磁波，以傾斜約 10° 30°左右的狀態(tài)進(jìn)行發(fā)射，因此即使顧客將電子標(biāo)簽攜帶在下半身或后褲兜等，也 能夠準(zhǔn)確識(shí)別該電子標(biāo)簽，并讀出儲(chǔ)存在電子標(biāo)簽上的顧客信息。以上通過理想實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)所述 的實(shí)施例，在不超出本發(fā)明的范圍內(nèi)可以進(jìn)行多種變形。故本發(fā)明的權(quán)利范圍不限于說明的實(shí)施例，不僅包括本發(fā)明的權(quán)利要求范圍，還 應(yīng)包括這些變形。
權(quán)利要求
一種利用圓極化天線的RFID系統(tǒng)，其包括接近傳感器，其設(shè)置在信息亭，用于感應(yīng)是否有顧客接近；顧客檢測(cè)部，其通過所述接近傳感器的感應(yīng)信號(hào)，檢測(cè)是否有顧客接近；服務(wù)器，當(dāng)所述顧客檢測(cè)部檢測(cè)出有顧客接近時(shí)，請(qǐng)求提供顧客信息，并根據(jù)顧客信息提供服務(wù)；以及閱讀器，當(dāng)所述服務(wù)器請(qǐng)求提供顧客信息時(shí)，通過多個(gè)閱讀器天線發(fā)射電磁波，從而識(shí)別電子標(biāo)簽，并讀出儲(chǔ)存在所識(shí)別的電子標(biāo)簽中的顧客信息，提供給所述服務(wù)器。
2.如權(quán)利要求1所述利用圓極化天線的RFID系統(tǒng)，其特征在于，所述多個(gè)閱讀器天線 包括第一閱讀器天線及第二閱讀器天線，其分別設(shè)置在所述信息亭主體的上部及中部；以及第三閱讀器天線，其設(shè)置在使用所述信息亭的顧客站立的地面的后方鄰近位置。
3.如權(quán)利要求2所述利用圓極化天線的RFID系統(tǒng)，其特征在于，所述第三閱讀器天線 向信息亭主體方向傾斜地發(fā)射電磁波。
4.如權(quán)利要求3所述利用圓極化天線的RFID系統(tǒng)，其特征在于，以垂直線為基準(zhǔn)時(shí)，所 述電磁波的發(fā)射傾斜角度處于10° 30°范圍。
5.如權(quán)利要求2所述利用圓極化天線的RFID系統(tǒng)，其特征在于，所述第三閱讀器天線由形成2X2陣列的多個(gè)圓極化天線構(gòu)成，而所述多個(gè)圓極化天 線中，配置在離信息亭近的位置上的圓極化天線和配置在離信息亭遠(yuǎn)的位置上的圓極化天 線具有不同的相位。
6.如權(quán)利要求5所述利用圓極化天線的RFID系統(tǒng)，其特征在于，被施加至所述形成2X2陣列的多個(gè)圓極化天線的信號(hào)的相位延遲量為，以信 息亭主體為基準(zhǔn)，位于后方的兩個(gè)圓極化天線為0°，而位于前方的兩個(gè)圓極化天線 為-45° -650。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用圓極化天線的RFID系統(tǒng)，其通過接近傳感器對(duì)顧客接近與否進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)檢測(cè)出有顧客接近時(shí)，閱讀器通過閱讀器天線發(fā)射電磁波，從而識(shí)別電子標(biāo)簽并讀出儲(chǔ)存在電子標(biāo)簽上的顧客信息。閱讀器天線設(shè)置在信息亭主體，和使用信息亭的顧客所站立的地面的后方鄰近位置，其中設(shè)置在地面的后方鄰近位置的閱讀器天線，向信息亭方向發(fā)射電磁波，因此不管顧客將電子標(biāo)簽攜帶在什么部位，都能夠準(zhǔn)確識(shí)別電子標(biāo)簽。
文檔編號(hào)G06K7/00GK101930528SQ20101013432
公開日2010年12月29日 申請(qǐng)日期2010年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月10日
發(fā)明者朱宰律, 柳正基, 洪鎮(zhèn)國 申請(qǐng)人:Ls產(chǎn)電株式會(huì)社