專利名稱：具有rfid標簽的物品箱和rfid系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及裝入具有RFID標簽的物品的箱子，和使用所述箱子 的RFID系統(tǒng)，更具體地說，本發(fā)明涉及高度安全的箱子和RFID系 統(tǒng)，其中箱子中的物品的信息可讀取自附于物品上的RFID標簽，或 者被寫入附于物品上的RFID標簽中。
背景技術(shù)：
讀寫射頻識別標簽的方法包括分別利用磁場的電磁耦合和天線 的無線電波的感應耦合方法和電磁耦合方法。這兩種方法實現(xiàn)與RFID 讀/寫器(或者IC標簽掃描儀)的非接觸通信。
RFID標簽包括天線和IC芯片。當天線從RFID讀/寫器收到電 力和信號時，IC芯片的控制器把接收的電力累積在電容器中，并利用 所述電力再次從天線把保存在IC芯片的存儲部分中的信息發(fā)送給 RFID讀/寫器。
電磁波在以90。的相位交變電場和磁場的同時進行傳播，當起因 于磁變的交變磁通量穿過包括金屬(比如鐵、鋁或銅)在內(nèi)的導體時， 在導體中感應產(chǎn)生渦流，從而產(chǎn)生沿抵消交變磁場方向的磁通量。從 而，當在前面、后面或周圍存在金屬時，這種RFID標簽存在不能正 確地讀取來自RFID標簽的信息的問題，因為磁場和無線電波被金屬 反射或吸收。于是，在普通的RFID標簽和讀/寫器之間通常不布置任 何金屬材料。
為了保護帶有RFID標簽的物品在存儲、運輸或使用過程中免受 外部壓力或沖擊的影響，通常用箱子保護一個或多個物品。這種情況 下，為了從箱子的外部實現(xiàn)RFID讀/寫器與RFID標簽之間的通信， 不能使用金屬作為箱子的材料，因為它是通信的阻礙物。于是， 一般
在帶有RFID標簽的物品被放置在由諸如塑料之類的絕緣材料形成的 箱子中的情況下進行通信。
此外，當諸如磁帶之類重要信息被放置在帶有IC標簽并且由 RFID系統(tǒng)管理的包袞中時，通常使用由諸如鋁之類金屬構(gòu)成的結(jié)實 箱子來一舉運輸磁帶。這種情況下，沒有電磁波穿過箱子，因為箱子 由金屬形成。因此，為了從附于箱子中的物品上的IC標簽讀取信息， 或者對所述IC標簽寫入新信息，用戶必須打開箱子，以便利用RFID 讀/寫器讀取信息。
專利文獻1公開一種系統(tǒng)，其中包括帶ID標簽的物品、RFID 讀/寫器、收發(fā)天線和電源電路的整個RFID系統(tǒng)被放置在金屬箱中， 其中在不打開金屬箱的箱蓋的情況下，由金屬箱中的讀/寫器讀取ID 信息，之后，ID信息通過與位于金屬箱外表面上的連接器連接的外部 連接器被傳送給另一設(shè)備。RFID系統(tǒng)的利用射頻(RF)的通信被完全 封閉在金屬箱中。由于包括讀/寫器，電源部件和其它組件的金屬箱較 重，因此這不適合于運輸。
專利文獻2公開一種系統(tǒng)，其中發(fā)射天線和接收天線(線團)被布 置在可回收盒子的側(cè)面(6個表面)上，當可回收盒子經(jīng)過傳感器箱(它 也具有發(fā)射天線和接收天線)時，順次使每個表面有效，以致可回收盒 子中的ID標簽的信息可被讀取。這種方案使信息可被檢測，而與盒 子中帶ID標簽的物品的排列無關(guān)，即，避免ID標簽的定向特性。但 是，這種方案需要在可回收盒子的所有側(cè)面上設(shè)置天線，并且需要切 換天線這樣的復雜操作，從而，可回收盒子會變得結(jié)構(gòu)復雜，并且重 量增加。未經(jīng)審查的日本專利申請公開No.2000-137873 [專利文獻2 ]未經(jīng)審查的日本專利申請>^開No.2001-26308

發(fā)明內(nèi)容
但是，當利用RFID系統(tǒng)管理貴重物品，比如包含客戶信息的磁 存儲介質(zhì)(磁帶、磁盤等)、貴金屬和寶石時，運輸時通常使用由硬鋁
等制成的結(jié)實金屬箱。這種情況下，為了讀取RFID標簽的識別信息 (ID),必須打開每個箱子，并把RFID讀/寫器帶到物品面前，導致工 作效率低。此外，出于安全性或安全管理的考慮， 一個重要的挑戰(zhàn)是 在不打開金屬運輸箱的情況下讀取附于貴重物品上的ID標簽的信息。
因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種用于裝入帶有可在RFID系 統(tǒng)中使用的RFID標簽的物品的結(jié)實(或者硬質(zhì))并且高度便攜的箱子 (即使所述箱子由金屬或難以透過電磁波的材料制成)，更具體地說， 提供一種由金屬板等屏蔽，并且能夠在不打開箱子的情況下，從外部 與箱子中的IC標簽通信的高度安全的箱子。
本發(fā)明的另一目的是提供一種訪問，即把信息寫入放置在由幾乎 不透射或不透射電磁波的含金屬材料制成的箱子中的帶有RFID標簽 的物品中，或者從所述帶有RFID標簽的物品讀取信息，從而管理物 品的信息的RFID系統(tǒng)。
本發(fā)明的另一目的是提供一種管理放置在由幾乎不透射或不透 射電磁波的含金屬材料制成的箱子中的帶有RFID標簽的物品的信息 的方法。
根據(jù)本發(fā)明的物品箱可以訪問與裝入箱子中的帶有RFID標簽的 物品有關(guān)的信息。所述物品箱包括與附于物品上的RFID標簽通信的 內(nèi)置天線；和與所述內(nèi)置天線連接并且布置在箱子的外表面上的通信 結(jié)構(gòu)，用于與外部RFID讀/寫器通信。所述通信結(jié)構(gòu)包括一個外部同 軸連接器， 一個中間發(fā)射-接收天線，或者它們的組合。在一種形式中， 箱子由可應用于便攜箱的金屬制成。這里，"布置在外表面上"包括嵌 入箱子中，并且指示通信結(jié)構(gòu)形成于表面上(包括上表面，下表面或側(cè) 面)。根據(jù)需要，所述通信結(jié)構(gòu)可用能夠透射具有通信頻率的電磁波的 蓋板遮蓋。注意"箱子"并不局限于一般的便攜式矩形箱子，相反也可 以是任意形狀和大小的可打開的箱子和袋子，包括供物流業(yè)之用的大 型箱子，比如大型倉裝箱或者集裝箱.
最好，內(nèi)置天線與附于物品上的RFID標簽的天線相對(或者面 對)。最好，內(nèi)置天線被安裝到箱子的內(nèi)表面上。內(nèi)置天線包括至少一
個貼片天線。最好，在印刷電路板的表面上形成多個貼片天線；在印 刷電路板的背面形成接地導體表面；多個貼片天線由帶狀線或者同軸 (電纜)線連接在一起。在一種形式中，內(nèi)置天線充當能夠讀取RFID 標簽的RFID讀/寫器的天線。這里"安裝在內(nèi)表面上"包括嵌入箱子中。 根據(jù)需要，可用具有電磁波透射性(透過性)的蓋板遮蓋內(nèi)置天線。
借助于絕緣體，內(nèi)置天線被直接安裝到金屬箱的內(nèi)表面上。金屬 箱的外框架構(gòu)成貼片天線的接地導體表面。物品箱還包括與內(nèi)置天線 連接的內(nèi)部同軸連接器，其中內(nèi)部同軸連接器和外部同軸連接器或者 中間發(fā)射-接收天線由同軸電纜連接在一起。最好，中間發(fā)射-接收天 線是貼片天線。
根據(jù)本發(fā)明的RFID系統(tǒng)包括至少一個可以訪問與裝入箱子中 的帶有RFID標簽的物品有關(guān)的信息的物品箱，所述物品箱包括與附 于物品上的RFID標簽通信的內(nèi)置天線；和與所述內(nèi)置天線連接并且 布置在箱子的外表面上的通信結(jié)構(gòu)；和包括讀/寫機構(gòu)與發(fā)射-接收天 線的RFID讀/寫器，所述RFID讀/寫器與所述通信結(jié)構(gòu)連接，以便可 以訪問RFID標簽。當RFID讀/寫器的讀/寫機構(gòu)被直接連接到所述通 信結(jié)構(gòu)時，不需要具有RFID讀/寫器的發(fā)射-接收天線。所述通信結(jié)構(gòu) 包括一個外部同軸連接器，一個中間發(fā)射-接收天線，或者它們的組合。
在另一實施例中，RFID系統(tǒng)還包括一個與箱子分離的中間發(fā)射-接收天線，所述中間發(fā)射-接收天線與外部同軸連接器連接，和包括用 于與所述中間發(fā)射-接收天線通信的發(fā)射-接收天線的RFID讀/寫器。 與箱子分離的中間發(fā)射-接收天線可以是貼片天線、喇叭天線和拋物面 天線之一。
本發(fā)明的RFID系統(tǒng)還包括一個保存物品信息的存儲單元；和連 接在所述存儲單元與RFID讀/寫器之間，用于處理物品信息的計算機。
根據(jù)本發(fā)明的管理物品的方法包括下述步驟準備包括與附于物 品上的RFID標簽通信的內(nèi)置天線的箱子，和包括與內(nèi)置天線連接并 且布置在箱子的外表面上的外部同軸連接器或中間貼片天線的箱子； 按照使固定RFID標簽的一面與內(nèi)置天線的天線面相對的方式放置物
品；準備用于訪問RFID標簽的RFID讀/寫器；利用同軸電纜把RFID 讀/寫器連接到箱子的外部同軸連接器，或者使RFID讀/寫器的天線靠 近中間貼片天線，同時使RFID讀/寫器的天線與中間貼片天線相對， 從而實現(xiàn)通信；和通過同軸電纜或中間貼片天線使內(nèi)置天線產(chǎn)生無線 電波，從而用無線電波共振RFID標簽的天線，以致RFID讀/寫器訪 問附在物品上的RFID標簽。所述方法還包括連接與箱子分離的中間 天線和外部同軸連接器，從而實現(xiàn)通信的步驟。
結(jié)合附圖，根據(jù)優(yōu)選實施例的下述詳細說明，本發(fā)明的上述及其 它目的和特征將是明顯的。但是，附圖應被理解為是對本發(fā)明的圖解 說明，而不是對本發(fā)明的限制。


圖1是RFID標簽和RFID讀/寫器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)(電磁耦合型)的例 子的概念圖。
圖2示意地表示本發(fā)明的物品箱與RFID讀/寫器之間的通信，其 中圖2(a)表示內(nèi)置天線與同軸電纜的直接連接；圖2(b)表示經(jīng)由中間 天線的通信。
圖3表示根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的物品箱，其中圖3(a)是所述 物品箱的透視圖；圖3(b)是表示處于打開狀態(tài)的箱子的示圖。
圖4表示本發(fā)明的RFID系統(tǒng)，其中圖4(a)表示經(jīng)由同軸電纜的 通信；圖4(b)表示經(jīng)由中間天線的通信；圖4(c)表示經(jīng)由附著在箱子 上的中間天線的通信；圖4(d)表示其中RFID讀/寫器具有彼此分開的 發(fā)射天線和接收天線的一個例子。
圖5是根據(jù)本發(fā)明的管理物品的RFID系統(tǒng)的示意圖。
圖6表示本發(fā)明的物品箱的內(nèi)置天線與同軸連接器之間的連接的 例子，其中圖6(a)表示一種連接，其中金屬箱構(gòu)成貼片天線的導體表 面，同軸連接器成直角地與所述貼片天線上連接；圖6(b)表示一種連 接，其中貼片天線形成于雙面印刷電路板上，并且同軸連接器成直角 地與其連接；圖6(c)表示一種連接，其中金屬箱構(gòu)成貼片天線的導體
表面，并且貼片天線通過內(nèi)部同軸連接器與平行于天線表面的外部同
軸連接器連接；圖6(d)表示一種連接，其中貼片天線形成于雙面印刷 電路板上，并且通過內(nèi)部同軸連接器與平行于天線表面的外部同軸連 接器連接。
圖7表示根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的內(nèi)部貼片天線，其中圖7(a) 是所述內(nèi)部貼片天線的透視圖；圖7(b)是所述內(nèi)部貼片天線的橫截面 圖。
圖8表示關(guān)于(a)同軸連接器，(b)中間天線的多個箱子中的RFID 標簽的識別例子的原理。
圖9是利用本發(fā)明的RFID系統(tǒng)管理物品的方法的流程圖。
10: RFID標簽
12: IC芯片
14:天線
16:控制器
18:存儲部分
20: RFID讀/寫器
22:讀/寫機構(gòu)(控制器)
24:發(fā)射-接收天線
30:箱子
32:(外部)同軸連接器
34:內(nèi)置天線
35:帶狀線
36:絕緣體
37:貼片天線
38:同軸電纜
39:管殼
44:中間天線
46:天線面
50:計算機
60:存儲單元
62:內(nèi)部同軸連接器
63:內(nèi)部同軸電纜
64:銅圖案
66:中心導體
68:(雙面)印刷電路板
76:導體表面(接地導體表面)
100:物品
具體實施例方式
根據(jù)本發(fā)明的箱子重量輕，并且便攜性高，因為它只包含發(fā)射-接收天線和RFID標簽，不具有RFID讀/寫器和電源。此外，注意"箱 子"不僅包括輕便箱子，而且還包括任何形狀和大小的箱子和袋子，包 括供物流業(yè)之用的大型箱子，比如大型倉裝箱或集裝箱。本發(fā)明特別 適合于用于帶有RFID標簽的磁帶或其它貴重物品的硬質(zhì)金屬箱。本 發(fā)明不僅適合于金屬箱，而且適合于由于其材料或厚度的緣故，電磁 波透射率低的箱子。本發(fā)明的特征在于電磁波透射率低的金屬箱通過 電纜或無線電波直接從外部接收電力，并通過耦合電場和磁場，把射 頻能量應用于內(nèi)置發(fā)射-接收天線，以便與RFID標簽通信。
下面參考附圖詳細說明本發(fā)明。
圖1是本發(fā)明中使用的包括RFID讀/寫器20的系統(tǒng)的示意方框 圖，RFID讀/寫器20訪問RFID標簽10和RFID標簽10的信息。該 系統(tǒng)一般被稱為電磁耦合型系統(tǒng)，其中通過天線的共振傳送信號。該 系統(tǒng)中使用的射頻約為2.45 GHz和950 MHz(UFH帶)，2.45 GHz和 950 MHz—般分別提供大約l米和3米的通信范圍，從而提供廣泛的 應用。下面舉例說明電磁耦合型系統(tǒng)。選擇用于相應頻率的RFID標 簽。RFID讀/寫器20 —般也被稱為讀取器或者掃描儀，它既可用于 IC芯片或RFID標簽中的信息的讀取，也可用于所述信息的寫入。下 面把所述讀取和寫入稱為"訪問"，
RFID標簽10具有把來自RFID讀/寫器20的無線電能量變成電
能的功能，并且包括IC芯片12和與IC芯片12連接的天線14, IC 芯片12具有用于保存物品信息(例如，物品識別號，產(chǎn)品號，價格等) 的存儲部分18和用于諸如讀取或?qū)懭?，驗證和加密的控制器16。天 線14的形狀和長度適應于從RFID讀/寫器20的天線24輸出的無線 電波的頻率，以便通過無線電波接收電力和數(shù)據(jù)信號。按照RFID標 簽10的天線14與天線14收到的無線電波共振，從而產(chǎn)生電流的方式 實現(xiàn)RFID標簽10與RFID讀/寫器20的通信，借助所述電流驅(qū)動IC 芯片12從天線14回送IC芯片12中的存儲部分18中的信息。此夕卜， 在天線14中產(chǎn)生攜帶控制器16的經(jīng)過處理的數(shù)據(jù)信號的無線電波。 另一方面，如圖1中所示，RFID讀/寫器20—般包括一個充當控制器 的讀/寫機構(gòu)22和與讀/寫機構(gòu)22連接的天線24。讀/寫機構(gòu)22包括 電源和RF電路，還可包括RFID讀/寫器中常用的任何其它組件、電 路或裝置，比如通信控制電路、外部接口電路、加密電路和存儲器。 由于讀/寫機構(gòu)為本領(lǐng)域的技術(shù)人員熟知，因此這里將省略對其的詳細 說明。RFID讀/寫器20的天線24具有相對于無線電波的頻率優(yōu)化的， 供輸出無線電波，從而向RFID標簽10供電之用的形狀。雖然RFID 讀/寫器的例子包括手持型、固定型和門型RFID讀/寫器，不過本發(fā)明 并不局限于這些類型。
雖然將這里利用如圖1中的電磁耦合型系統(tǒng)說明本發(fā)明，不過本 發(fā)明并不局限于此。注意本發(fā)明也可應用于使用感應耦合型的環(huán)形天 線的系統(tǒng)(頻率為13.56 MHz)(根據(jù)需要，經(jīng)由一個匹配電路)。
圖2示意地表示根據(jù)本發(fā)明的物品箱和RFID讀取器之間的通信 的兩個實施例。根據(jù)本發(fā)明的物品箱30(它可被用作便攜式運輸箱)是 可在不被打開的情況下，訪問和置于其中的物品有關(guān)的信息的箱子。 圖2(a)表示一個實施例，它包括用于與附于物品上的RFID標簽通信 的內(nèi)置天線34，和與內(nèi)置天線34連接的外部同軸連接器32。圖2(a) 表示一個結(jié)構(gòu)例子(讀/寫器直接連接型)，其中利用RFID讀/寫器20 的輸入/輸出電纜(同軸電纜38)和連接器(50歐姆同軸電纜或同軸連接 器)，RFID讀/寫器20的讀/寫機構(gòu)22直接與外部同軸連接器32連接。內(nèi)置天線34的天線振子(天線面)指向箱子30的內(nèi)部，以便面向附于 物品上的RFID標簽10。這種情況下，RF1D讀/寫器20的發(fā)射-接收 天線也可用作內(nèi)置天線。在該結(jié)構(gòu)例子中，RFID讀/寫器20的天線 24的功能被提供給箱子30中的內(nèi)置天線34，通過同軸電纜38和同軸 連接器32， RFID讀/寫器20把電力和數(shù)據(jù)信號從充當控制器的讀/寫 機構(gòu)22傳送給內(nèi)置天線34。無線電波從內(nèi)置天線34輻射到RFID標 簽10的天線14，從而能夠?qū)崿F(xiàn)通信。RFID讀/寫器20還包括發(fā)射-接收天線24。讀/寫機構(gòu)22還可包括一個具有個人計算機功能的邊緣 服務(wù)器。RFID標簽10 —般包括IC芯片12和與IC芯片12連接的天 線14， IC芯片12具有用于保存物品信息的存儲部分18和供比如讀 取/寫入和驗證之用的控制器16。最好，外部同軸連接器32附于箱子 30的外側(cè)面上，以致可堆疊多個箱子30。
這里廣泛地把(自RFID讀/寫器)的供電和RFID標簽與內(nèi)置天線 之間，以及和內(nèi)置天線連接的同軸連接器或者和內(nèi)置天線連接的中間 天線與RFID讀/寫器之間的數(shù)據(jù)的讀/寫稱為"通信"。
圖2(b)表示另一實施例。該實施例是其中通過內(nèi)置天線34實現(xiàn) 與RFID讀/寫器20的天線24的通信的結(jié)構(gòu)例子(讀/寫器間接連接型)， 內(nèi)置天線34與附于物品上的RFID標簽10和與內(nèi)置天線34連接的中 間天線44通信。在該結(jié)構(gòu)例子中，來自圖1中所示的RFID讀/寫器 20的發(fā)射-接收天線24的無線電波由中間天線44接收，隨后從中間 天線44傳送給內(nèi)置天線34，并輻射向RFID標簽10的天線14。圖 2(b)表示其中中間天線44通過同軸電纜38和同軸連接器32與內(nèi)置天 線34連接的系統(tǒng)。另 一方面，中間天線44可直接與內(nèi)置天線34連接。 最好，中間天線44以平面天線，比如貼片天線的形式被布置在箱子 30的外側(cè)面上，從而可堆疊多個箱子。就中間貼片(平面)天線來說， 它可通過布置在箱子中的、與內(nèi)置天線34直接連接的內(nèi)部同軸連接器 和同軸電纜與內(nèi)置天線34連接。此外，金屬箱具有如下優(yōu)點，即貼 片天線的天線面和與之相對的接地導體表面(接地導體或接地面)(它們 之間具有一個絕緣體)可由金屬箱的外框架替代(參見圖6)。
此外，由于與箱子30分離的中間天線與外部同軸連接器32連接， 因此圖2(b)的結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)通信。獨立的中間天線并非必定是貼片天 線，相反可以是拋物面天線或喇叭天線。對于感應耦合型RFID標簽 來說，內(nèi)置天線和中間天線可以是環(huán)形天線(也稱為天線線圍)。
圖3表示根據(jù)本發(fā)明的物品箱。圖3(a)是箱子30的示意圖。外 部同軸連接器32位于箱子30的外表面上，外部同軸連接器32是通信 結(jié)構(gòu)。圖3(b)是打開狀態(tài)下的箱子30的透視圖。均具有RFID標簽的 多個物品IOO(例如磁帶)被放置在箱子30的下半部33中。包括平面貼 片天線37的內(nèi)置天線34按照面對RFID標簽10的天線14(未示出) 的方式被布置在箱子上半部31的內(nèi)表面上。這里，"布置在外表面上 或者內(nèi)表面上，，包括嵌入箱子中。貼片天線一般包括在印刷電路板的絕 緣體上的天線振子(antenna element)，與天線振子連接的同軸連接 器，和位于絕緣體之下的導體表面(接地導體面)。后面將參考圖7具 體說明貼片天線。多個(這種情況下，4個)貼片天線37與RFID標簽 10的天線(未示出)相對，并且發(fā)射和接收無線電波。通常以印刷電路 板上的銅圖案的形式形成所述多個貼片天線37。貼片天線37由帶狀 線(一般也稱為微帶線)35連接在一起。帶狀線35穿過箱子30與位于 箱子30的外表面上的同軸連接器32連接。圖3中未示出絕緣體和導 體表面。這種方案允許內(nèi)置天線34具有RFID讀/寫器20的天線24 的功能(參見圖1)，通過借助同軸電纜，直接連接RFID讀/寫器20的 讀/寫機構(gòu)(控制器)22和同軸連接器32,能夠在不打開箱子30的情況 下訪問內(nèi)部的物品信息。雖然該實施例^^用貼片天線，不過RFID讀/ 寫器20的發(fā)射-接收天線24可被布置在箱子30中，以便起內(nèi)置天線 34的作用。盡管最好把內(nèi)置天線34布置在箱子30的內(nèi)表面上，不過 如果能夠通信的話，那么內(nèi)置天線34也可被布置在箱子中的面對 RFID標簽的恰當位置。
也可提供與內(nèi)置天線34連接的導線(未示出)，并在箱子30的外 表面上設(shè)置平面或貼片天線作為中間(平面)天線44。這種情況下，由 于可通過中間天線44實現(xiàn)與RFID讀/寫器20的天線24的通信，因
此不需要同軸連接器32.但是，可既提供同軸連接器又提供中間天線 44。當向箱子30提供外部同軸連接器32和中間天線44時，如圖3 中所示，那么能夠?qū)崿F(xiàn)經(jīng)由同軸連接器32與RFID讀/寫器20的直接 通信，以及實現(xiàn)經(jīng)由中間天線44與RFID讀/寫器20的通信，以致能 夠獲得用于各種應用和使用環(huán)境的各種物品箱。此外，也可使用內(nèi)部 同軸連接器，與內(nèi)置天線34連接的同軸電纜可被用于連接內(nèi)置天線 34和箱子30的外表面上的中間平面天線。此外，由于外部同軸連接 器32或中間天線44被布置在箱子30的外表面上，因此可堆疊多個箱 子30，這是優(yōu)選的。同軸連接器32和中間貼片天線44可被布置在同 一側(cè)。
圖4表示根據(jù)本發(fā)明的RFID系統(tǒng)的實施例，其中可在不打開物 品箱30的情況下(參見圖3)，訪問箱子30中的RFID標簽10的物品 信息。圖4(a)表示一個結(jié)構(gòu)例子，其中箱子30中的內(nèi)置天線34(平面 天線)的天線面46與物品100上的RFID標簽10的天線14(未示出)相 對。與內(nèi)置天線34連接的同軸連接器32被布置在箱子30的外表面上。 讀/寫機構(gòu)22(它是RFID讀/寫器20的控制器)通過同軸電纜38與同軸 連接器32連接，從而允許訪問箱子30中的RFID標簽IO。這是因為 內(nèi)置天線34起讀/寫機構(gòu)22的發(fā)射-接收天線的作用。換句話說，即 使RFID讀/寫器20不一定具有發(fā)射-接收天線24，也能夠提供發(fā)射-接收天線。圖4(b)表示使用和圖4(a)中相同的箱子30的結(jié)構(gòu)例子，其 中與箱子30分離的中間天線44通過同軸電纜38與同軸連接器32連 接，并且通過中間天線44實現(xiàn)與RFID讀/寫器20的發(fā)射-接收天線 24的通信。中間天線44可以具有任意形狀，只要它能夠以RFID系 統(tǒng)的頻帶(大約2.45 GHz和950 MHz)進行發(fā)射/接收，比如貼片天線、 拋物面天線或喇叭天線。對于感應耦合型RFID，可使用環(huán)形天線。 圖4(c)表示其中圖4(b)的中間天線44被置于箱子30的外表面上的結(jié) 構(gòu)例子.這種情況下，與箱子30分離的中間天線不是必需的；改為使 用貼片天線(平面天線)來提高箱子30的便攜性.中間天線44 一般是 與內(nèi)置天線34連接的發(fā)射-接收天線。當在圖4(b)和圖4(c)的結(jié)構(gòu)中，RFID讀/寫器20和中間天線44被布置成彼此鄰近以便通信時，或者 可使RFID讀/寫器20接近箱子30上的中間天線44，或者RFID讀/ 寫器20被固定，可借助運栽系統(tǒng)等把箱子30運到RFID讀/寫器20 附近。圖4(d)表示其中RFID讀/寫器20的天線被分成發(fā)射天線25和 接收天線27的結(jié)構(gòu)。這種情況下，只有發(fā)射天線25被帶到中間天線 44附近，以便提高通信靈敏性。箱子30可具有同軸連接器32和充當 中間天線44的平面貼片天線，或者這兩者任意之一。多個箱子30可 被堆疊。
圖5表示本發(fā)明的RFID系統(tǒng)的一個實施例，表示其中本發(fā)明的 箱子通過同軸連接器和同軸電纜38直接與RFID讀/寫器20的例子， 和其中在堆疊的多個箱子30的側(cè)面上的中間平面天線44與RFID讀/ 寫器20的發(fā)射-接收天線24之間實現(xiàn)通信的例子。電力從RFID讀/ 寫器20供給，并且在RFID讀/寫器20和RFID標簽10的IC芯片之 間讀取或?qū)懭霐?shù)據(jù)，如圖5中所示。通過內(nèi)置天線34和RFID讀/寫 器20,保存在箱子30中的IC芯片的存儲部分18(參見圖2)中的物品 信息由通用計算機50處理，或者作為數(shù)據(jù)庫信息被保存在存儲單元 60中。具體地說，保存在IC芯片12中的物品信息至少包括物品識別 信息(ID)。所述識別信息由RFID讀/寫器20讀取，并通過通信線路或 網(wǎng)絡(luò)(未示出)或者直接被發(fā)送給計算機50。這種情況下，操作計算機 50以訪問裝入多個箱子30中的多個物品的RFID標簽也是有利的。 當RFID讀/寫器具有個人計算機(PC)的功能時，利用PC功能能夠?qū)?現(xiàn)對RFID標簽的同時訪問。與存儲單元60連接的計算機50比較從 RFID讀/寫器20發(fā)送的識別信息與存儲單元60中的信息，并執(zhí)行諸 如輸出或更新與輸入的識別信息相關(guān)的信息，比如物品名稱之類的處 理。除了識別信息之外，IC芯片12還可包括諸如物品的生產(chǎn)日期， 生產(chǎn)商和價格之類的具體信息。計算機和存儲單元可以是作為服務(wù)器 系統(tǒng)和存儲系統(tǒng)的不同單元，或者可以是包括這兩者的個人計算機. RFID讀/寫器20可以是具有個人計算機的功能的智能型RFID讀/寫 器。為了與感應耦合型RFID標簽通信，可以使用環(huán)形天線和匹配電路。
圖6表示可在本發(fā)明中使用的物品箱30(這里，金屬箱)的內(nèi)置貼 片天線(平面天線)34和外部同軸連接器32的結(jié)構(gòu)例子。構(gòu)成貼片天線 37的天線面46(參見圖7)的絕緣體36上的銅圖案64，和同軸連接器 32的中心導體66通常被連接在一起。在圖6(a)和6(b)的例子中，夕卜 部同軸連接器32被直接安裝在箱子30的上表面(或者下表面)上。圖 6(a)表示其中金屬箱構(gòu)成貼片天線37的導體表面，同軸連接器32與 天線面垂直連接的例子。圖6(b)表示其中貼片天線37形成于雙面印刷 電路板上，并且同軸連接器32與天線面垂直連接的例子。在圖6(c) 和6(d)的例子中，內(nèi)部同軸連接器62與箱子30中的貼片天線37的銅 圖案64連接，內(nèi)部同軸連接器62通過內(nèi)部同軸電纜63與安裝在箱子 30的側(cè)壁的外表面上的外部同軸連接器32或中間平面天線44(未示出) 連接。這種情況下，絕緣體36上的銅圖案64(包括貼片天線37)與同 軸中心導體66連接。圖6(c)表示其中金屬箱30構(gòu)成貼片天線的傳導 面，并且貼片天線通過內(nèi)部同軸連接器62與平行于天線面的外部同軸 連接器32連接的例子。圖6(d)表示其中貼片天線形成于雙面印刷電路 板68上，并且通過內(nèi)部同軸連接器62與平行于天線面的外部同軸連 接器32連接的例子。
在圖6(a)和6(c)的例子中，為了形成電力線，用金屬箱30的外 框架代替在貼片天線背面的接地導體表面(接地導體)，貼片天線37通 過內(nèi)部同軸連接器62的管殼(shell) 39與金屬箱30的外框架接觸， 以便接地。絕緣體36和在絕緣體36上的銅圖案64可形成于單面印刷 電路板上。相反，在圖6(b)和6(d)的例子中，貼片天線形成于雙面印 刷電路板68(—種兩側(cè)都具有銅平面且絕緣體36位于其間的基板)的上 表面上，在其背面上方，在銅圖案中形成充當接地導體表面的導體表 面。在印刷電路板的背面的導體表面和同軸連接器的管殼通常接地到 金屬箱的外框架。
圖7表示可用在本發(fā)明中的平面貼片天線的例子。貼片天線也被 稱為微帶天線，它具有窄的頻帶和寬的方向性。具有天線振子的天線面46由印刷電路板68上的蝕刻銅層形成。當排列多個貼片天線37 時，貼片天線37通常由帶狀線35(—般稱為微帶線)連接在一起?？捎?同軸連接器和同軸電纜把貼片天線37連接在一起。帶狀線(微帶線)對 應于同軸電纜的中心導體，在絕緣體之下的接地導體表面(接地導體) 對應于同軸電纜的編織線。在本發(fā)明的箱子30(參見圖3)被關(guān)閉的情 況下，多個(在圖7中，4個)貼片天線37面對RFID標簽的天線，以 便發(fā)射或接收無線電波。如圖7中所示， 一般的貼片天線具有包括在 絕緣體36上的銅圖案64中形成的多個貼片天線37和帶狀線35的天 線面46，并且還具有與絕緣體36的下表面接地的接地導體表面76(— 般是固體銅平面，也稱為接地導體)。天線面46的微帶線35和在絕緣 體36下面的固體接地導體表面76構(gòu)成電力傳輸線。同軸連接器32 的中心導體66和包括天線振子的銅圖案64被焊接在一起。貼片天線 37的天線面46具有如圖所示的方向性74，并且與附于物品上的RFID 標簽的天線相對。在說明了用于垂直極化波的矩形貼片天線的排列之 后，可做出多種修改，比如用于圓極化波的圓形貼片天線或者切角矩 形天線，此外，改變天線的饋電點可以提供垂直極化波，水平極化波 和左旋或右旋無線電波。
圖8表示在本發(fā)明的多個箱子30被堆疊的情況下，識別RFID 標簽的例子。這是一個在不打開箱子的情況下訪問物品信息的實施例。 如圖3中所示，箱子30容納多個附有RFID標簽的物品(未示出，例 如包含磁帶或貴重物品的容器)。圖8(a)表示其中出自RFID讀/寫器 20的同軸電纜(輸入/輸出電纜)與箱子30的外表面上的同軸連接器32 連接，外部同軸連接器32與箱子30中的內(nèi)置天線34(未示出)連接的 安排。這種情況下，內(nèi)置天線34充當RFID讀/寫器20的發(fā)射-接收天 線。從而，與內(nèi)置天線34連接的讀/寫機構(gòu)允許在不打開箱子30的情 況下訪問RFID標簽。當在堆疊狀態(tài)下運入或運出多個箱子30時，不 需要逐一打開箱子30來讀取RFID標簽；把出自RFID讀/寫器20的 電纜重新連接到相應的同軸連接器32就可以了.就安全性來說，這是 有利的。
圖8(b)表示其中RFID讀/寫器20不與箱子30的內(nèi)置天線34連 接，而是使用貼片天線，即中間平面天線44的例子，中間天線44與 箱子30的內(nèi)置天線34連接，并被放置在箱子30的外表面上。恰當?shù)?使RFID讀/寫器20的發(fā)射-接收天線24與中間天線44相對可在不打 開箱子30的情況下讀取RFID標簽。這種情況下，RFID讀/寫器20 或者具有彼此分離的發(fā)射天線和接收天線，或者具有發(fā)射-接收天線。 普通的固定RFID讀/寫器能夠順次訪問多個箱子的各個貼片天線，如 圖所示，從而訪問箱子中的RFID標簽的信息。另一種方案(未示出) 也是可能的，其中與RFID讀/寫器20連接的發(fā)射-接收天線24與和箱 子分離的、連接到外部同軸連接器32的中間天線44(未示出)相互通信。 另一種方法也是可能的，其中通過裝有發(fā)射-接收天線的門型RFID讀 /寫器的U形門，可在不打開箱子30的情況下訪問多個箱子中的多個 RFID標簽。
圖9是利用本發(fā)明的RFID系統(tǒng)管理物品的方法的流程圖。本發(fā) 明的RFID系統(tǒng)可被應用于任意物品，不過特別有利的是從安全的角 度來說，在不打開箱子的情況下管理箱子中的物品，比如貴金屬。首 先，準備RFID讀/寫器(S101)，并且準備適合于供通信之用的無線電 波的頻帶的RFID標簽(S102)。 RFID讀/寫器包括發(fā)射-接收天線和與 發(fā)射-接收天線連接，并且具有讀/寫機構(gòu)的控制器。準備本發(fā)明的具 有內(nèi)置天線的箱子(S103)。箱子包括與附于物品上的RFID標簽的天 線相對的內(nèi)置天線，和與內(nèi)置天線或者在箱子外表面上的中間平面天 線(貼片天線)連接的同軸連接器。另一方面，可以準備能夠與箱子的 外部同軸連接器連接的分離的中間天線(S104)。根據(jù)需要準備外圍設(shè) 備，比如計算機和存儲單元。在S102中準備的RFID標簽被貼到物品 上(S105)。根據(jù)情況，RFID標簽可被貼到物品的表面上，或者用帶子 等連接到物品上，或者嵌入到物品中。如果RFID標簽不能被直接附 到物品上，那么物品可被附到物品的容器上.在S102中準備的RFID 標簽的IC芯片或者已保存諸如物品識別信息之類的信息，或者未保 存所述信息。物品信息可包括除識別信息以外的任何信息，帶有RFID
標簽的物品被置于箱子中，同時RFID標簽的正面與箱子中的內(nèi)置天 線的天線面相對，隨后關(guān)閉箱子(S106)。通常，在準備了 RFID標簽 (S102)，把RFID標簽附到物品上(S105),物品已被保存在本發(fā)明的箱 子中，并且關(guān)閉箱子(S106)之后，開始才艮據(jù)本發(fā)明的管理物品的方法。 這里，可以準備和堆疊多個箱子。
在管理物品時，當使用在箱子的外表面上，并且與在S106中關(guān) 閉的箱子中的內(nèi)置天線連接的同軸連接器(S107)時，可能存在下面的 兩個不同步驟。即，RFID讀/寫器的讀/寫機構(gòu)通過同軸電纜直接與同 軸連接器連接(S109)，從而使RFID讀/寫器的讀/寫機構(gòu)與內(nèi)置天線之 間的通信成為可能(Slll)。另一方面，在S104中準備的與箱子分離的 中間天線與同軸連接器連接(SllO)，并且RFID讀/寫器的發(fā)射-接收天 線被帶到中間天線附近，從而能夠?qū)崿F(xiàn)與讀/寫機構(gòu)的通信(S112)。當 使用在箱子的外表面上，并且與內(nèi)置天線連接的中間貼片天線(S108) 時，RFID讀/寫器的發(fā)射-接收天線可被帶到中間天線附近(這種情況 下，被帶到箱子附近，因為中間貼片天線被設(shè)置在箱子的外表面上)， 從而能夠?qū)崿F(xiàn)與讀/寫機構(gòu)的通信(S112)。另一方面，在S112中，可 把箱子向布置在適當位置的RFID讀/寫器，例如固定的或者門型RFID RFID讀/寫器移動，或者把RFID讀/寫器本身移向箱子。當從充當控 制器的讀/寫機構(gòu)供給電流時，RFID讀/寫器在天線產(chǎn)生無線電波。當 中間天線和RFID讀/寫器適當?shù)乜拷鼤r，在RFID讀/寫器的天線產(chǎn)生 的無線電波通過中間天線傳播到箱子中的內(nèi)置天線，通過所述內(nèi)置天 線，RFID標簽的天線通過共振產(chǎn)生電流，從而把電流，即電力提供 給IC芯片的控制器，從而實現(xiàn)RFID讀/寫器的讀/寫機構(gòu)與IC芯片 之間的通信(S112)。當能夠?qū)崿F(xiàn)通信時，能夠?qū)崿F(xiàn)RFID讀/寫器和IC 芯片之間的信息傳遞，因而，RFID標簽的IC芯片中的物品信息可被 讀取，或者信息可被寫入IC芯片中(S113)。讀取的信息通過RFID讀 /寫器被輸入與RFID讀/寫器連接的計算機中，并由計算機處理。由于 所述處理可以是計算機的一般處理，它允許如圖5中所示系統(tǒng)的信息 處理，因此這里將省略詳細說明。
本發(fā)明的物品箱重量輕，并且便攜性高，因為它只包含充當發(fā)射
-接收天線的內(nèi)置天線和RFID標簽，不具有RFID讀/寫器和電源。這 特別適合于用于帶有RFID標簽的磁帶或其它貴重物品的硬質(zhì)金屬 箱。本發(fā)明的箱子還適合于由電磁衰減高的材料制成的箱子，或者其 外框架如此之厚，以致幾乎不透射電磁波的箱子。；恨據(jù)本發(fā)明的管理 物品的方法可被應用于要求高安全性，從而需要在不打開箱子的情況 下處理物品的庫存管理和交貨物理。注意箱子的大小和形狀不受限制。 雖然參考附圖以其優(yōu)選實施例說明了本發(fā)明，不過本發(fā)明的技術(shù) 范圍并不局限于實施例的技術(shù)范圍。本領(lǐng)域的技術(shù)人員會認識到實施 例可被不同地改變和修改。因此，應明白各種變化和修改包含在本發(fā) 明的技術(shù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種可訪問與裝入箱子中的帶有RFID標簽的物品有關(guān)的信息的物品箱，所述物品箱包括與附于物品上的RFID標簽通信的內(nèi)置天線；和與所述內(nèi)置天線連接并且布置在箱子的外表面上的通信結(jié)構(gòu)，用于與外部RFID讀/寫器通信。
2、 按照權(quán)利要求1所述的物品箱，其中所述通信結(jié)構(gòu)是外部同 軸連接器。
3、 按照權(quán)利要求1所述的物品箱，其中所述通信結(jié)構(gòu)是中間發(fā) 射-接收天線。
4、按照權(quán)利要求l所述的物品箱，其中所述物品箱由金屬制成。
5、 按照權(quán)利要求1所述的物品箱，其中內(nèi)置天線與附于物品上 的RFID標簽的天線相對。
6、 按照權(quán)利要求1所述的物品箱，其中內(nèi)置天線包括至少一個 安裝在箱子的內(nèi)表面上的貼片天線。
7、 按照權(quán)利要求2所述的物品箱，其中內(nèi)置天線充當RFID讀/ 寫器的發(fā)射-接收天線。
8、 按照權(quán)利要求6所述的物品箱，其中內(nèi)置天線借助于絕緣體 直接安裝到金屬箱的內(nèi)表面上，金屬箱構(gòu)成貼片天線的接地導體表面。
9、 按照權(quán)利要求1所述的物品箱，還包括與內(nèi)置天線連接的內(nèi) 部同軸連接器，其中內(nèi)部同軸連接器和所述通信結(jié)構(gòu)通過同軸電纜連 接在一起。
10、 按照權(quán)利要求3所述的物品箱，其中中間發(fā)射-接收天線包 括至少一個貼片天線。
11、 一種RFID系統(tǒng)，包括至少一個可以訪問與裝入箱子中的帶有RFID標簽的物品有關(guān)的 信息的物品箱，所述物品箱包括與附于物品上的RFID標簽通信的內(nèi) 置天線，和與所述內(nèi)置天線連接并且布置在箱子的外表面上的通信結(jié) 構(gòu)5和包括讀/寫機構(gòu)與發(fā)射_接收天線的RFID讀/寫器，所述RFID讀/ 寫器與所述通信結(jié)構(gòu)連接，以便訪問RFID標簽。
12、 按照權(quán)利要求11所述的RFID系統(tǒng)，其中通信結(jié)構(gòu)包括外 部同軸連接器，中間發(fā)射-接收天線或者它們的組合。
13、 按照權(quán)利要求12所述的RFID系統(tǒng)，其中RFID讀/寫器的 讀/寫機構(gòu)通過同軸電纜直接連接到外部同軸連接器。
14、 按照權(quán)利要求12所述的RFID系統(tǒng)，還包括一個與箱子分 離的中間發(fā)射-接收天線，所述中間發(fā)射-接收天線與外部同軸連接器 連接。
15、 按照權(quán)利要求14所述的RFID系統(tǒng)，其中所述中間發(fā)射-接 收天線包括貼片天線、喇叭天線和拋物面天線至少之一。
16、 按照權(quán)利要求11-15之一所述的RFID系統(tǒng)，還包括 保存物品信息的存儲單元；和連接在所述存儲單元與RFID讀/寫器之間，用于處理物品信息的 計算機。
17、 一種管理物品的方法，所述方法包括下述步驟 準備箱子，所述箱子包括與附于物品上的RFID標簽通信的內(nèi)置天線以及與內(nèi)置天線連接并且布置在箱子的外表面上的外部同軸連接 器或中間貼片天線；按照使固定RFID標簽的一面與內(nèi)置天線的天線面相對的方式放 置物品5準備用于訪問RFID標簽的RFID讀/寫器；利用同軸電纜把RFID讀/寫器連接到箱子的外部同軸連接器，或 者使RFID讀/寫器的天線靠近中間貼片天線，同時使RFID讀/寫器的 天線與中間貼片天線相對，從而實現(xiàn)通信；和使內(nèi)置天線通過同軸電纜或中間貼片天線產(chǎn)生無線電波，從而用 無線電波共振RFID標簽的天線，以致RFID讀/寫器訪問附在物品上 的RFID標簽。
18、按照權(quán)利要求17所述的方法，還包括連接與箱子分離的中 間天線和外部同軸連接器，并使RFID讀/寫器的天線靠近中間天線， 同時使RFID讀/寫器的天線與中間天線相對，從而實現(xiàn)通信的步驟。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能夠在不打開箱子的情況下，訪問和帶有RFID標簽的物品有關(guān)的信息的物品箱以及利用所述箱子的RFID系統(tǒng)，所述物品箱可由金屬或電磁波透射率低的材料制成。根據(jù)本發(fā)明的物品箱包括與附于物品上的RFID標簽的天線相對，用于與RFID標簽通信的內(nèi)置天線；和與內(nèi)置天線連接并且布置在箱子的外表面上，用于與外部RFID讀/寫器通信的外部同軸連接器或中間發(fā)射-接收天線。通過借助同軸電纜連接外部同軸連接器和RFID讀/寫器，或者通過中間發(fā)射-接收天線和RFID讀/寫器的發(fā)射-接收天線之間的通信，實現(xiàn)內(nèi)置天線和RFID讀/寫器之間的通信?？商峁┡c箱子分離的中間天線，并且所述中間天線可與箱子的外部同軸連接器連接。
文檔編號H04B1/38GK101170312SQ200710112150
公開日2008年4月30日 申請日期2007年6月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月23日
發(fā)明者福田薰 申請人:國際商業(yè)機器公司