專利名稱：電容耦合rfid編碼器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及RFID應用，尤其涉及電容耦合的RFID測試系統(tǒng)。
背景技術：
射頻識別(RFID)系統(tǒng)表示由熟悉的條形碼方案啟動的自動識別技術中的下一步。然而，條形碼系統(tǒng)要求掃描器和被識別的條形碼之間的瞄準線(LOS)接觸，而RFID技術不要求LOS接觸。這是重要的區(qū)別，因為條形碼系統(tǒng)常常需要人工干預來確保條形碼標簽和條形碼掃描器之間的LOS接觸。成鮮明對比的是，RFID系統(tǒng)不必在RFID標簽和RFID讀取器或詢問器之間進行人工對準，從而保持最小勞動成本。另外，條形碼標簽在運送中可能會被污染，從而使它們不可讀。因為用RF傳輸而非光學傳輸來讀RFID標簽，這種污染不會使RFID標簽不可讀。另外，可以按一次寫入或多次寫入的方式寫RFID標簽，然而，條形碼標簽一旦被打印則不可能進行進一步的修改。RFID系統(tǒng)的這些優(yōu)點導致這一技術的快速成長，盡管與打印的條形碼標簽相比，RFID標簽的成本較高。
通常，在RFID系統(tǒng)中，RFID標簽包括轉發(fā)器和按照諸如詢問或編碼信號等信號從RFID詢問器的接收與RFID轉發(fā)器通信的標簽天線。該信號使RFID轉發(fā)器通過標簽天線發(fā)射由RFID詢問器接收到信號，諸如識別或編碼驗證信號。在無源RFID系統(tǒng)中，RFID標簽沒有其自己的電源，因此來自RFID詢問器的詢問信號還向RFID標簽提供工作功率。
當前，一種用于對RFID標簽編碼的常用方法是通過將包括一對電感器或傳輸線的電感耦合天線放置在RFID轉發(fā)器附近以通過磁耦合向RFID轉發(fā)器提供工作功率和編碼信號。然而，磁耦合不是沒有缺點。磁耦合通常取決于RFID標簽的幾何形狀，例如，標簽天線、轉發(fā)器等的形狀，因此為了有效地在收發(fā)器和RFID標簽之間導向磁場以使其磁場耦合，常常需要用于確定收發(fā)器與RFID標簽的最優(yōu)對準的復雜過程。另外，因為放置在RFID轉發(fā)器附近時相對于該對電感器的不同形狀或不同方向，如果將收發(fā)器用于編碼不同幾何形狀的RFID標簽，則必需重復這種過程。
對磁耦合RFID編碼方案的一種有吸引力的替換方案是電容耦合RFID編碼器。例如，于2005年3月4日提交的美國序號11/073,042(‘042申請)描述了一種電容耦合RFID編碼器。不象常規(guī)的近場電容耦合編碼器，在‘042申請中描述的編碼器不需要對編碼的標簽進行修改。相反，常規(guī)的近場技術通常要求用電容板修改RFID標簽天線。然而，‘042申請描述一種當通過RF能量激勵諸如偶極子天線之類的常規(guī)RFID天線時確定相對較高電流區(qū)的電磁建模技術。
‘042申請中公開的編碼器通過在編碼器中提供匹配的電容性元件來運用這些相對較高電流區(qū)。這些電容性元件被選擇成鄰近高電流區(qū)。因此，當通過RF編碼信號激勵這些電容器元件時，相鄰的RFID標簽天線將響應這種電容性激勵。
盡管有‘042申請中公開的優(yōu)點，但在本領域中仍存在未滿足的需求。例如，電容性編碼器的用戶常期望知道被電容性編碼的RFID標簽是否有效。因此，在本領域中需要經(jīng)改進的電容耦合RFID轉發(fā)器測試系統(tǒng)。

發(fā)明內容
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，一種帶狀線電容性RFID標簽編碼器包括基片；該基片表面上的第一多個串聯(lián)的帶狀線導體，該第一多個串聯(lián)的帶狀線導體排列在該表面的第一區(qū)中；該基片表面上的第二多個串聯(lián)的帶狀線導體，該第二多個串聯(lián)的帶狀線導體排列在該表面的第二區(qū)中；該編碼器被配置成用RF信號驅動第一多個串聯(lián)的帶狀線導體并用該RF信號的相移形式驅動第二多個串聯(lián)的帶狀線導體。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種電容性RFID標簽編碼器包括基片；以及該基片上的多個電容性元件，每一電容性元件包括多個串聯(lián)的帶狀線導體，該編碼器被配置成用RF信號驅動電容性元件中選擇的第一個電容性元件，并用該RF信號的相移形式驅動電容性元件中選擇的第二個電容性元件。


圖1示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的示例系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括成像器和用于與RFID標簽通信的電容性編碼器。
圖2A-B示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的對RFID標簽進行編碼的圖1的電容性編碼器。
圖3是其中用編碼信號A和無效信號B激勵天線的用于RFID標簽天線的簡化的電磁模型的示意圖。
圖4A是圖2A和2B的電容性編碼器的立體圖。
圖4B是圖4A的電容性編碼器的一部分的橫截面圖。
圖5是圖4A-4B的電容性編碼器支持的驅動網(wǎng)絡的示意圖。
圖6是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的RFID標簽成像器的示意圖。
圖7是示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的成像RFID標簽的方法的流程圖。
圖8a是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的帶狀線電容性RFID編碼器的平面圖。
圖8b是圖8a的編碼器的橫截面圖。
圖9是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的包括可變移相器的帶狀線電容性RFID編碼器的框圖。
圖10是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的VSWR與頻率的關系的曲線圖。
具體實施例方式
參見圖1，所示的示例性系統(tǒng)1包括RFID標簽成像器50和電容性編碼器11。如本領域中所知的，通常在卷3上提供諸如RFID標簽2之類的RFID標簽。卷3包括諸如紙或塑料之類的襯墊，襯墊上用帶或類似的裝置臨時固定RFID標簽。系統(tǒng)1可以與條形碼打印機(未示出)集成從而處理例如貨物，系統(tǒng)1對來自卷的RFID標簽2進行編碼，將RFID標簽2粘附于包裝上，還為該包裝打印相應的條形碼標簽。當處理其它包裝或貨物時，在方向80上將其它RFID標簽(未示出)從卷饋送至系統(tǒng)1。
RFID標簽2包括轉發(fā)器12和標簽天線14，例如接線天線或偶極子天線。在圖1所示的示例性實施例中，標簽天線14是具有天線翼14a和14b的偶極子天線。如將在這里參照圖2A和圖2B進一步描述的，電容性編碼器11包括多個元件，例如可以被選擇性地激勵以對RFID標簽2進行編碼的導電板70。在圖2A中，RFID標簽2(以虛線示出)已被移近電容性編碼器11，從而如果在RFID標簽2的工作帶寬中用信號激勵元件70a和70b，則可以對RFID標簽2進行編碼(或另選地，讀取該RFID標簽)。然而，選擇陣列中哪些元件70應對RFID標簽2進行編碼取決于標簽天線14的拓樸。有利的是，系統(tǒng)1無需預先了解該天線拓樸。在該方面，系統(tǒng)1的操作員無需關心響應于被編碼的特定RFID標簽來配置系統(tǒng)1。
為了確定應選擇哪些板70用于激勵，系統(tǒng)1可以首先用RFID標簽成像器50對標簽天線15成像。例如，RFID標簽成像器50可以在如圖1所示的寬度d2的連續(xù)部分60中對標簽天線14成像。在這一點上，能以恒定或變化的速率將其上安裝了RFID標簽2的卷3拉過系統(tǒng)1。當RFID標簽2經(jīng)過成像器子系統(tǒng)50時，圖2A中所示的微處理器29捕捉并處理來自被成像的連續(xù)部分的數(shù)據(jù)。微處理器29處理所得的數(shù)據(jù)以形成標簽天線14的完整圖像?；诖藞D像，微處理器29然后可以響應于激勵運行諸如磁矩算法的有限元分析/方法之類的電磁建模算法來確定天線14中的最大表面電流區(qū)。例如，對于偶極子天線翼14a和14b，最大電流激勵區(qū)會類似地位于每一半偶極子中。電容性編碼器11然后可以激勵對應于每一最大電流激勵區(qū)的至少一個電容性元件70。例如，對于半個偶極子14b，可以認為電容性元件70b與最大電流激勵區(qū)離得最近。類似地，在半個偶極子14a中，可以認為電容性元件70a與最大電流激勵區(qū)離得最近。何時激勵元件70a和70b的確定將取決于RFID標簽2相對于系統(tǒng)1前進的速度以及成像器子系統(tǒng)50和電容性編碼器11之間的距離d3。將理解，為每一半偶極子選擇單個元件只是出于說明的目的——取決于天線拓樸，每一最大電流激勵區(qū)可能需要一個以上元件70。
考慮系統(tǒng)1的優(yōu)點無論標簽天線1的定向和拓樸如何，系統(tǒng)1都可以對標簽天線14成像，在成像的基礎上對其電磁特性進行建模以確定最大電流激勵區(qū)，并相應地選擇元件70以正確地對RFID標簽2編碼。因此，如果RFID標簽2不同地定向，例如，如圖2B所示在卷3上被旋轉近90度，則電容性編碼器11仍可進行元件70的子集的正確選擇以對RFID標簽2進行編碼。因此，基于來自RFID標簽成像器50的數(shù)據(jù)，處理器29將選擇參照圖2A所討論的元件70a和70b。然而，如圖2B所示，元件70a和70b的位置已與標簽天線14的新定向相對應地改變。與使用磁耦合的RFID編碼器相比，系統(tǒng)1中的功率消耗顯著減少，因為通過元件70的歐姆損耗與在用于建立磁耦合的傳輸線中發(fā)生的歐姆損耗相比可以忽略不計。
在另一示例性實施例中，RFID標簽成像器50可包括光學子系統(tǒng)(未示出)，該子系統(tǒng)包括諸如燈之類的光源，以用可見光譜中的照明輻射，例如可見光來照明RFID標簽；以及光學透鏡，用于接收從RFID標簽2反射的可見光。
因為由處理器29執(zhí)行的電磁建模，除了編碼或詢問以外，電容性編碼器11還可以對RFID標簽2執(zhí)行其它操作。例如，在對標簽天線14中被激勵的電流建模的基礎上，處理器29可以確定來自由被驅動至元件70a和70b的編碼或詢問信號激勵的標簽天線14的輻射場。因為如前所述可以將RFID標簽粘附于卷3，因此來自一個RFID標簽的輻射可影響相鄰的RFID標簽。隨著RFID標簽的靈敏度提高，相鄰標簽中接收到的輻射可以使得這些標簽也通過電容性編碼器11編碼。為了防止相鄰RFID標簽的這種雜散輻射和不合需要的編碼，處理器29可選擇要用將無效來自編碼的RFID標簽2的任何輻射的信號來激勵的元件70的子集92。例如，對于半個偶極子14a，可以選擇用無效信號驅動僅由一個元件組成的子集92a。另選地，取決于所期望的無效效果，可以選擇子集92g或92h。類似地，對于半個偶極子14b，子集92b、92e和92f表示用于無效信號激勵的示例性元件選擇。
在其中電容性編碼器11不僅編碼或詢問，還無效來自被激勵的RFID標簽2的電磁輻射的實施例中，總共四個信號應可用于驅動任何給定的元件70。例如，假設選擇元件70被選中用于信號編碼。取決于所選擇的元件70對應于哪一半偶極子，可以用信號驅動該元件以對RFID標簽2進行電容性編碼。例如，對于圖2B，可以用此信號驅動元件70a，然而，可用相移180度的同一信號驅動元件70b。這兩個信號可表示成A和A*。
通常，信號A和A*只需相差可感知的某一相位。例如，可以容易地看出，如果信號A和A*完全同相，則將不發(fā)生RFID標簽2的激勵。隨著A*相對于A移相，可以發(fā)生越來越大的激勵量。例如，如果A*相對于A移相135度，激勵功率將是可達到的最大功率(對應于180度的相移)的約70％。
無論信號A和A*之間的相位關系如何，處理器29都可以計算將與信號A具有某一相位和功率關系的無效信號。此無效信號可被表示為信號B。例如，假設RFID標簽天線14的成像和電磁建模之后，處理器29簡化圖3所示的所得的電磁模型。在此模型中，標簽天線14的電特性由有損傳輸線部分T4、T5和T6表示。這些線路會具有一些取決于標簽天線14的電特性的特性阻抗。對T4的輸入將是來自轉發(fā)器12的激勵點(圖1)。T6的輸出表示半個標簽天線14a的“端部”的場。T6的端部的實際位置取決于卷3上的RFID標簽定向。例如，如圖2A所示，可以按并排的方式定向RFID標簽，然而，如圖2B所示，可以按端對端的方式定向RFID標簽。將理解，相鄰RFID標簽之間的場是主要關注的場。因此，T6的端部表示此場的位置。
無論RFID標簽2的定向是并排還是端對端，或其它某個排列，圖3所示的電動模型都可以用于表示相鄰RFID標簽之間的輻射。在此模型中，還對電容性元件70建模。元件70a由電阻器R6和電容器C3表示。類似地，元件92a由電阻器R5和電容器C2表示?；诖穗姶拍Ｐ停梢詫С鰺o效信號B和編碼信號A之間的關系，使得在傳輸線T6的端部的區(qū)域45中不激勵任何場。可以執(zhí)行類似的計算來導出用于編碼信號A*的無效信號B*?，F(xiàn)在將討論支持至每一電容性元件的信號A、A*、B和B*的饋送和選擇的總線結構。
現(xiàn)參見圖4A和圖4B，示出了支持對特定電容性元件的信號A到B*的選擇的電容性編碼器11的一個實施例。在介電層71上形成每一電感性/電容性元件70。為了將元件70與驅動網(wǎng)絡屏蔽(參照圖5進一步說明)，介電層71與接地屏蔽72重疊。接地屏蔽72與支持驅動網(wǎng)絡的饋送平面78分離。例如，可以用平面型波導形成網(wǎng)絡。為了清楚地說明起見，僅示出一個波導76。在諸如圖4A所示的板70的行/列排列中，每一行和/或列可以與相應的行或列波導76相關聯(lián)。在一個實施例中，行和列波導可以相交從而位于同一平面上。為了攜帶四個信號A到B*，一個分離的饋送平面將攜帶另一行和列波導構造。另選地，可以將不同的饋送平面層78用于每個信號。相鄰波導之間的耦合可以通過將接地屏蔽的合并到由介電層75和73支撐的饋送平面78中來最小化。為了將波導76中的信號耦合至板70，可以在居間層中形成通孔饋送接觸件77(以虛線示出)。
現(xiàn)參見圖5，示出驅動網(wǎng)絡的其它方面。如前所述，可以用四個可用信號之一驅動每個電容性元件70。為了生成這些信號，電容性編碼器11可包括可編程移相器子系統(tǒng)60，例如，包括分別與可編程衰減器61a、62a和63a耦合并適用于接收操作信號65的5位移相器61、62和63的系統(tǒng)。操作信號65可以在衰減器65a被可編程地衰減以形成如上所述的驅動信號A。為了生成相對于信號A相差期望的相位量的驅動信號A*，操作信號65可以通過移相器63移相并通過衰減器63a可編程地衰減。類似地，操作信號65可以在移相器62和61中被可編程地移相，然后在衰減器62a和61a是被可編程地衰減以形成無效信號B和B*。信號A、A*、B和B*可以通過諸如波導76之類的導體耦合至所選擇的元件的通孔饋送接觸件77。例如，為了選擇元件70，可以將諸如二極管74之類的相應開關驅動至導電狀態(tài)。與信號B和B*的生成相反，不一定需要衰減信號A和A*。然而，包括衰減器63a和65a使用戶能調節(jié)提供給信號A和A*的功率量，從而只將足夠量的功率用于編碼RFID標簽2。
如圖5所示，操作信號65通過移相器62移相并通過衰減器62a衰減成如上所述與A具有一相位和振幅關系的信號B。另外，操作信號65還被輸入到移相器61和63，用于移相預定的相角并分別由衰減器63a和61a衰減成信號B*和A*。在另一示例性實施例中，可編程網(wǎng)格天線子系統(tǒng)可用于接收輸入的相位，例如由用戶輸入的預定相位。
如前所述，無效信號B和B*與相應的編碼信號A和A*的相位和振幅關系取決于電磁模型，而該電磁模型又取決于由RFID標簽成像器50提供的成像。可以用光學或電感性傳感器來構造RFID標簽成像器50。圖6中示出RFID標簽成像器50的電感性實施例。如圖6所示，電感器陣列子系統(tǒng)51包括128個電感器的示例性陣列，例如以線性形式并置的電感器1000-1128。在這一點上，每一電感器對應于參照圖1所述的被成像的部分60的一個像素。因此，將理解，電感器128的尺寸決定了像素大小，從而決定了所得的圖像的分辨率。而所需的分辨率又取決于導體寬度和標簽天線14的布局復雜度。在一個實施例中，像素大小約為0.3mm。電感器1000-1128中每一個可用于生成相應的感應場，諸如分別對應于電感器1000-1128的感應場1000a-1128a。為了清楚地說明起見，圖6中僅示出電感器1000-1128及其相應的感應場1000a-1128a的一個子集。如圖6所示，RFID標簽2(以虛線示出)被放置在RFID標簽成像器50附近，例如在RFID標簽成像器50下方。RFID標簽2中的每一金屬部分的存在則由每一電感器通過受影響的電感器(諸如其感應場1000a受到天線翼14b的金屬部分的影響的電感器1000)的頻率模式中的變化來“感知”。然后，從受影響的電感器通過分別與電感器1000-1128相對應的傳輸線1000b-1128b之一(諸如通過對應于電感器1000的傳輸線1000b)傳送表示諸如電感器1000等受影響的電感器的頻率模式的變化的信號。
在本發(fā)明的一個示例性實施例中，為了減少相鄰電感器的感應場的有害重疊，諸如相鄰電感器1031和1032的感應場1031a和1032a的重疊，使電感器1000-1128在以預定開/關模式工作從而相鄰電感器不同時工作。在圖6的示例性實施例中，使電感器1000-1128中的每第32個電感器在給定時間工作，例如首先使電感器1000、1032、1064和1096工作，然后在移至一組不同的電感器(諸如移至電感器1031、1063、1095和1128)之前斷電，并重復該過程直至使所有電感器1000-1128在上述模式中一點處工作。通過將此模式快速連續(xù)應用于電感器1000-1128中的每個電感器組，在使相鄰電感器的感應場的有害重疊的風險最小化的同時獲得受影響的電感器的虛擬線路掃描。
如圖6中所示，在上述模式的示例性實現(xiàn)中，一組鎖存器300-307被用于控制對電感器1000-1128的工作功率施加。在圖6中所示的示例性實施例中，鎖存器300-307為16位鎖存器，每個鎖存器控制一個16個電感器的子集。一組適用于接收傳輸線1000b-1128b中的16根的子集的多路復用器300a-307a也用于減少電感器陣列子系統(tǒng)11中現(xiàn)有的傳輸線的總數(shù)，因為在任何給定時間，只使電感器1000-1128的一個子集工作，從而只使用傳輸線1000b-1128b中的一個相應子集。圖6中還示出每一鎖存器300-307通過控制線300b-307b中相應的一根與多路復用器300a-307a中相應的一個成對，從而例如當控制線300b指令鎖存器300向電感器1000提供工作功率時，控制線300b還指令多路復用器300a選擇傳輸線1000b以輸出從電感器1000接收到的信號。
可以參照圖7的流程圖更好地理解RFID標簽成像器50的工作。如圖7所示，該過程始于框210，其中電感器陣列子系統(tǒng)51被放置在RFID標簽附近，諸如在RFID標簽2上方一定距離處。接著，在框212中，感測受RFID標簽2中的金屬影響的感應場。接著，在框214中，微處理器29基于從成像器11接收到的數(shù)據(jù)(諸如包括表示受影響的電感器1000-1128的頻率模式中的變化的信號的多路復用器300a-307a的相應輸出300c-307c)確定轉發(fā)器12的位置和標簽天線14相對于轉發(fā)器12的定向15。在本發(fā)明的示例性實施例中，基于一組預定軸，諸如相對于笛卡爾坐標系統(tǒng)中x軸和y軸的預定裝配線表示，確定標簽天線14相對于轉發(fā)器12的定向。接著，在框216中，基于如先前在框214中確定的轉發(fā)器12的位置和標簽天線14相對于轉發(fā)器12的定向確定標簽天線14的形狀。
然后，流程前進到框218，其中基于在框216中確定的RFID標簽2的形狀，用電磁建模確定諸如與圖2A和2B中的板70a和70b相對應的電流最大值的位置。另外，無效信號B和B*的相位和振幅關系也被確定，以及在框218中確定應施加無效信號的相應位置92。將理解，處理器29可存儲預計的RFID標簽的電磁模型?；谟蒖FID標簽成像器50提供的成像數(shù)據(jù)，處理器29然后只需調回識別的RFID標簽2的電磁數(shù)據(jù)以執(zhí)行框218中所述的操作。然后，流程前進到框220，整個過程結束。
將理解，系統(tǒng)1還可用接線天線而非偶極子天線來對RFID標簽成像和編碼。另外，如果用戶確切知道RFID標簽天線的類型及其在卷上的定向，則不需要上述導電元件的可選擇系統(tǒng)。例如，參見圖2a，電容性編碼器只需包括用于RFID天線14的特定定向的元件70a和70b。如果如參照圖2a所述地使用可選擇的多個導電元件，則這些元件不需要以規(guī)則的方式排列，而是也可以不規(guī)則地排列—例如，可以在預期對應于相應RFID標簽天線上的可能的電流最大值的區(qū)域中提供更多元件。
如果用戶確信同一類型的RFID標簽將被周期性地編碼，則不需要參照圖1所述的RFID標簽成像器50。相反，被編碼的RFID天線的定向和拓樸將是已知的，從而RFID標簽成像器50將是冗余的。因為定向和拓樸已知，這里所述的電磁建?？梢悦摍C進行以確定相對較高電流密度的相應區(qū)域。然后，相應的導電元件將可以被定位編碼器中以鄰近這些相對較高電流密度區(qū)。另選地，可以忽視電磁建模，從而假定高電流密度區(qū)簡單地對應于為每一半偶極子或翼對稱放置的位置。例如，對于圖2a中所示的偶極子天線14，電容性編碼器11只需包括電容性元件70a和70b。對于編碼，剩余的元件將是多余的，因為RFID天線14的定向和拓樸不會在已知RFID標簽的卷3上改變。
現(xiàn)在參見圖8a，為電容性編碼器11a示出電容性元件70a和70b的尤其有利的實施例。如剛剛討論的，為電容性編碼器11a假定將被近場編碼的RFID標簽的定向和類型已知，從而只有元件70a和70b是必需的。每個電容性元件70a和70b包括曲折的帶狀線。例如，電容性元件70a包括對置的帶狀線部分800和805。因為此帶狀線部分以相反的方向延伸，它們激勵的磁場被抵消，從而部分800和805表現(xiàn)為電阻性和電容性負載。為了激勵帶狀線部分800和805，RF信號被耦合至饋送帶狀線810。連接器帶狀線820將饋送帶狀線810上的RF激勵耦合至帶狀線部分800和805。電容性元件70b中將饋送帶狀線810上的RF激勵耦合至帶狀線部分800和805的連接器帶狀線830相對于連接器帶狀線820延伸，從而在對元件70a和70b的激勵之間引起期望的相移。
每個帶狀線電容性元件70a和70b由間隙835與相應的接地板840a和840b隔開。接地板840a和840b是可任選的，因為它們只用于向饋送帶狀線810提供更好的屏蔽。如圖8b的橫截面圖所示，帶狀線電容性元件800和805以及接地板840a和840b由介電基片850與接地板860隔開?；氐綀D8a，介電基片850的厚度決定對置的帶狀線部分800和850之間的期望的最小間隔。例如，假設每個帶狀線部分800和805的寬度使得每部分具有100Ω的特性阻抗。隨著對置的帶狀線部分800和805之間的間隔減小，此特性阻抗將明顯受到影響，很清楚，當間隔變?yōu)?時，該特性阻抗將為電容性板的阻抗，因為該帶狀線部分將合并到固定板中。因此，通過將對置帶狀線部分之間的最小間隔保持在至少介電基片850的厚度，將特性阻抗維持在期望的水平。如圖所示，對置的帶狀線部分800和805并聯(lián)排列，從而通過這些部分的電流在方向上改變180度。例如，如果假定這些部分平行于Z方向，則電流從+z方向變到-z方向，反之亦然。以此方式，由具有+z方向的電流的部分激勵的磁場基本上被以-z方向流過相鄰部分的電流抵消。將理解，還可以用帶狀線部分的替換排列取得這些優(yōu)點。例如，可以將z字形或不規(guī)則碎片形模式用于構造帶狀線電容性元件。
注意用對置的帶狀線部分800和805來形成帶狀線電容性元件70a和70b的優(yōu)點。例如，考慮如果用覆蓋相同高度H和寬度W的相應的固定導電板(例如為元件70a所示)代替帶狀線部分800和805的情況。因為導電板將具有比帶狀線連接器820和830低得多的電阻，將存在會減少能被耦合到導電板中的功率量的顯著阻抗失配。如果如參照圖4a和4b所述地使用通孔饋送，則將發(fā)生此同一失配。因此，包括由對置的帶狀線部分組成的電容性元件70的電容性編碼器將需要比使用板的等效編碼器低的功率。另外，因為電容性板系統(tǒng)中的低功率傳輸(源自阻抗失配)，這些系統(tǒng)的電介質厚度必須足夠大以實現(xiàn)相同的編碼功率。相反，介電基片850可以相對較薄，例如32毫英寸的厚度，這降低了制造成本。另外，帶狀線的使用導致自然阻抗匹配—例如，饋送帶狀線810可具有一寬度來產(chǎn)生期望的特性阻抗，例如50Ω。連接器帶狀線部分830和820則可以具有用于饋送帶狀線810的一半的寬度以提供100Ω的特性阻抗。因為連接器帶狀線部分830和820相對于地面平行，它們相對于饋送帶狀線810的有效阻抗仍為50Ω，從而提供匹配的饋送。而對置的帶狀線部分800和805又可簡單地具有與連接器帶狀線部分830和820相同的寬度(從而具有相同的特性阻抗)。這些優(yōu)點可以在諸如為圖1的電容性編碼器11描述的元件之類的元件70的陣列中提供。如圖4a和4b所示，帶狀線部分800和805因此可以是使接地板840a和840b多余的通孔饋送，因為將不存在要屏蔽的帶狀線。有利的是，由于通過使用帶狀線電容性元件70a和70b提供的增強的近場耦合，無論RFID標簽類型如何，對使用陣列(與僅兩個元件相比)的需求減少。換言之，兩個帶狀線電容性元件的適當組合將對許多類型的RFID標簽編碼，從而消除對這些元件的陣列的需求。
帶狀線連接器部分830的固定長度引入元件70b的RF激勵與元件70a的RF激勵相比的固定相移。當RF激勵頻率變化時，此固定相移將變化。由于在諸如對圖8a和8b討論的曲折帶狀線實施例中可取得的優(yōu)良的匹配，饋送帶狀線810上的電壓駐波比(VSWR)(或與饋送帶狀線810耦合的RF饋線)將接近一致。特別地，在被近場(電容性)編碼的相應RFID標簽的諧振頻率處VSWR將最接近一致。由于這一優(yōu)良的VSWR性能，可以將作為頻率的函數(shù)的VSWR特性用于分類給定RFID標簽的性能。然而，給定頻率處的VSWR將還取決于帶狀線電容性元件70a和70b之間的相對相移。因此，由帶狀線連接器830提供的固定相移可以對于給定頻率是次優(yōu)的。
為了對給定頻率確定最佳相移(對于VSWR)，可以將可變移相器900用于確定圖9所示的帶狀線電容性元件70b的相移。因此，頻率可以在期望的頻率范圍上遞增變化，從而可以在相對于在RF饋線905上測得的VSWR的每個頻率遞增處確定移相器900的最佳相移。以此方式，對于被編碼的給定RFID標簽類型，可以確定作為頻率的函數(shù)的合適相移。
在確定作為頻率函數(shù)的合適相移后，作為示例性RFID標簽的頻率函數(shù)的VSWR特性可以如圖10所示地測量。當RF激勵的頻率改變時，可變移相器900引入合適的相移。另選地，如果次優(yōu)VSWR行為是可接受的，則如參照圖8a所述可使用固定相移。如圖10所示，VSWR降至對應于頻率fmin的最小值，fmin還可以表示成fresonant，因為它對應于被編碼的RFID標簽的諧振頻率。
VSWR特性可用于分類RFID標簽。例如，對于給定的RFID標簽類型，可以如圖10所示地確定VSWR特性的上界和下界。如果特定RFID標簽的VSWR性能在這些界線以內，則它被分類為可接受。另選地，如果特定RFID標簽的VSWR性能只在上界以內，則被認為可接受。剛剛描述的VSWR測試確定RFID標簽是否已被適當?shù)刂圃?。用戶可以想確定特定RFID標簽類型是否適合期望的應用，而不是知道特定RFID標簽對于其分類是否正常。例如，用戶可以具有被設計成以某一頻率工作的RFID詢問器?？梢苑治鯲SWR性能以確定fmin是否合適地接近此詢問頻率。
剛剛描述的VSWR分析可以手動執(zhí)行或可以用處理器或邏輯引擎自動執(zhí)行。雖然帶狀線設計的優(yōu)越的匹配性能增強了對標簽分類的這一VSWR分析，但將理解，此分析可用其它電容性元件拓樸來實現(xiàn)。
曲折的帶狀線實施例不僅增強了帶狀線設計，還增強了非諧振激勵。例如，900MHz RFID標簽的天線將被設計成具有約900MHz的諧振頻率。如果詢問器用具有2.5GHz頻率的遠場RF信號激勵這一標簽，則標簽僅僅是不作出響應。然而，因為電容性編碼器激勵近場中的RFID標簽，被驅動至例如饋送帶狀線810或RF饋線905的RF信號不需要處于被近場編碼的相應RFID標簽的諧振頻率處。相反，用于電容性激勵RFID標簽的RF信號可具有離標簽的諧振頻率相對較遠的頻率。例如，900MHz標簽可用例如60MHz RF信號來近場編碼。通過使用這些非諧振激勵頻率，來自近場激勵的標簽的RF輻射的可能性大大減小。以此方式，電容性編碼器不必無效上述來自近場激勵的標簽的RF輻射。
本發(fā)明的上述實施例僅僅旨在示例性而非限定。因此，對本領域的技術人員顯而易見的是，可以在本發(fā)明的較寬方面在不背離本發(fā)明的前提下進行各種變化和修改。因此，所附權利要求書包括落在本發(fā)明的真正精神和范圍內的所有這些變化和修改。
權利要求
1.一種電容性RFID標簽編碼器，包括基片；所述基片的第一表面上的接地平面；所述基片的第二表面上的第一多個串聯(lián)的帶狀線導體，所述第一多個串聯(lián)的帶狀線導體被排列在所述第二表面的第一區(qū)中；所述基片的第二表面上的第二多個串聯(lián)的帶狀線導體，所述第二多個串聯(lián)的帶狀線導體被排列在所述第二表面的第二區(qū)中，所述編碼器被配置成用RF信號驅動所述第一多個串聯(lián)的帶狀線導體，并用所述RF信號的相移形式驅動所述第二多個串聯(lián)的帶狀線導體。
2.如權利要求1所述的電容性編碼器，其特征在于，所述第一和第二多個帶狀線導體中的每一個與其余的帶狀線導體平行排列。
3.如權利要求1所述的電容性編碼器，其特征在于，所述第一和第二多個帶狀線導體中的每一個以不規(guī)則碎片形模式排列。
4.如權利要求1所述的電容性編碼器，其特征在于，還包括用于接收所述RF信號的所述第二表面上帶狀線饋線；將所述帶狀線饋線連接至所述第一多個帶狀線導體，從而用所述RF信號驅動所述第一多個帶狀線導體的第一連接器帶狀線；以及將所述帶狀線饋線連接至所述第二多個帶狀線導體的第二連接器帶狀線，其中所述第二連接器帶狀線具有與所述第一連接器帶狀線不同的長度，從而用所述RF信號的相移形式驅動所述第二多個帶狀線導體。
5.如權利要求4所述的電容性編碼器，其特征在于，還包括用于提供所述RF信號的相移形式的可變移相器。
6.如權利要求1所述的電容性編碼器，其特征在于，所述第一多個帶狀線導體中的每一個之間的間隔至少與所述基片的厚度一樣大，且其中所述第二多個帶狀線導體中的每一個之間的間隔至少與所述基片的厚度一樣大。
7.如權利要求1所述的電容性編碼器，其特征在于，所述第一和第二多個帶狀線導體的特性阻抗至少是50Ω。
8.一種電容性RFID標簽編碼器，包括基片；以及所述基片上的多個電容性元件，每一電容性元件包括多個串聯(lián)的帶狀線導體，所述編碼器被配置成用RF信號驅動所述電容性元件中選擇的第一個電容性元件，并用所述RF信號的相移形式驅動所述電容性元件中選擇的第二個電容性元件。
9.如權利要求8所述的電容性RFID標簽編碼器，其特征在于，還包括被配置成基于RFID標簽的定向選擇所述電容性元件中所述選擇的第一和第二個電容性元件。
10.如權利要求9所述的電容性RFID標簽編碼器，其特征在于，還包括可用于向所述處理器提供RFID標簽的定向的RFID標簽成像器。
11.如權利要求9所述的電容性RFID標簽編碼器，其特征在于，所述帶狀線導體中的每一個與其余帶狀線導體平行排列。
全文摘要
在一個實施例中，提供一種包括由帶狀線導體的排列形成的一對電容性元件的電容性編碼系統(tǒng)。
文檔編號G06K7/00GK1916927SQ20061012180
公開日2007年2月21日 申請日期2006年8月18日 優(yōu)先權日2005年8月19日
發(fā)明者丘力虎美生 申請人:普林昌尼克斯股份有限公司