專利名稱：具有不同角度天線之無線射頻識別讀取裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)于一種無線射頻識別讀取裝置之設(shè)計，特別是關(guān)于一種具有不同角度
天線之無線射頻識別讀取裝置。
背景技術(shù)：
無線射頻識別系統(tǒng)(Radio Frequency Identification, RFID)是針對接觸式系統(tǒng) 的缺點而發(fā)展出來，該系統(tǒng)主要由讀取裝置(Reader)和標簽(Tag)所組合而成，利用射頻 訊號以無線方式傳送標簽內(nèi)的信息至讀取裝置中，且同時使用此射頻訊號來做無線傳能， 使標簽本身不需使用電池就可以永久工作。無線射頻識別系統(tǒng)不光是只有設(shè)計讀取裝置和 標簽，其相關(guān)的應(yīng)用軟件和服務(wù)的商機是十分的龐大的，目前國內(nèi)已有許多的公司相繼投 入如標簽的設(shè)計、讀取裝置的設(shè)計及無線射頻識別系統(tǒng)相關(guān)的應(yīng)用軟件之開發(fā)工作。
無線射頻識別系統(tǒng)具有長距離讀取、不須正視、同時可讀取多數(shù)標簽等優(yōu)勢，但是 系統(tǒng)的可靠度受到標簽之天線與讀取裝置之天線影響。天線中之電流所產(chǎn)生的電磁脈波向 外以光速輻射時，輻射電場的方向(稱為極化方向)與電磁波前進方向垂直。而輻射電場 僅與兩個參數(shù)有關(guān)一為與距離有關(guān)的部份，其大小與距離成反比；另一與方位角有關(guān)，而 此一輻射電場大小與方位角間之關(guān)系，就定義為天線場型(antenna pattern)，天線場型各 方向角之輻射電場大小不同，故使得讀取裝置與標簽傳遞時有方向性的問題。另外，標簽之 天線與讀取裝置之天線一旦正交，便會有無法吸收能量或無法接收到訊號之問題產(chǎn)生，而 在實際使用時，標簽的位置常會隨機移動，并且擺置的方向不定，就會因為夾角之問題而導(dǎo) 致讀取效果不佳。 美國專利第7， 042， 413號專利案中，其揭露一種以平板材料所制成之具有三軸向 天線數(shù)組之標簽，該標簽包括有一第一偶極天線及一第二偶極天線，該第一偶極天線與該 第二偶極天線間互不平行且互不相交而構(gòu)建形成一平面，一第三偶極天線設(shè)置在該平面往 外投射之方向上。該專利案利用將一平板材料切割折曲而制成具有三軸向天線數(shù)組之標 簽，雖然避免標簽接收時之角度問題，但是僅改變標簽之天線設(shè)置，仍會受限于讀取裝置之 天線之天線場型各方向角之輻射電場大小影響，在某些方向上仍無法傳輸訊號。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所欲解決之技術(shù)問題 鑒于以上所述，讀取裝置與標簽間之訊號傳輸與接收會受到各種外在因素之影 響，例如讀取裝置本身所使用天線之天線場型、天線與標簽之天線間的夾角、不同之使用場
合、環(huán)境中各種不同電場磁場之干擾、標簽與讀取裝置兩者之動態(tài)對應(yīng)狀況......等影
響，導(dǎo)致在某些方向角上之讀取效果較差，甚至?xí)o法接收到訊號。 讀取裝置本身所使用天線之天線場型中，輻射電場于各方位角之分布大小不同， 于輻射電場過小之處會有訊號傳輸與接收間的死角存在。讀取裝置之天線與標簽之天線間 的夾角一旦互相垂直，就算兩者距離再近，亦可能無法傳輸或接受到訊號，還會使得訊號強度與距離的關(guān)聯(lián)性變低，無法憑借訊號強度做一些標簽的定位等判斷，應(yīng)用效果不佳。在不 同之使用場合下，像是在工業(yè)場合或是商業(yè)場合中，會有各種不同電場磁場之干擾，而在傳 輸或接收時造成噪聲。 緣此，本發(fā)明之一目的即是提供一種具有不同角度天線之無線射頻識別讀取裝 置，其提供不同角度之天線設(shè)置，使得讀取裝置所使用天線之天線場型中沒有讀取死角，能 傳輸及接收各方向之訊號。 本發(fā)明之另一目的即是提供一種具有不同角度天線之無線射頻識別讀取裝置，其 提供不同角度之天線設(shè)置，使讀取裝置之天線和標簽之天線間無論以何種夾角擺置，皆能 順利傳輸及接收。 本發(fā)明解決問題之技術(shù)手段 本發(fā)明為解決習(xí)知技術(shù)之問題所采用之技術(shù)手段為一種具有不同角度天線之無 線射頻識別讀取裝置，包括有若干個訊號天線，以互不平行且互不共線之角度設(shè)置，該各個 訊號天線具有一預(yù)定之天線場型且使用一預(yù)定之載波頻率。 一微處理器先后透過一訊號 轉(zhuǎn)換單元及一無線收發(fā)器連接該若干個訊號天線，以及經(jīng)由一頻率產(chǎn)生器連接該無線收發(fā) 器。該微處理器更連結(jié)有一記憶單元，該記憶單元中儲存有一標簽識別碼數(shù)據(jù)庫。
本發(fā)明對照先前技術(shù)之功效 經(jīng)由本發(fā)明所采用之技術(shù)手段，以不同角度訊號天線之設(shè)置，將各訊號天線之天 線場型中輻射電場較小之方向角以其它角度設(shè)置之訊號天線之天線場型中輻射電場較大 之方向角彌補，使得在多個訊號天線同時使用下，天線場型中輻射電場所涵蓋之范圍變大， 且于各方向角皆有均勻之分布。當標簽處在其中一訊號天線接收效果較差之方向角上時， 則會是另一個訊號天線接收效果較好之方向角。如此一來，不論標簽如何移動，讀取裝置皆 能有良好的傳輸及接收效果。 亦因為各訊號天線以不同之指向角度設(shè)置，避免了天線夾角所產(chǎn)生之訊號傳輸與 接收之問題。于本發(fā)明之第一實施例中，各個訊號天線以互相垂直之指向角度設(shè)置，當其中 一訊號天線之指向角度和標簽之天線正交時，雖然與標簽之天線正交之訊號天線，其傳輸 與接收效果變差，但其它訊號天線中會有至少一訊號天線不與該標簽之天線正交，而有較 好之傳輸及接收效果，藉由多個訊號天線間的互補作用，而使讀取裝置始終保持良好之傳 輸與接收效果。 本發(fā)明所采用的具體實施例，將藉由以下之實施例及附呈圖式作進一步之說明。


圖1顯示本發(fā)明具有不同角度天線之無線射頻識別讀取裝置第-
圖；




-實施例之立體
圖2顯示本發(fā)明第一實施例之控制電路方塊圖3顯示本發(fā)明第一實施例之第一訊號天線之天線場型之示意圖
圖4顯示本發(fā)明第一實施例之第二訊號天線之天線場型之示意圖 圖5顯示本發(fā)明第一實施例之第三訊號天線之天線場型之示意圖 圖6顯示本發(fā)明第一實施例之第一訊號天線、第二訊號天線及第三訊號天線同時
使用時之天線場型之示意4
圖7顯示本發(fā)明第二實施例之控制電路方塊圖。
具體實施例方式
參閱圖1所示，其顯示本發(fā)明具有不同角度天線之無線射頻識別讀取裝置第一實 施例之立體圖。無線射頻識別讀取裝置100包括有一殼體1、一第一訊號天線2a、一第二訊 號天線2b及一第三訊號天線2c。第一訊號天線2a、第二訊號天線2b及第三訊號天線2c 在一空間中以互相垂直之指向角度X、 Y、 Z設(shè)置，且具有一預(yù)定之天線場型及使用一預(yù)定之 載波頻率f 。于本發(fā)明之第一實施例中，第一訊號天線2a、第二訊號天線2b及第三訊號天 線2c雖然以互相垂直之指向角度X、Y、Z設(shè)置，但亦可因應(yīng)使用者及使用環(huán)境之需求，以其 它于空間中互不平行且互不共線之指向角度設(shè)置。 —無線電波RF向該無線射頻識別讀取裝置100傳送而來，由于無線電波RF垂直 于第一訊號天線2a之指向角度X及第三訊號天線2c之指向角度Z，故第一訊號天線2a及 第三訊號天線2c之接收狀況較差，甚至?xí)o法接收到無線電波RF。但此時因為設(shè)置的關(guān) 系，使得第二訊號天線2b與無線電波RF互相平行，反而有最佳之接收狀況。
參閱圖2所示，其顯示本發(fā)明第一實施例之控制電路方塊圖。本發(fā)明第一實施例 之控制電路包括有一微處理器3 ，其先后透過一訊號轉(zhuǎn)換單元4及一無線收發(fā)器5連接該第 一訊號天線2a、第二訊號天線2b及第三訊號天線2c，以及經(jīng)由一頻率產(chǎn)生器6連接該無線 收發(fā)器5，用以控制頻率產(chǎn)生器6產(chǎn)生載波頻率f供第一訊號天線2a、第二訊號天線2b及 第三訊號天線2c使用。微處理器3更連結(jié)有一記憶單元7，記憶單元7中儲存有一標簽識 別碼數(shù)據(jù)庫71。 當一無線射頻識別標簽8經(jīng)由無線射頻識別標簽8之標簽天線81發(fā)送一識別訊 號Sl至無線射頻識別讀取裝置100時，無線收發(fā)器5則會透過第一訊號天線2a、第二訊號 天線2b及第三訊號天線2c接收該識別訊號Sl，并傳送至訊號轉(zhuǎn)換單元4中。訊號轉(zhuǎn)換單 元4將接收之識別訊號Sl轉(zhuǎn)換為一數(shù)字型態(tài)識別訊號S2后傳送至微處理器3中，微處理 器3則依據(jù)接收之數(shù)字型態(tài)識別訊號S2判別出無線射頻識別標簽8之標簽識別碼I，并送 至記憶單元7中之標簽識別碼數(shù)據(jù)庫71中儲存，以供之后應(yīng)用。 參閱圖3所示，其顯示本發(fā)明第一實施例之第一訊號天線之天線場型示意圖。第 一訊號天線2a具有一天線場型Pl，天線場型Pl在一天線場型平面Hl上各方向角之輻射電 場大小不同。而于天線場型P1中輻射電場愈小之處，訊號傳輸及接收的狀況愈差，甚至產(chǎn) 生通訊上的死角。 參閱圖4及圖5所示，其顯示本發(fā)明第一實施例之第二訊號天線之天線場型示意 圖及第三訊號天線之天線場型示意圖。相較于第一訊號天線2a之天線場型Pl ，雖然第二訊 號天線2b之天線場型P2及第三訊號天線2c之天線場型P3之形狀不變，但由于第二訊號 天線2b及第三訊號天線2c以不同之指向角度Y、Z設(shè)置，使得在天線場型平面H2及天線場 型平面H3上輻射電場于各方向角之大小分布便有所差異。 參閱圖6，其顯示本發(fā)明第一實施例之不同訊號天線同時使用時之天線場型示意 圖。當?shù)谝挥嵦柼炀€2a、第二訊號天線2b及第三訊號天線2c同時使用時，原各天線場型 Pl、 P2、 P3中輻射電場較小之區(qū)域被輻射電場較大之區(qū)域掩蓋，而在一天線場型平面H上 得到于各方向角上均有良好的輻射電場大小分布之一天線場型P4。于本發(fā)明之第一實施例中，各天線場型Pl、 P2、 P3、 P4雖然僅顯示在天線場型平面Hl、 H2、 H3、 H上之輻射電場分 布，但天線場型P4在三維空間中依舊于各方向角上有良好的輻射電場大小分布，沒有通訊 上的死角。 參閱圖7所示，其顯示本發(fā)明第一實施例之控制電路方塊圖。此一實施例之無線
射頻識別讀取裝置ioo'之控制電路大致上與前述第一實施例相同，故相同之構(gòu)件乃標示以
相同之組件編號，以資對應(yīng)。其差異之處在于無線射頻識別讀取裝置100'之微處理器3，其 透過一訊號轉(zhuǎn)換單元4a及一無線收發(fā)器5a連接第一訊號天線2a，微處理器3再透過一訊 號轉(zhuǎn)換單元4b及一無線收發(fā)器5b連接第一訊號天線2b以及透過一訊號轉(zhuǎn)換單元4c及一 無線收發(fā)器5c連接第一訊號天線2c。此外，微處理器3同樣是經(jīng)由頻率產(chǎn)生器6連接各個 無線收發(fā)器5a、5b、5c，用以控制頻率產(chǎn)生器6產(chǎn)生載波頻率f供第一訊號天線2a、第二訊 號天線2b及第三訊號天線2c使用。微處理器3同樣連結(jié)有記憶單元7，記憶單元7中儲存 有標簽識別碼數(shù)據(jù)庫71。 利用模塊化的方式將第一訊號天線2a、第二訊號天線2b及第三訊號天線2c分別 連結(jié)訊號轉(zhuǎn)換單元4a、4b、4c及無線收發(fā)器5a、5b、5c，使得接收的信息不用再統(tǒng)一由單一 組件來執(zhí)行，不但可以降低信息處理上的負擔(dān)，于其它方面的應(yīng)用上，還可做到多頻段的接 收，用以同時對應(yīng)多個無線射頻識別標簽。 由以上之實施例可知，本發(fā)明所提供之具有不同角度天線之無線射頻識別讀取裝 置確具產(chǎn)業(yè)上之利用價值，故本發(fā)明業(yè)已符合于專利之要件。惟以上之敘述僅為本發(fā)明之 第一實施例說明，凡精于此項技藝者當可依據(jù)上述之說明而作其它種種之改良，惟這些改 變?nèi)詫儆诒景l(fā)明之發(fā)明精神及以下所界定之專利范圍中。
權(quán)利要求
一種具有不同角度天線之無線射頻識別讀取裝置，用以接收由一無線射頻識別標簽所發(fā)出之一識別訊號，藉該識別訊號判別該無線射頻識別標簽之標簽識別碼，其特征是，該裝置包括若干個訊號天線，在一空間中以互不平行且互不共線之指向角度設(shè)置，該各個訊號天線具有一預(yù)定之天線場型且使用一預(yù)定之載波頻率；一無線收發(fā)器，連接該訊號天線，透過該訊號天線接收該無線射頻識別標簽所發(fā)出之識別訊號；一訊號轉(zhuǎn)換單元，連接該無線收發(fā)器，用以將該接收之識別訊號轉(zhuǎn)換為數(shù)字型態(tài)識別訊號；一頻率產(chǎn)生器，用以產(chǎn)生該訊號天線所需之載波頻率；一微處理器，連接該訊號轉(zhuǎn)換單元及該頻率產(chǎn)生器，用以控制該頻率產(chǎn)生器產(chǎn)生該載波頻率及依據(jù)該接收之數(shù)字型態(tài)識別訊號判別該無線射頻識別標簽之標簽識別碼。
2. 如權(quán)利要求1所述的具有不同角度天線之無線射頻識別讀取裝置，其特征是，該微 處理器更連接有一儲存有標簽識別碼數(shù)據(jù)庫之記憶單元。
3. 如權(quán)利要求1所述的具有不同角度天線之無線射頻識別讀取裝置，其特征是，該訊 號天線包括單極天線、偶極天線之一 。
4. 如權(quán)利要求1所述的具有不同角度天線之無線射頻識別讀取裝置，其特征是，該若 干個訊號天線包括以互相垂直之角度設(shè)置之一 X軸向訊號天線、一 Y軸向訊號天線及一 Z 軸向訊號天線。
5. —種具有不同角度天線之無線射頻識別讀取裝置，用以接收由一無線射頻識別標簽 所發(fā)出之一識別訊號，藉該識別訊號判別該無線射頻識別標簽之標簽識別碼，其特征是，該 裝置包括若干個訊號天線，在一空間中以互不平行且互不共線之指向角度設(shè)置，該各個訊號天 線具有一預(yù)定之天線場型且使用一預(yù)定之載波頻率；若干個無線收發(fā)器，分別連接該各個訊號天線，透過該訊號天線接收該無線射頻識別 標簽所發(fā)出之識別訊號；若干個訊號轉(zhuǎn)換單元，分別連接該各個無線收發(fā)器，用以將該接收之識別訊號轉(zhuǎn)換為 數(shù)字型態(tài)識別訊號；一頻率產(chǎn)生器，用以產(chǎn)生該訊號天線所需之載波頻率；一微處理器，連接該各個訊號轉(zhuǎn)換單元及該頻率產(chǎn)生器，用以控制該頻率產(chǎn)生器產(chǎn)生 該載波頻率及依據(jù)該接收之數(shù)字型態(tài)識別訊號判別該無線射頻識別標簽之標簽識別碼。
6. 如權(quán)利要求5所述之具有不同角度天線之無線射頻識別讀取裝置，其特征是，該微 處理器更連接有一儲存有標簽識別碼數(shù)據(jù)庫之記憶單元。
7. 如權(quán)利要求5所述之具有不同角度天線之無線射頻識別讀取裝置，其特征是，該訊 號天線包括單極天線、偶極天線之一 。
8. 如權(quán)利要求5所述之具有不同角度天線之無線射頻識別讀取裝置，其特征是，該若 干個訊號天線包括以互相垂直之角度設(shè)置之一 X軸向訊號天線、一 Y軸向訊號天線及一 Z 軸向訊號天線。
全文摘要
一種具有不同角度天線之無線射頻識別讀取裝置，包括有若干個訊號天線，以互不平行且互不共線之角度設(shè)置，該各個訊號天線具有一預(yù)定之天線場型且使用一預(yù)定之載波頻率；一無線收發(fā)器，連接該訊號天線；一訊號轉(zhuǎn)換單元，連接該無線收發(fā)器；一頻率產(chǎn)生器，用以產(chǎn)生該訊號天線所需之載波頻率；一微處理器，連接該訊號轉(zhuǎn)換單元及該頻率產(chǎn)生器。本發(fā)明以不同角度訊號天線之設(shè)置，將各訊號天線之天線場型中輻射電場較小之方向角以其它角度設(shè)置之訊號天線之天線場型中輻射電場較大之方向角彌補，使得在多個訊號天線同時使用下，天線場型中輻射電場所涵蓋之范圍變大，且于各方向角皆有均勻之分布。
文檔編號H01Q1/22GK101727566SQ20081021877
公開日2010年6月9日 申請日期2008年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月31日
發(fā)明者彭信堯, 李大永, 游家縉, 蕭鈞庭 申請人:佛山市順德區(qū)漢達精密電子科技有限公司