一种超高频RFID信号增强装置及无人售货柜的制作方法

本实用新型涉及RFID技术，特别是涉及一种超高频RFID信号增强装置及无人售货柜。

背景技术：

新零售行业中使用超高频RFID技术来识别商品个数和种类的场景越来越普及。主要方法是在商品表面贴上无源的带有商品信息的RFID电子标签，标签读写器通过天线发射电磁场信号给电子标签提供能量，标签获得能量后，把商品信息反馈给读写器。

然而，由于商品的多样性，特别是液体饮料会吸收电磁波，金属包装的商品会反射电磁波，到达标签的有效电磁波能量被削弱，从而导致有些电子标签识别不出的问题。如果单纯提高读写器的输出能量，又会对读写器自身产生干扰。最终导致用户购买商品可能会被多扣钱，或者少扣钱，造成用户或者商家利益受损。

技术实现要素：

有鉴于现有技术的上述缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种超高频RFID信号增强装置及无人售货柜，其超高频RFID信号增强装置能够增强RFID电磁波能量，从而实现对电子标签的准确、快速读写。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种超高频RFID信号增强装置，包括：

读写器，用于对RFID电子标签进行读写，提供原始的读写信号；

信号耦合器，用于将与读写器进行交互传输的信号进行耦合，从而将信号至少耦合为2路射频信号，射频信号包含第一射频信号、第二射频信号；

读写天线，用于将第一射频信号发送，从而对电子标签进行读写；

信号放大器，用于将第二射频信号进行放大；

能量天线，用于将信号放大器放大后的信号辐射到每个电子标签上；

所述读写器的信号端与信号耦合器的通信连接，信号耦合器分别与读写天线、信号放大器通信连接，信号放大器与能量天线通信连接。

优选地，信号耦合器耦合2路射频信号，其中一路功率较大的为第一射频信号，另一路功率较小的为第二射频信号。

优选地，还包括天线切换器，所述读写天线有两个及以上，所述天线切换器用于第一射频信号，且把第一射频信号按照时间顺序依次传送到各个读写天线上。

优选地，还包括功率分配器，所述能量天线有两个及以上，功率分配器用于接收信号放大器放大后的信号，且将此信号的功率分配至各个能量天线上。

优选地，功率分配器将信号放大器放大后的信号按照能量天线数量均分后输送至各个能量天线上。

本实用新型还提供了一种无人售货柜，其应用有上述超高频RFID信号增强装置。

优选地，还包括，柜体、读写和信号放大硬件，柜体内部通过隔板分割为至少一个放置层；

读写和信号放大硬件安装在柜体上，且内部集成读写器、信号耦合器、天线切换器、信号放大器、功率分配器；读写天线和能量天线分别安装在柜体内，读写天线通过射频线缆和天线切换器通讯连接，能量天线通过射频线缆与功率分配器通讯连接。

优选地，柜体对内、对外可完全屏蔽信号。

优选地，读写天线、能量天线分别安装在各个隔板上或各个放置层侧壁上。

优选地，读写天线和能量天线间隔分布在每一放置层内。

本实用新型的有益效果是：本实用新型通过超高频RFID信号增强装置给RFID标签单独提供能量的方式，可以解决目前超高频RFID无人售货柜对液体饮料和由于标签自身性能不好而带来的读取率不高的问题。由于具有较好的读取率，就可以售卖更多种类型的商品，从而丰富无人售货柜售卖商品的种类及提高了标签的利用率，给用户和运营商带来好的体验和效益。

附图说明

图1是超高频RFID信号增强装置的结构示意图。

图2是无人售货柜结构示意图。

图3是无人售货柜使用流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：

实施例一

参见图1，本实施例的超高频RFID信号增强装置，包括：

读写器A，用于对RFID电子标签进行读写；

信号耦合器B，用于将与读写器A进行交互传输的信号进行耦合，从而将信号耦合为2路射频信号，其中一路功率较大，另一路功率较小；

读写天线，用于将信号耦合器B耦合的、功率较大的信号发送，从而对电子标签进行读写；

信号放大器E，用于将信号耦合器B耦合的、功率较小的信号进行放大；

能量天线，用于将信号放大器E放大后的信号辐射到每个电子标签上，从而增加电子标签的读取率及信号覆盖率。

所述读写器A的信号端与信号耦合器B的通信连接，信号耦合器B分别与读写天线、信号放大器E通信连接，信号放大器与能量天线通信连接。

优选地，所述读写天线有两个及以上，此时，需要增加天线切换器C，天线切换器C用于接收信号耦合器B耦合的、功率较大的射频信号，且把射频信号按照时间顺序依次传送到各个读写天线上。本实施例的读写天线有两个，分别为第一读写天线D1、第二读写天线D2。

优选地，所述能量天线有两个及以上，此时，需要增加功率分配器F，功率分配器F用于接收信号放大器E放大后的信号，且将信号功率按照能量天线数均分后输送至各个能量天线上，从而增加信号的覆盖率。本实施例的能量天线有两个，分别为第一能量天线G1、第二能量天线Gm，功率分配器F将从信号放大器E接收到的信号功率均分为两份，然后分别输送至第一能量天线G1、第二能量天线Gm。当然，也功率分配器F可以按照实际情况或预设程序分配信号功率，不一定是均分。

使用时，读写器A发出读取柜子里所有电子标签信息的射频信号，此信号经过信号耦合器B耦合为2路射频信号，其中功率较大的一路直接传到天线切换器C、另外功率较小的一路送到信号放大器E；

天线切换器C把射频信号按照时间顺序依次传送到第一读写天线D1、第二读写天线Dn上，如果只有一个读写天线，那么天线切换器C可以省略不用；

当电子标签收到信号后，把自身的信息再通过射频信号发射出去，读写天线收到电子标签的信号后，再通过天线切换器C->信号耦合器B->读写器A 通路，把标签信号发送到读写器A上，读写器A分析此信号，得到具体的商品信息。即，天线切换器C根据各个读取天线接收到的射频信号按照时间顺序依次传送到信号耦合器B，再通过信号耦合器B输送到读写器A进行读取、识别。

信号放大器E把信号耦合器B耦合出来的小信号进行放大，本实施例中信号耦合器耦合出10DBm的射频信号，通过信号放大器E放大到43DBm；

放大后的信号经过功率分配器F把射频信号平均分配到第一能量天线G1、第二能量天线Gm上，当然也可以只使用1个能量天线，此时就不需要功率分配器F。

各个能量天线把信号辐射到每个电子标签上，这样，即使柜子中有吸收能量信号的商品，例如液体饮料，只要各个能量天线辐射的能量足够大，就完全可以保证每个标签都获得了足够的能量来发送自身的信息。同样，对于自身性能不好的电子标签，也起到能量增强的功能，提高识别率。

在读写器A上，本实施例还可实现根据柜子里商品数量和种类动态调节信号放大器E的放大倍数。在保证读取正确率的基础上，尽可能的减少功率消耗以及信号过饱和带来的负面影响。这个可以通过预先设定的程序对信号放大器E进行的放大倍数控制，控制信号由读写器A发送。控制方式为根据读写器A读取到的电子表签数、预设的信号放大倍数与电子标签数的换算关系触发不同放大倍数的控制信号。

实施例二

参见图2，本实施例为实施例一中的超高频RFID信号增强装置在无人售货柜上的应用，所述无人售货柜，包括，柜体500、读写和信号放大硬件100，柜体内部通过隔板400分割为多个放置层510，放置层510用于存放售卖的商品；

柜体需要对内、对外完全进行信号屏蔽，以防止内部信号泄漏，读取到柜外的电子标签，同时也防止外部信号对柜内产生干扰，为达到此目的，需要对柜体500、隔板400、柜门520等进行特殊的电磁屏蔽处理。

读写和信号放大硬件100安装在柜体上，且内部集成读写器A、信号耦合器B、天线切换器C、信号放大器E、功率分配器F；本实施例中，读写和信号放大硬件100安装在柜体顶部。

读写天线和能量天线分别安装在各个隔板400上或柜体内的每一放置层510侧壁上，本实施例选择安装在每一放置层510的隔板400上；

优选地，读写天线和能量天线间隔分布在每一放置层510，这样既能够使每个电子标签均获得足够的能量，又能够满足各电子标签的读写需求。本实施例中，读写天线为200、210（相当于实施例一中的第一读写天线D1、第二读写天线Dm），能量天线为300，读写天线通过射频线缆和天线切换器通讯连接，能量天线通过射频线缆与功率分配器通讯连接。

参见图3，本实施例的无人售货柜使用流程如下：

S1、用户通过扫描预设的条码或二维码输入购买指令，或通过手动按键、触摸屏等输入购买指令；

S2、无人售货柜的系统确认购买信息是否准确、购买金额是否足够。当购买信息准确、购买金额足够时，确认为有效用户；当然，也可以通过预存费、会员用等方式，使用时，只需要确认用户信息是否有效、购买信息是否准确即可。

S3、无人售货柜将用户购买的商品输出至取件门，同时，取件门打开，以方便用户取出商品，当用户取出商品后，取件门关闭；

S4、系统通过读写器检测购买商品的电子标签是否还有信号反馈来判断商品是否被拿走。如果没有检测到改商品的电子标签信息，则判断商品已经拿走，此时，系统扣费，完成交易。

具体技术方案、使用流程可直接参考现有的无人售货机，如饮料售货机、鸡蛋售货机等，这部分是十分成熟的现有技术，本案就不再赘述。

本实用新型未详述之处，均为本领域技术人员的公知技术。

以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。