多感应线圈的无线射频辨识系统的制作方法

本新型是关于一种多感应线圈的无线射频辨识系统。

背景技术：

无线射频辨识(Radio Frequency Identification，RFID)系统是一种无线通信数据传输的技术，可以通过无线电信号识别特定目标并读写相关数据，而不用RFID系统与特定目标之间建立机械或者光学的接触，其系统主要由标签(Tag)、读取器(Reader)及处理器所组成。标签包括集成电路与天线，可储存各项识别信息，通过天线以无线电信号将数据传输至读取器，依照标签本身是否有电池来源分为被动式、半被动式及主动式标签。读取器包括发送器(Transmitter)、接收器(Receiver)及天线，发送器通过天线发送处理器的信号和提供周遭的标签交流电源。接收器负责接收标签传來的信号，并将信号转交给处理器。

在日常生活中，无线射频辨识系统已被广泛地应用所欲追踪的人、事、物上面，包括身份证件、电子票证、物流管理、行李分类、门禁系统。然而，现今单一RFID系统在单一区域无法同时辨识不同的标签，而于不同的区域也无法使用单一系统完成，仍然需要一个区域设置一组RFID系统，也就是一台读取器就需搭配一个控制器，因此既耗费成本又在实际应用上有所局限。

技术实现要素：

鉴于上述，本案提出一种多感应线圈的无线射频辨识系统，包括多个射频读取模块及一主控制器。多个射频读取模块，适于操作于一发射谐振模式及一闲置模式。各个射频读取模块包括一感应线圈、一谐振电路及一开关电路。其中，谐振电路电连接感应线圈，开关电路电连接谐振电路，主控制器电连接多个感应线圈及多个开关电路。感应线圈，于发射谐振模式时用以发射一检测信号，并依据一响应信号而产生一谐振信号。于闲置模式时，感应线圈依据前述响应信号而产生一感应信号。谐振电路用于响应感应线圈。于开关电路为导通时，以控制射频读取模块操作于发射谐振模式。于开关电路为断路时，以控制射频读取模块操作于闲置模式。而主控制器用于控制多个开关电路为导通、或断路，并控制多个感应线圈发射多个检测信号。

在一实施例中，各个射频读取模块更包括一解调变电路。解调变电路电连接谐振电路。于发射谐振模式时，解调变电路解调变谐振信号，并输出一第一数据信号。于闲置模式时，解调变电路解调变感应信号，并输出一第二数据信号。

在一实施例中，多感应线圈的无线射频辨识系统更包括一放大电路。放大电路电连接于该些解调变电路与主控制器之间。放大电路用于运算放大该些解调变电路的该些第一数据信号及该些第二数据信号，而合并输出一放大信号。

在一实施例中，主控制器包括一运算处理电路。主控制器电连接放大电路，用于响应放大电路的放大信号而产生一运算信号。

在一实施例中，主控制器更包括一控制电路。主控制器电连接运算处理电路。主控制器选择性地依据运算处理电路的运算信号而输出多个控制信号，以控制该些开关电路。

在一实施例中，多感应线圈的无线射频辨识系统更包括一驱动电路。驱动电路电连接于主控制器及多个感应线圈之间。驱动电路依据主控制器输出的一射频信号以控制多个感应线圈发射多个检测信号。

在一实施例中，各该射频读取模块更包括一隔离电路。隔离电路电连接于解调变电路及放大电路之间。隔离电路用于降低解调变电路及放大电路之间的噪声。

在一实施例中，多感应线圈的无线射频辨识系统更包括至少一音频播放电路。该至少一音频播放电路电连接控制电路。控制电路响应运算信号输出一指示信号，该至少一音频播放电路响应指示信号而输出对应的一音频。

在一实施例中，感应线圈的无线射频辨识系统更包括一输入输出装置。输入输出装置电连接控制电路。控制电路响应运算信号输出指示信号，输入输出装置响应指示信号而输出对应的一输入输出信号。

在一实施例中，该些射频读取模块以阵列方式排列，以及两两相邻的该些感应线圈的磁极为反相。

在一实施例中，多感应线圈的无线射频辨识系统更包括至少一射频标签。射频标签用于接收检测信号，及依据检测信号而发射响应信号。

本申请相对于现有技术其功效在于，藉由主控制器控制各个开关电路，达到开关各个射频读取模块的功能，并且使各个射频读取模块各自操作于发射谐振模式及闲置模式。在一些实施例中，多感应线圈的无线射频辨识系统能依据不同位置的响应信号产生对应的互动。而在另一些实施例中，多感应线圈的无线射频辨识系统藉由阵列方式排列，达到大面积感应的优点。

附图说明

图1为本案的多感应线圈的无线射频辨识系统的示意图。

图2A为本案的射频读取模块的示意图。

图2B为本案的操作于发射谐振模式的射频读取模块的发射示意图。

图2C为本案的操作于发射谐振模式的射频读取模块的谐振示意图。

图2D为本案的操作于闲置模式的射频读取模块的示意图。

图3为本案的具有音频播放功能的多感应线圈的无线射频辨识系统的示意图。

图4为本案的阵列方式排列的射频读取模块的示意图。

其中，附图标记：

10 多感应线圈的无线射频辨识系统

20 射频读取模块 30 主控制器

40 放大电路 50 驱动电路

60 射频标签 70 音频播放电路

202 感应线圈 202A 输入端

202B 输出端 204 谐振电路

204A 感应端 204B 开关端

206 开关电路 206A 控制端

206B 基准电位端 208 解调变电路

210 隔离电路 302 运算处理电路

304 控制电路 C1-C3 电容器

R1 电阻器 D1 二极管

GND 接地端 Sout 检测信号

Sin 响应信号 S0 射频信号

S2 驱动信号 S4 感应信号

S6 谐振信号 S8 第一数据信号

S10 第二数据信号 S12 放大信号

S14 运算信号 S16 指示信号

具体实施方式

请参阅图1，其绘示出多感应线圈的无线射频辨识系统10的示意图。在一些实施例，多感应线圈的无线射频辨识系统10包括多个射频读取模块20与一主控制器30，并且可读取至少一射频标签60。主控制器30藉由电连接于各个射频读取模块20以同时控制各个射频读取模块20，各个射频读取模块20与射频标签60之间则藉由收发无线射频信号做链接。其中各个射频读取模块20可发射一检测信号Sout及接收一响应信号Sin，相对的，射频标签60用于接收射频读取模块20的检测信号Sout，及依据检测信号Sout发射对应的响应信号Sin。

请参阅图2A，其绘示出射频读取模块20的示意图。在一些实施例，射频读取模块20包括一感应线圈202、一谐振电路204及一开关电路206。其中，感应线圈202具有一输入端202A及一输出端202B，谐振电路204具有一感应端204A及一开关端204B，开关电路206具有一控制端206A。感应线圈202的输入端202A及输出端202B皆电连接于主控制器30，谐振电路204的感应端204A电连接于感应线圈202的输出端202B与主控制器30之间。而开关电路206电连接于谐振电路204的开关端204B与一基准电位端206B之间，并且开关电路206的控制端206A电连接于主控制器30。前述基准电位端206B的电位以足够使谐振电路204与感应线圈202之间能响应形成回路为原则，例如一接地电位或一高电位。

请同时参阅图2B、图2C及图2D，其中，图2B绘示出操作于发射谐振模式的射频读取模块20的发射示意图，图2C绘示出操作于发射谐振模式的射频读取模块20的谐振示意图，而图2D绘示出操作于闲置模式的射频读取模块20的示意图。各个射频读取模块20的实施方式大致相同，一个射频读取模块20的运作情形如下所述：射频读取模块20可操作于一发射谐振模式及一闲置模式。于发射谐振模式时，感应线圈202系用以发射检测信号Sout并且感应线圈202也用以响应一响应信号Sin而产生一谐振信号S6。其中，感应线圈202以分时的方式达到发射检测信号Sout及响应响应信号Sin的功能。于闲置模式时，感应线圈202系用以响应响应信号Sin而产生一感应信号S4。

在一些实施例中，感应线圈202藉由持续建立一感应磁场(图未绘示)以达到分时发射检测信号Sout及响应响应信号Sin的功能。

在一些实施例中，感应线圈202是于发射检测信号Sout之后再响应响应信号Sin。

具体而言，射频读取模块20依据主控制器30的控制来操作于发射谐振模式或闲置模式。当感应线圈202发射检测信号Sout，感应线圈202可用于检测感应范围内的一待检测物(例如射频标签60)。反之，当待检测物(例如射频标签60)发出的响应信号Sin时，如在发射谐振模式，感应线圈202产生一谐振信号S6，而在闲置模式，则感应线圈202产生一感应信号S4。

承上，需特别说明的是，本实施例的谐振电路204系用于响应感应线圈202，使谐振电路204与感应线圈202之间形成谐振回路。当射频读取模块20操作于发射谐振模式时，谐振电路204响应感应线圈202发射检测信号Sout，并且谐振电路204也能响应感应线圈202以依据响应信号Sin产生谐振信号S6。而当射频读取模块20操作于闲置模式时，谐振电路204与感应线圈202之间无法形成谐振回路，因此感应线圈202只能依据响应信号Sin产生感应信号S4。

射频读取模块20的操作模式系由开关电路206来决定，或更具体的说，谐振电路204是否响应感应线圈202正是由开关电路206来控制。当主控制器30控制开关电路206为导通时，则射频读取模块20将操作于谐振模式，谐振电路204能响应感应线圈202。当主控制器30控制开关电路206为断路时，射频读取模块20将操作于闲置模式，谐振电路204无法响应感应线圈202。具体而言，当开关电路206为导通时，由于谐振电路204和基准电位端206B导通，因此谐振电路204与感应线圈202之间能形成谐振回路。其中，谐振电路204与感应线圈202响应产生的检测信号Sout是由感应线圈202发射。而谐振电路204与感应线圈202依据响应信号Sin响应产生的谐振信号S6会输往主控制器30。当开关电路206为断路时，由于仅有谐振电路204的感应端204A电连接于感应线圈202的输出端202B，也就是谐振电路204只有一端电连接在感应线圈202的输出端202B与主控制器30之间。故谐振电路204此时无法响应感应线圈202，而在感应线圈202的输出端202B输出的感应信号S4会直接输往主控制器30。

在一些实施例中，本案所提及使开关电路206为断路的实施方式，并不只限于谐振电路204和基准电位端206B之间没有电流通过的情况，更包括其他使谐振电路204无法响应感应线圈202的情况。例如，谐振电路204和基准电位端206B之间耦接至少一具有对应阻抗值的被动元件(被动元件可为电阻器、电容器或RC电路)以破坏谐振电路204与感应线圈202之间的谐振回路。

请同时参阅图2C及图2D，在一些实施例，各个射频读取模块20更包括一解调变电路208。解调变电路208电连接于感应线圈202的输出端202B与主控制器30之间，即解调变电路208的一端电连接于谐振电路204的感应端204A，解调变电路208的另一端电连接于主控制器30。于发射谐振模式时，解调变电路208解调变谐振信号S6，并输出一第一数据信号S8。于闲置模式时，解调变电路208解调变感应信号S4，并输出一第二数据信号S10。具体而言，解调变电路208用于将原本与载波合成的信号解调变为原始的信号，以利于主控制器30作分析处理。因此解调变电路208依据接收的信号作对应的解调变处理，并将解调变之后的信号输出至主控制器30。在一些实施例中，由于感应信号S4未经由谐振电路204的谐振响应，感应信号S4的信号量级会小于谐振信号S6的信号量级，因此对应前述感应信号S4的第二数据信号S10的信号量级也会小于对应前述谐振信号S6的第一数据信号S8。

请续参阅图1、图2C及图2D，在一些实施例，多感应线圈的无线射频辨识系统10更包括一放大电路40及一驱动电路50。放大电路40电连接于各个解调变电路208与主控制器30之间，用于运算放大各个解调变电路208的各个第一数据信号S8及各个第二数据信号S10，而合并输出一放大信号S12。换句话说，各个解调变电路208所输出的信号可能为第一数据信号S8或是第二数据信号S10，而放大电路40对于各个解调变电路208所输出的信号做放大处理。藉由放大电路40汇集前述解调变处理之后的各个信号成放大信号S12，并由放大电路40输出前述放大信号S12。

而驱动电路50电连接于主控制器30及各个感应线圈202之间，驱动电路50依据主控制器30输出的一射频信号S0以控制各个感应线圈202发射各自的检测信号Sout。具体而言，驱动电路50电连接于主控制器30与各个感应线圈202的输入端202A之间。驱动电路50依据接收主控制器30输出的射频信号S0，而分别输出各个感应线圈202对应的一驱动信号S2，各个感应线圈202依据驱动信号S2而发射检测信号Sout。其中，需特别说明的是，当感应线圈202所位在的射频读取模块20操作于发射谐振模式，驱动电路50才能控制感应线圈202发射检测信号Sout。反之，当感应线圈202所位在的射频读取模块20操作于闲置模式，感应线圈202无法发射检测信号Sout。

请参阅图1、图2C及图2D，在一些实施例中，主控制器30包括一运算处理电路302及一控制电路304。运算处理电路302电连接放大电路40，用于响应放大电路40的放大信号S12而产生一运算信号S14。具体而言，运算处理电路302用于接收并运算处理放大信号S12，藉由识别放大信号S12中具有多少个第一数据信号S8，运算处理电路302产生对应的运算信号S14。因此主控制器30经由前述的运算信号S14得以辨识多个射频读取模块20同时接收多少个响应信号Sin。

而控制电路304电连接该运算处理电路302，选择性地依据运算处理电路302的运算信号S14而输出多个控制信号，以控制各个开关电路206。换句话说，主控制器30能依据多个射频读取模块20的接收状况以动态控制各个开关电路206，主控制器30也能不依据多个射频读取模块20的接收状况以主动地控制各个开关电路206。在一些实施例中，主控制器30藉由动态控制各个开关电路206，主控制器30能进一步依序确认响应信号Sin所在的各个射频读取模块20，因此主控制器30能得知响应信号Sin的位置。

在一些实施例中，主控制器30能主动地依序控制各个射频读取模块20的操作情形，以达到分时控制各个射频读取模块20的功能。例如，主控制器30依序控制各个射频读取模块20操作于发射谐振模式，并且控制射频读取模块20先发射检测信号Sout，再使射频读取模块20响应对应的响应信号Sin。

请续参阅图2A，在一些实施例，各个射频读取模块20包括一隔离电路210。隔离电路210电连接于解调变电路208及放大电路40之间，隔离电路210用于降低解调变电路208及放大电路40之间的噪声。具体而言，由于放大电路40需跟各个解调变电路208电连接，隔离电路210避免各个解调变电路208受其他解调变电路208的信号互相干扰，以及避免受到放大电路40的噪声干扰。相对的，隔离电路210也可以避免单一解调变电路208内的噪声影响放大电路40及其他解调变电路208。

请参阅图3，其绘示具有音频播放功能的多感应线圈的无线射频辨识系统10的示意图。在一些实施例，多感应线圈的无线射频辨识系统10更包括至少一音频播放电路70，音频播放电路70电连接主控制器30。控制电路304响应运算信号S14输出一指示信号S16，音频播放电路70响应指示信号S16而输出对应的一音频，举例说明，音频可以包括音效、音乐、对白等声音。具体而言，主控制器30中的控制电路304藉由辨识哪一个射频读取模块20接收到响应信号Sin而输出指示信号S16至音频播放电路70，而音频播放电路70根据指示信号S16输出对应的音频，因此以达到多感应线圈的无线射频辨识系统10能依据不同位置的响应信号Sin产生互动。

依据一些实施例，感应线圈的无线射频辨识系统10更包括一输入输出装置(图未绘示)。输入输出装置电连接控制电路304。控制电路304响应运算信号S14输出指示信号S16，输入输出装置响应指示信号S16而输出对应的一输入输出信号(Input/Output signal，I/O signal)。其中输入输出装置例如但不限于动作装置、显示设备或多媒体装置。

请参阅图4，其绘示出阵列方式排列的射频读取模块20的示意图。在一些实施例，射频读取模块20以阵列的方式排列，以及两两相邻的该些感应线圈202的磁极为反相。具体而言，各个感应线圈202发射的检测信号Sout视同在空间中形成封闭磁力线回路，而磁力线会通过其相邻的感应线圈202。因此藉由两两相邻的感应线圈202的磁极为反相，达到感应线圈202发射的检测信号Sout不会互相抵销干扰的效果。而在感应线圈202的尺寸上，由于小面积的感应线圈202具有较易调整的工作参数，并在感应线圈202各自对应的检测区域具有较佳的电磁波能量分布。藉由同时启动阵列中均匀排列的小面积感应线圈202，使阵列具有均匀的电磁波能量分布以达到大面积感应的优点。当射频标签60置于阵列中的任一个位置，射频标签60均可获得能量近似的感应信号S4，以避免因感应信号S4太小使射频标签60无法驱动响应对应的响应信号Sin。

请续参阅图2A，在一些实施例中，各个射频读取模块20包括一二极管D1，电性连接于谐振电路204与解调变电路208之间，以限制谐振电路204与解调变电路208之间的信号的电流方向，因此信号的电流方向只能由谐振电路204流向解调变电路208。

请参阅图2A，在一些实施例中，各个解调变电路208包括一电阻器R1及一电容器C1，而电阻器R1的一端及电容器C1的一端皆电连接至一接地端GND，因此解调变电路208能形成回路以进行解调变的功能。

请参阅图2A，在一实施例中，各个谐振电路204可包括一电容器C2，各个隔离电路210可包括一电容器C3。

请参阅图2A，在一实施例中，各个感应线圈202系为一电感器，而在另一实施例中，各个感应线圈202则为一天线。

综上所述，根据本案的多感应线圈的无线射频辨识系统10，藉由主控制器30控制各个开关电路206，达到开关各个射频读取模块20的功能，并且使各个射频读取模块20各自操作于发射谐振模式及闲置模式。在一些实施例中，多感应线圈的无线射频辨识系统10能依据不同位置的响应信号Sin产生对应的互动。而在另一些实施例中，多感应线圈的无线射频辨识系统10藉由阵列方式排列，达到大面积感应的优点。

以上所述，仅为本实用新型较佳具体实施例的详细说明与图式，惟本实用新型的特征并不局限于此，并非用以限制本实用新型，本实用新型的所有范围应以下述的申请专利范围为准，凡合于本实用新型申请专利范围的精神与其类似变化的实施例，皆应包括于本实用新型的范畴中，任何熟悉本领域的相关技术人员在本实用新型的领域内，可轻易思及的变化或修饰皆可涵盖在本实用新型所附权利要求的保护范围内。