使用射频识别标签检测无源rf组件的制作方法_3

文档序号:8367800阅读:来源:国知局
D信号注入到第二连接器端口 122的导电路径上,它通过插接线130的导体传递到第一连接器端口 111的对应导电路径(块170)。响应RFID信号可以在第一连接器端口 111处由耦合电路114从信道提取,并通过多路复用器119提供给RFID收发器118(块 175)。
[0082]在一些情况下,可以在RFID收发器118上从在第一连接器端口 111和第二连接器端口 122之间通过的信道接收多个响应RFID信号(块180)。这可以进行的原因是例如来自另一信道的响应RFID信号可以耦合到讨论的信道中(例如通过将一个插接线耦合到相邻的插接线,多个插接线可以捆在一起)。如果接收到多个响应RFID信号,RFID收发器118可以将具有最大接收信号强度的响应RFID信号选择为从第二连接器端口 122发送的信号(块185),然而不管信号是电容性或电感性耦合的,例如,电缆应该具有明显更低的接收信号强度。接着,响应RFID信号(如果接收到多个响应RFID信号,则或者为选择的响应RFID信号)中的唯一的标识符用来识别连接器端口 111和122之间的插接线连接,此连接可以记录在连接数据库中(块190)。用于识别第一连接器端口 111和第二连接器端口 122之间的插接连接的操作可以完成。
[0083]对于使用RFID标签跟踪通信系统中的电缆连接已经提出了许多方法。这些方法的示例在美国专利号6,002,331、7,170,393和7,605,707中公开。其它提出的方法可以在通信系统的插接线的每个插头中嵌入RFID标签(其中,给定的插接线的每一端上的RFID标签包括相同的标识符)。一个或多个RFID收发器安装在每个插接板上,已经提出可以用来无线地将RFID询问信号发射到任何插头中的RFID标签的各种RFID天线布置,这些插头连接到插接板并接收由这些RFID标签发射的响应RFID信号,将所接收的信号发送到RFID收发器。通过发出一系列询问信号,这些系统可以识别插入到插接板上的每个连接器端口中的特定的插接线接头。如果这种跟踪是在通信系统中的每个插接板上进行的,则各个插接板连接器端口之间的插接线连接可以被识别。
[0084]与之前提出的这些方法相比,本发明的各方面将每个RFID标签与特定的连接器端口关联,而不是与插接线插头关联。结果,在本文中公开的各个方面可以消除对具有嵌入其中的RFID标签的专用插接线的需要。而且,与位于插接线插头中的相反,由于RFID标签位于连接器端口处,根据本发明的各个方面的通信系统可以跟踪通过水平电缆连接(这可以不包括插头)的电缆连接,从而允许跟踪进入到工作区中的连接。此外,与现有方法中使用的空气接口相比,由于RFID控制信号是使用电缆作为传输介质发射的,在与第一连接器端口关联的RFID天线激励插入到相邻的连接器端口中的插头上的RFID标签时,可以降低或消除可能出现在现有方法中的假阳性的可能性。而且,使用电缆作为RFID控制信号的传输介质允许使用位于一个位置(例如计算机机房内)处的RFID收发器询问位于远程位置(例如在工作区出口或甚至在工作区终端装置)处的RFID标签。
[0085]如上文指出的,本发明的方面可以使用耦合电路,诸如图3的电路114-116和124-126,以将RFID控制信号在信道来回耦合。图5_12提供关于示例性耦合电路的工作的附加细节。例如,图5是图解说明根据本发明的方面耦合电路如何用来注入和/或提取RFID控制信道到连接器端口的各个导电路径上。图6-7是图解说明根据本发明的方面平衡-不平衡转换器和/或匹配网络如何用来提供RFID发射装置(例如RFID收发器或RFID标签)和耦合电路之间的适当连接。最后,图8-12图解说明可以用来实现图3的耦合电路114-116和124-126的示例性耦合电路。
[0086]首先看图5,此图提供了耦合电路200如何用来将来自RFID发射装置195(例如RFID收发器或RFID标签)的RFID控制信号在通过连接器端口 220的导电路径的一个或多个差分对来回耦合。如图5中显示,连接器端口 220包括总共八个导电路径221-228,他们被排列成导电路径231-234的四个差分对。这八个导电路径221-228电连接到端接进入连接器端口 220的后端中的通信电缆240的八个导体中的相应一个,并电连接到插入到连接器端口 220的插孔中的插头245的相应八个插片。插头245是在连接器端口 220和另一装置上(例如在另一插接板或在网络交换机上)的连接器端口之间延伸的插接线248的一部分。
[0087]RFID发射装置195可以被配置成发射和接收单端或差分RFID控制信号。如果配置成发射/接收单端RFID控制信号,则RFID发射装置195包括单个输出端口 196,而如果配置成发射/接收差分RFID控制信号,则RFID发射装置195会包括一对输出端口 196、197。耦合电路200可以具有单个输入端口 201 (如果RFID发射装置195是单端装置)或一对输入端口 201、202 (如果RFID发射装置195输出差分RFID控制信号)。
[0088]耦合电路200进一步包括一对输出端口 203、204。如果耦合电路200被设计成对单端RFID控制信号操作,则耦合电路200被配置成将在输入端口 201接收的单端控制信号传递到输出端口 203、204。如果耦合电路200被设计成对差分RFID控制信号操作,则耦合电路200被配置成将在输入端口 201接收的差分RFID控制信号的第一分量(或其一些部分)传递到输出端口 203,将在输入端口 202处接收的差分RFID控制信号的第二分量(或其一些部分)传递到输出端口 204。如图5中显示,耦合电路200的输出端口 203、204耦合到通过连接器端口 220携带差分信号的导电路径231的第一差分对的相应导电路径221、222。因此,如图5中显示,如果RFID发射装置输出单端RFID控制信号,则耦合电路200可以用来将此RFID控制信号作为共模信号注入到连接器端口 220的导电路径231的第一差分对的导电路径221、222上。如果相反,RFID发射装置输出差分RFID控制信号,则耦合电路200可以用来将此差分RFID控制信号作为差分信号注入到连接器端口 220的导电路径231的第一差分对的导电路径221、222上。对于使用差分RFID控制信号的情况,差分RFID控制信号可以在落入到在导电路径231的第一差分对上承载的基本网络流量的频率范围之外的频率下和/或在信道上没有出现任何网络流量的时间段发射,以便避免RFID控制信号和网络流量之间的干扰。而且,尽管上文参照从RFID发射装置195发射到连接器端口220的RFID控制信号描述耦合电路的工作,但要认识到耦合电路200可以是双向耦合电路,其同样地可以用来从导电路径231的第一差分对提取RFID控制信号并将这些RFID控制信号传递到RFID发射装置195。
[0089]如图5中进一步显示的,在其它方面,耦合电路200还可以包括第二对输出端口205、206 ο如果耦合电路设计成在虚模信号下工作,则可以包括这个附加的输出端口对205、206?例如,如果RFID发射装置195输出差分RFID控制信号,该信号的第一分量(即在输入端口 201处输入到耦合电路中的分量)或其一部分可以由耦合电路200传递到输出端口203、204,在此它作为共模信号注入到连接器端口 220的导电路径231的第一差分对的导电路径221、222中。同样地,差分RFID控制信号的第二分量(即在输入端口 202处输入到耦合电路中的分量)或其一部分可以由耦合电路200传递到输出端口 205、206,在此,它作为共模信号注入到连接器端口 220的导电路径232的第二差分对的导电路径223、224上。由于注入到导电路径231、232的差分对的差分RFID控制信号为两个共模信号,RFID控制信号的频率可以在基本网络流量的频率范围内。
[0090]大多数RFID收发器是输出单端RFID询问信号,接收单端RFID控制信号的单端装置。如上文参照图5讨论的,耦合电路200可以设计成将这种单端RFID控制信号作为共模信号注入到连接器端口 220的导电路径的一个差分对上。然而,为了降低外部噪声源对在本发明的各方面使用的RFID控制信号的影响,可能期望使用较不易于受到外部噪声源破坏的差分RFID控制信号。图6A图解说明可以用来将单端RFID控制信号转换成差分信号或者将差分信号转换成单端RFID控制信号的示例性电路。例如,如图6中显示,RFID收发器195的单端输出可以输入到平衡-不平衡转换器210。如本领域技术人员已知的,平衡-不平衡转换器(balun)可以用来将单端信号转换成差分信号或者将差分信号转换成单端信号。还可以在每个连接器端口处提供平衡-不平衡转换器或其它适当的电路,以在需要时将可能由RFID标签发射的单端响应RFID信号转换成差分响应RFID信号。然而,可能优选代替使用发出差分响应RFID信号的RFID标签实现通信系统,以便避免增加可能与在通信系统中的每个连接器端口处提供平衡-不平衡转换器或其它适当的转换电路关联的成本。
[0091]如在下文参照图8-12讨论的,在本发明的一些方面,耦合电路200可以将RFID发射装置195 (例如RFID收发器或RFID标签)直接地连接到信道。在这些方面,此方向连接应当是充分匹配的,以便确保RFID控制信号被适当地终止。例如,如果在通过图5的连接器端口 220的信道的一端连接有装置(例如耦合到插接线248的远端的计算机或其它以太网网络),则通过耦合电路200耦合到信道上的任何RFID控制信号会经历100欧姆的负载,原因是以太网装置设计成具有100欧姆的终端负载以匹配100欧姆电缆。如果相反,在信道的远端没有连接任何装置(即插接线248的远端没有插入到装置中),则RFID控制信号会经历开路。耦合电路200可以设计成表现出近似100欧姆的负载,使得如果在信道的一端没有连接任何装置,则耦合电路200会终止RFID控制信号到达近似100欧姆的负载。如果连接有装置,则RFID控制信号会以并联的两个100欧姆终端负载终止,这导致RFID控制信号的相对小程度的不匹配。在RFID控制信号使用虚模发射技术耦合到连接器端口 220中的情况下,阻抗可以偏离双绞线传输介质的100欧姆的阻抗。线性匹配需要适应与电缆阻抗的特定匹配。此外,由于虚模不应当由常规的RJ-45连接器终止也不应当由不同于RFID标签或RFID收发器的终端装置终止,虚模控制信号预期会经历可能接近开路的终端负载。
[0092]还要认识到在本发明的各方面中使用的RFID标签可以设计成或可以不设计成具有适当的输出阻抗,诸如100欧姆阻抗。因此,如图7中图示的,在一些方面,可以在每个RFID标签195和其相应的耦合电路200之间提供匹配网络215,目的是将RFID标签适当地匹配到耦合电路,以便获得可接受的返回损失性能。在一些方面,单端50欧姆到差分100欧姆平衡-不平衡转换器可以用作图6的平衡-不平衡转换器210,以便执行阻抗匹配。然而,要认识到平衡-不平衡转换器210可以具有不同的阻抗值。
[0093]如上文指出的,耦合电路200可以将RFID控制信号以各种方式在信道来回耦合,包括通过谐振耦合、电容耦合和/或电感耦合。图8-12图解说明可以用来实现耦合电路200的示例性设计。
[0094]图8-10图解说明了三个示例性谐振耦合电路。这些耦合电路中的每一个可以用来将RFID发射装置195直接地连接到连接器端口 220的导电路径231-234的一个或多个差分对,原因是谐振耦合电路充当只使特定的频率范围内的信号通过的滤波器。使用允许这种直接连接的谐振耦合技术的一个优点是耦合可以只涉及RFID控制信号的相对小的衰减。相反,对于所使用的电容性和/或电感性耦合技术(如在下文参照图11和12讨论的),RFID控制信号可以在每次在信道来回耦合时衰减1dB (或更多),原因是电容性/电感性耦合可以传递远比方向(谐振)电连接少得多的能量。对于在信道来回耦合的RFID控制信号,可以造成两倍的耦合损失加上信道上两倍的路径损失的衰减,对于使用的电容性和/或电感性耦合电路,总损失可以超过20dB(例如可以预计有高达10dB的衰减)。使用谐振耦合电路,信号衰减可以实质上更少(比方说例如IdB)。谐振耦合可以允许使用幅值减小的RFID控制信号,这更不可能干扰通过信道发射的差分以太网信息信号。
[0095]图8图解说明可以用来使例如在低于特定截止频率的频率范围内的信号通过同时阻止超过此频率的信号的差分低通耦合电路300。例如当RFID控制信号在低于0.15MHz的频率下发射时,可以使用差分低通耦合电路300。可以选择适当的电感器和电容器,以将截止频率设置在适当水平。要认识到图8图解说明代表性差分低通耦合电路的设计,可以使用任何适当的低通滤波器电路。
[0096]图9图解说明可以用来使在超过特定截止频率的频率范围内的信号通过同时阻止低于此频率的信号的差分高通耦合电路310。例如当RFID控制信号在超过400MHz的频率下发射时,可以使用差分高通耦合电路310。可以选择适当的电感器和电容器的值,以将截止频率设置在适当水平。要认识到图9图解说明一种代表性差分高通耦合电路设计,可以使用任何适当的高通滤波器电路。
[0097]图10图解说明可以用来使例如在特定的频率范围内的信号通过同时阻止超过或低于此特定范围的频率的信号的差分带通耦合电路320。差分带通耦合电路320可以代替差分高通耦合电路310使用。差分带通耦合电路320可以提供优于差分高通耦合电路310的改进的性能,原因是它通过过滤掉例如高频谐波允许较少的信号能量进入到信道中。可以选择适当的电感器和电容器的值,以将差分带通耦合电路的高、低截止频率设置在适当水平,从而使RFID控制信号通过。要认识到图10图解说明一种代表性差分带通耦合电路设计,可以使用任何适当的带通滤波器电路。
[0098]图11图解说明可以用来实现图3的耦合电路114-116和124-126的替代性示例耦合电路360。例如,图11是连接器端口 350的一部分(诸如包括耦合电路360的图3的连接器端口 111-113和121-123)的简化的放大透视图。耦合电路360使用电容性耦合,以将RFID控制信号来回耦合到通过连接器端口 350的导电路径的两个差分对。下文的描述描述了耦合电路360如何用来将差分RFID控制信号在连接器端口 350的信道来回耦合。在这里省略关于连接器端口 350的设计的另外细节,原因是这些描述在于2011年5月19日申请的美国专利申请序号13/110,994中提供,其全部内容通过引用被并入本文中。耦合电路360设计成将虚模RFID控制信号注入(或提取)到连接器端口 350的导电路径的两个差分对上。
[0099]如图11中显示,连接器端口 350包括八个弹簧触点351-358,弹簧触点351-358被配置成与连接器端口 350的插孔(未显示)内接收的匹配插片建立物理和电接触。触点351-358称作“弹簧”触点,原因是他们被配置成当被匹配插头接触时塑性地从静止位置偏离,然后在插头被去除时弹簧回到静止位置。如上文参照图1讨论的,这些弹簧触点351-358可以排列成触点的四个差分对,触点354-355组成第一差分对,触点351-352组成第二差分对,触点353、356组成第三差分对,触点357-358组成第四差分对。每个弹簧触点351-358可以具有端接于印刷电路板359中的端接端(未显示)和停留在印刷电路板359上的远端。弹簧触点351-358的自由端端接于印刷电路板359的前边沿附近,可以在弹簧触点351-358处于其常规的静止位置时(即处于假设未被匹配插头结合的位置)与印刷电路板359的顶表面垂直地偏离。每个弹簧触点351-358是用来将电缆中的八个导体连接到插接线的八个导体中相应的一个的八个导电路径中的相应一个的一部分,所述电缆中的八个导体端接于连接器端口 350的后端,所述插接线的八个导体中相应的一个插入到连接器端口 350的插孔中。
[0100]如图11中所示,在印刷电路板359的顶表面上提供多个接触垫361-364。当模块化插头被插入到连接器端口 350的插孔中,每个弹簧触点351-352、357-358的远端向下偏斜,以便与接触垫361-364中的相应一个形成机械和电接触。接触垫361-364用来将RFID控制信号在连接器端口 350的第2和4对间来回电容性耦合(如在上文参照图1讨论的,第2和4对是TIA/EIA 568型B触点配置中的外面的触点对),这将在下文中进一步详细地讨论。
[0101]如图11中进一步显示的,第一和第二板370、380嵌入在印刷电路板359的内层。第一板370位于电连接到导体对2的接触垫361-362下,第二板380位于电连接到导体对4的接触垫363-364下。板370由印刷电路板迹线372电连接到导电柱374,板380由印刷电路板迹线382电连接到导电柱384。导电柱374、384电连接到差分RFID发射装置195相应的第一和第二输出(见图5)。
[0102]板370和接触垫361和362由一层印刷电路板359分开。这些组件一起形成可以用来将ID控制信号的一部分与通过连接器端口 350的导电路径的四个差分对中的一个的相应第一和第二导体来回电容性耦合的一对电容器。例如,板370和接触垫361形成第一电容器,第一电容器设置于RFID发射装置195 (见图5)和通过连接器端口 350的第一导电路径之间,板370和接触垫362 —起形成第二电容器,该第二电容器设置于RFID发射装置195和通过连接器端口 350的第二导电路径之间。
[0103]板380和接触垫363和364还被一层印刷电路板359隔开。这些组件一起形成另一对电容器,这对电容器可以用来将差分RFID控制信号的一部分与通过连接
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