专利名称：便携式射频识别(rfid)读取器的制作方法
技术领域：
本公开大体上涉及便携式射频识别(RFID)读取器和使用其的方法。
背景技术：
射频识别(RFID)技术已经用于各种追踪和识别目的， 例如库存控制和商品追踪。某些RFID系统使用RFID标记，RFID标记由来自RFID读取器的信号供给电力。当被供电吋，RFID标记可以传送包括RFID识别数据的信号。RFID读取器可以接收RFID识别数据，并且根据识别数据确定关于RFID标记的信息或者与RFID标记关联的对象。在许多RFID标记响应RFID读取器的信号的情况下，个体RFID标记的识别能够变得困难。例如，当多个RFID标记被协同定位吋，RFID读取器可能难以以如下的方式区分响应，该方式允许用户选择正在被搜索的特定RFID标记。ー些RFID读取器通过发送重写信号，而不是仅仅发送询问信号，应对这个担心。即，这些RFID读取器发送信号，这些信号在RFID标记上重写数据或者对RFID标记的功能重编程，从而便于区分ー个RFID标记和另ー个RFID标记。当RFID标记将由许多參与方为了识别目的而使用吋，重写或者对RFID标记重编程能够是有问题的，因为试图读取RFID标记的后来的參与方可能不能读取在RFID标记上写入的新数据，或者不能使新数据匹配用于追踪目的的信息。
发明内容
本发明公开了便携式射频识别(RFID)读取器和使用其的方法。特定的便携式RFID读取器包括有源天线阵列，其包括多个天线元件，从而从一个或多于ー个RFID装置接收RFID信号。多个天线元件的每个都包括控制电路，从而控制由有源天线阵列产生的波束方向图/波束图案(beam pattern)。便携式RFID读取器也包括求和电路,其可操作用于通过对由多个天线元件的至少两个接收的RFID信号求和，确定和信号。便携式RFID读取器进ー步包括差电路，其耦合多个天线元件。差电路可操作用于确定由多个天线元件的至少两个接收的RFID信号之间的差信号。便携式RFID读取器也包括控制器，从而电子地调向波束方向图并且确定从RFID读取器到一个或多于ー个RFID装置中的特定RFID装置的方向。另ー个特定便携式RFID读取器包括有源天线阵列，其包括多个天线元件，从而从一个或多于ー个RFID装置接收RFID信号。接收的RFID信号具有特征波长。多个天线元件包括至少第一天线元件和第二天线元件。第一天线元件和第二天线元件以小于特征波长的一半的距离间隔开。便携式RFID读取器也包括电路，从而根据接收的RFID信号电子地调向有源天线阵列的波束方向图，并且确定ー个或多于ー个RFID装置中特定RFID装置的方向。在多个RFID装置之间定位特定RFID装置的方法包括从便携式RFID读取器的天线阵列发送至少ー个第一RFID询问信号。天线阵列包括多个天线元件。该方法也包括通过天线阵列的至少第一天线元件并且通过天线阵列的第二天线元件，从接近便携式RFID读取器的目标RFID装置接收第一响应信号。该方法进ー步包括通过对由第一天线元件接收的第一响应信号和由第二天线元件接收的第一响应信号求和来确定和信号。该方法也包括通过确定由第一天线元件接收的第一响应信号和由第二天线元件接收的第一响应信号之间的差值来确定差信号。该方法进ー步包括根据和信号以及差信号确定从便携式RFID读取器到目标RFID装置的方向。该方法也包括激活便携式RFID读取器的指示器。指示器指示到目标RFID装置的方向。已经描述的特征、功能和优点在各种实施例中能够独立地实现，或者可以在其它实施例中合并，參考下列描述和附图公开其进ー步细节。
图I是包括便携式RFID读取器的系统的第一特定实施例的框图；图2是便携式RFID读取器的天线阵列的第一特定实施例的图示； 图3是便携式RFID读取器的第一特定实施例的电路图；图4和5示出与图2的天线阵列有关的模拟和天线方向图与模拟差天线方向图；图6是便携式RFID读取器的天线阵列的第二特定实施例的图示；图7是便携式RFID读取器的第二特定实施例的电路图；图8是便携式RFID读取器的天线阵列的第三特定实施例的图示；图9是便携式RFID读取器的第三特定实施例的电路图；图10和11示出与图8的天线阵列有关的模拟和天线方向图与模拟差天线方向图；图12是便携式RFID读取器的天线阵列的第四特定实施例的图示；图13是便携式RFID读取器的第四特定实施例的电路图；图14是便携式RFID读取器的天线阵列的第五特定实施例的图示；图15和16示出与图14的天线阵列有关的模拟和天线方向图与模拟差天线方向图；图17是便携式RFID读取器的天线阵列的第六特定实施例的图示；图18示出与图17的天线阵列有关的模拟和天线方向图与模拟差天线方向图；图19是便携式RFID读取器的天线阵列的第七特定实施例的图示；图20示出与图19的天线阵列有关的模拟和天线方向图与模拟差天线方向图；图21是便携式RFID读取器的天线阵列的第八特定实施例的图示；图22示出与图21的天线阵列有关的模拟和天线方向图与模拟差天线方向图；图23是便携式RFID读取器的天线阵列的第九特定实施例的图示；图24示出与图23的天线阵列有关的模拟和天线方向图与模拟差天线方向图；图25是使用便携式RFID读取器的方法的第一特定实施例的流程图；和图26是使用便携式RFID读取器的方法的第二特定实施例的流程图。
具体实施例方式
航空安全性已经变得越来越弓I人关注。航空安全性的昂贵并且耗时的ー个方面是使得航空公司乘客匹配其行李。航空安全性的这个方面已经格外突出，因为在1988年PanAm航班103在苏格兰的洛克比附近爆炸，这已经归因于不属于飞机上任何旅客的在航班上的手提箱。现在，许多国家具有要求全部航空公司将飞机上的乘客匹配飞机上的已查行李的法律，从而确保飞机上的全部行李与乘客关联。人工寻找与乘客配错的包在机场操作中是不切实际的。例如，人工匹配乘客和包袋的过程能够是劳动密集的，并且可以引起航班延误，并且为航空公司增加额外的运行成本。射频识别(RFID)技术能够存储识别每个包袋的信息。能够使用RFID读取器获取该信息。然而，用某些RFID读取器技术迅速定位飞机的货舱内的个别包袋可能是困难的。定位个别包袋可能是尤其成问题的，其中许多包袋位于小的区域内(例如，货舱)，这导致多路径返回信号。在这种环境中，使用某些便携式手持RFID读取器确定至特定包袋的方向可以是困难的。例如，当由干与特定包袋关联的乘客没有上飞机而必须从已经准备起飞的飞机取出特定包袋时，航空公司地面工作人员可以期望快速定位该特定包袋，从而避免延迟飞机的起飞。如果该包袋已经被装载，那么其可以和许多来自其他乘客的其他包袋一起位于飞机货舱的密封空间中。如果该包袋正在等待被装载，那么其可以和许多其他包袋一起在一堆中。当使用RFID技术时，每个包袋都可以关联RFID标记。每个RFID标签都可以响应于RFID读取器，使得难以识别特定包袋。 RFID技术也可以用于便于其他飞机操作，例如定位飞机设备用于维护或检查。然而，识别特定RFID标记的位置的问题可以同样延伸到这些用途。例如，某些飞机设备可以被遮盖，在座舱后面、在面板中、在座垫后面等等。当RFID标记用于追踪飞机设备，并且该设备被遮盖时，通过使用便携式RFID读取器可能不能很好地辅助定位飞机设备，因为便携式RFID读取器可能不能确定到特定RFID标记的方向。本公开描述了使用有源相控阵列天线系统的便携式RFID读取器。有源相控阵列天线系统以及关联的电子装置可以提高便携式RFID读取器的角灵敏度。通过提高便携式RFID读取器的角灵敏度，公开的便携式RFID读取器可以使得能够识别与目标对象关联的特定RFID标记，即使当直接视线不可利用时并且当多路径返回信号使得定位特定RFID标记困难吋。例如，公开的便携式RFID读取器能够使用相控阵列天线、电子扫描和适合的波束形成，从而使用差信号的相位信息追踪特定RFID标记的位置。当返回信号到达角从方向图零点(pattern null)的ー侧变化到另ー侧时,差信号的相位转换180°。通过比较和与差信号的相位，容易检测到该相位。另外，相控阵列天线电子扫描可以使得能够清除多路径返回信号，以便改进在具有很多多路径返回信号的环境中便携式RFID读取器的使用。进ー歩，便携式RFID读取器可以过滤来自非目标的或者来自意料外方向(例如，不是来自便携式RFID读取器的通常指向)的RFID标记的响应，而不重写或修改RFID标记。因此，RFID标记能够使用エ业标准RFID技术和使得多个參与方能够为了识别目的利用RFID标记的数据。因此，可以显著改进便携式RFID读取器在限制隔间中的使用，例如在飞机的货物箱中，从而定位特定RFID标记(例如，与特定乘客的行李关联的RFID标记)。进ー步，有源相控阵列天线系统相对小，其使得能够将有源相控阵列天线系统用于便携式手持RFID读取器。图I是包括便携式射频识别(RFID)读取器102的系统的第一特定实施例的框图。在存在多个RFID装置114-116和多路径返回信号160的环境中示出便携式RFID读取器102。例如，RFID装置114-116包括第一 RFID装置114、第二 RFID装置115和第三RFID装置116。RFID装置114 - 116中的每个可以是与被追踪物品关联的RFID标记，例如与飞机乘客关联的行李104-106。多路径返回信号160可以包括从使用便携式RFID读取器102的环境中的壁162反射的信号，例如飞机货舱的壁。便携式RFID读取器102可以包括便携式外壳110。便携式外壳110可以使得能够便携手持使用便携式RFID读取器102。便携式外壳110可以至少部分地包围控制器130、电池140、存储器134、和电路124、差电路126、便携式读取器102的一个或更多其他元件或者其任意组合。在特定实施例中，电池140可以为便携式RFID读取器102提供便携式工作电力。便携式RFID读取器102也可以包括有源天线阵列112。有源天线阵列112可以包括多个天线元件，从而发送RFID询问信号并从RFID装置114-116接收RFID响应信号154。有源天线阵列112的天线元件可以包括至少第一天线元件120和第二天线元件121。天线元件120-121中的每个可以包括控制电路122-123，从而控制由有源天线阵列112产生的波束方向图。控制电路122-123可以由电子调向电路128控制。在特定实施例中，由天线元件120-121每个产生的波形使用控制电路122-123独立可控，从而控制由有源天线阵列 112产生的总体方向图(例如，第一询问方向图142 )。例如，电子调向电路128可以包括控制器130，其可以将控制信号发送到控制电路122-123。控制信号可以使得控制电路122-123更改由天线元件120 - 121中至少ー个产生的波形的相位、更改由天线元件120 - 121中至少ー个产生的波形的振幅、或更改波形的相位和振幅两者，以便提供来自有源天线阵列112的波束方向图的自适应波束调向/波束控制。便携式RFID读取器102也可以包括和电路124。和电路124可以通过对由有源天线阵列112的天线元件120-121接收的RFID响应信号154 (包括多路径响应信号160)求和，确定和信号。便携式RFID读取器102也可以包括耦合到有源天线阵列112的差电路126。差电路126可以可操作用于确定由一个或多于ー个天线元件(例如，第一天线元件120)和一个或多于ー个其他天线元件(例如，第二天线元件121)接收的RFID响应信号154之间的差彳目号。控制器130可以使用每个天线元件120-121的控制电路122-123根据和信号和差信号或者两者，电子地调向由有源天线阵列112产生的波束方向图(例如，第二询问方向图143)。例如，控制器130可以确定从便携式RFID读取器102到响应询问信号的RFID装置的特定RFID装置的方向。为了说明，便携式RFID读取器102可以经由第一询问方向图142传送第一询问信号。第一询问方向图142可以相对较宽(B卩，具有相对宽的传输角)。第一RFID装置114、第二 RFID装置115和第三RFID装置116可以通过传送响应信号154全部响应第一询问信号。然而，便携式RFID装置102的用户可以只寻找与第一 RFID装置114关联的第一行李104。因此，便携式RFID装置102可以存取存储器134。存储器134可以包括RFID装置识别符136，其指示目标RFID装置的标识，在这个例子中，其为第一 RFID装置114。控制器130可以根据和信号、差信号或者两者，以及RFID装置识别符136确定到目标RFID装置的方向。通过比较和信号与差信号的相位，提供优良的角分辨。差信号的相位随着其穿过差方向图零点而转换180°，因此提供高角分辨信息。在确定到目标RFID装置的方向之后，控制器130可以产生自适应的波束方向图，例如第二询问方向图143，其通常向着目标RFID装置即第一 RFID装置114定向。例如，第一询问方向图142可以是宽的，并且其具有的方向144通常向着作为组合的RFID装置114-116。为了说明，第一询问方向图142通常可以沿着便携式RFID装置102的指向定向。在接收响应信号154之后，便携式RFID读取器102可以执行自适应的波束形成，从而产生第二询问方向图143,其方向145通常向着第一 RFID装置114。同样可以相应于第二询问方向图143而接收响应信号。然而，因为第二询问方向图143可以比第一询问方向图142窄，并且通常可以向着目标RFID装置定向，所以响应于第二询问方向图143可以接收较少的响应信号。便携式RFID读取器102可以迭代地重复确定到目标RFID装置的方向，并且适应地形成较窄且更准确定向的询问方向图，从而进一步精确到目标RFID装置的方向。在特定实施例中，询问方向图的迭代产生和确定到目标RFID装置的方向可以由便携式RFID装置102响应于来自请求到目标RFID装置的方向的用户的输入而自动执行。便携式RFID读取器102也可以包括方向指示器138。方向指示器 138可以指示到目标RFID装置的方向。例如，方向指示器138可以包括视觉或者可听的指示，其可由便携式RFID装置102的用户检测，从而指示从便携式RFID装置102到目标RFID装置的方向。为了说明，方向指示器138可以包括箭头、显示屏、灯或者将到RFID装置114的大体方向传达给便携式RFID读取器102的用户的另ー个指示。方向指示器138可以指示方位方向、仰角方向(elevation direction)或者其任何组合。另外，当便携式RFID读取器102迭代产生自适应的询问方向图，并且确定到目标RFID装置的方向时，方向指示器138可以更改到目标RFID装置的方向，因为确定了更准确的信息。便携式RFID装置102也可以包括输入装置132。输入装置132可以接收来自用户的输入，从而识别特定的目标RFID装置。例如，该输入可以包括存储器134中存储的RFID装置识别符136中存储的信息。输入装置132也可以包括触发器或者其他装置，从而启动RFID装置114-116的询问(例如，使得第一询问方向图142被发送)。第二询问方向图143和后来的询问方向图可以被自动发送，从而进ー步精确响应于响应信号154确定的方向信
O有源天线阵列112可以包括任何数目的天线元件和天线元件的任何排列，只要便携式RFID读取器102仍旧足够小到是便携的，并且能够有效辨别到目标RFID装置的方向。为了说明，有源天线阵列112的天线元件120-121可以间隔一段小于特征波长156的一半的距离。特征波长可以是从RFID装置114 - 116预期的响应信号154的波长156。在另ー个例子中，特征波长156可以是由有源天线阵列112经由询问方向图142-143传送的信号的波长。在特定实施例中，有源天线阵列包括多于图I中所示的两个天线元件120-121。參考图2-24，进ー步描述天线元件的各种配置和性能。在特定的实施例中，有源天线阵列112具有第一边缘和与第一边缘相対的第二边缘。天线元件120-121(以及可以存在的任何其他的天线元件)位于第一边缘和第二边缘之间。因此，第一边缘和第二边缘定义有源天线阵列112的边界。在特定的实施例中，第一边缘和第二边缘之间的边缘到边缘距离小于特征波长156的一半。在另ー个特定实施例中，天线元件120-121之间的距离是中心到中心测量的，其中天线元件的中心可以指天线元件的有效中心或者体心。天线元件120-121可以间隔开小于特征波长156的一半的距离(SP，边缘到边缘距离或者中心到中心距离)。具体是，两个最外面的天线元件的距离可以小于特征波长的一半，其中最外面的天线元件指这样的天线元件有源天线阵列112的其他天线元件存在于其间。例如，天线元件120-121的距离可以在特征波长156的一半和四分之一之间。在特定的实施例中，天线元件120-121的距离小于特征波长156的四分之一。例如，天线元件120-121的距离可以在特征波长156的四分之一和八分之一之间。在特定的实施例中，天线元件120-121的距离小于特征波长156的八分之一。例如，天线元件120-121的距离可以在特征波长156的八分之一和十六分之一之间。在特定的实施例中，天线元件120-121的中心到中心距离近似为特征波长156的十六分之一。在操作中，便携式RFID读取器102的用户可以使用输入装置132输入目标RFID装置的RFID装置识别符136，例如第一 RFID装置114的RFID装置识别符。用户可以将便携式RFID读取器102大体指向RFID装置114-116，并且使用输入装置132指示应该发出询问信号。RFID读取器102可以大体在便携式RFID读取器102的指向方向144上传输第一询问方向图142。响应于第一询问方向图142，RFID装置114-116可以发出响应信号154。响应信号154可以是相对宽的，在许多方向(包括大体向着便携式RFID读取器102的方向158)和可以产生多路径返回信号160的(例如，由于壁162的反射或者其他返回信号)ー个 或多于ー个其他方向上传播的大体定向的信号。响应信号154和多路径返回信号160可以由天线元件120-121接收。和电路124可以确定和信号，并且差电路126可以确定差信号。和与差信号可以被提供到控制器130。控制器130可以使用和与差信号确定向着目标RFID装置(例如，第一 RFID装置114)的大体方向。控制器130可以将ー个或多于ー个信号发到天线元件120-121的控制电路122-123，从而适应地形成第二询问方向图143，其通常沿着朝向目标RFID装置的方向145定向。第ニ询问方向图143可以具有较窄的波束宽度，从而更精细地对准目标RFID装置。另外，控制器130可以将信息提供到方向指示器138，从而产生到用户的输出，指示至目标RFID装置的方向。进ー步，控制器130可以使用控制电路122-123更精细地调谐有源天线阵列112的角分辨，从而减少从向着目标RFID装置的方向145以外的方向接收的返回信号的处理。便携式RFID读取器102可以迭代产生额外的询问方向图，从而更精细地确定到目标RFID装置的方向，从而改进所接收的返回信号的角分辨，并且从而为方向指示器提供额外的或者更好的信息从而将用户指向目标RFID装置。控制器130可以过滤掉在有源天线阵列112接收的、不是来自于目标RFID装置的返回信号，从而便于确定到目标RFID装置的方向。例如，当第一 RFID装置114是目标RFID装置时，可以清除从第二 RFID装置115和第三RFID装置116接收的返回信号。另外，可以清除多路径返回信号160。例如，控制器130可以过滤从意外角度(例如，显著不同于便携式RFID装置102的指向方向144的角度)接收的返回信号。自适应的波束形成能够被用于通过减少对信号到达的某些方向的灵敏度，在多路径环境中动态调节便携式RFID读取器102的角选择或者角分辨。例如，便携式RFID读取器102可以使用信号处理技术使得从任何特定方向接收的非期望信号无效(null)。因此，便携式RFID读取器102可以能够重点关注从目标RFID装置的方向接收的返回信号。在某些方向増加的角分辨也能够对在许多其他RFID装置(例如，第二和第三RFID装置115、116)存在的情况下搜索目标RFID装置有用。例如，对于第一询问方向图142，RF能量能够通过有源天线阵列112分散在相对宽波束方向图中的整个空间前面。能够根据响应信号154、160的到达角、相位和信号強度和识别目标RFID装置的可能信息(例如RFID装置识别符136)计算后来的方向图的方向，例如第二询问方向图143的方向。从每个天线元件120-121所接收的返回信号154、160可以位移単一相位，并且通过预定的权重因子调节，或者两者结合从而改进在目标RFID装置的方向上的角分辨。可以由有源天线阵列112产生可控制的波束方向图，其包括主波瓣和可能的ー个或多于ー个零和侧波瓣。能够使用控制电路122-123控制波瓣的位置和増益。毎次能够为后来的询问方向图使用不同方向图，直到以足够的可信度或者准确度确定到目标RFID装置的方向(例如，根据预定的或者可调节的阈值)。
图2是便携式RFID读取器，例如图I的便携式RFID读取器102的天线阵列200的第一特定实施例的图解说明。有源天线阵列200包括第一天线元件201和第二天线元件202。有源天线阵列200具有从天线元件201和202的中心到中心测量的近似四英寸的间隔。因此，有源天线阵列200小到足以在便携式RFID读取器中使用。对于某些RFID应用，可以发送中心频率大约915MHz的信号。取在自由空间中的光速近似为2. 9979xl0~10cm/s,这些信号的特征波长为大约12. 9英寸。因此，图2中所示的天线元件201和202的中心到中心间隔小于一半波长(即，大约O. 31波长)。如參考图4和5进ー步所述的，通过根据由天线元件201和202接收的返回信号确定和与差信号，天线阵列200可以具有足够的方向鉴别，从而确定到目标RFID装置的方向，即使存在多个RFID装置和多路径返回路径信号。图3是便携式RFID读取器300的第一特定实施例的电路图。便携式RFID读取器300包括有源天线阵列，其具有第一天线元件301和第二天线元件302。例如，有源天线阵列可以是图2的有源天线阵列200。在另ー个例子中，有源天线阵列可以具有与图2的有源天线阵列200不同的天线元件301-302的间隔。为了说明，有源天线阵列可以是图17、19、21和23的有源天线阵列中的ー个。便携式RFID读取器300也包括和与差电路240。和与差电路240可以为微控制器242提供和信号和差信号。微控制器242可以发送复合权重信号(complex weight signal)到天线元件301 - 302中每ー个的自适应波束形成控制电路。例如，微控制器242可以为天线元件301-302的移相器211-212提供相位信号。在另ー个例子中，微控制器242可以为天线元件301-302的低噪声放大器221-222提供振幅信号(magnitude signal)。相位信号和振幅信号可以由天线元件301-302用于产生自适应波束形态，该波束形态由天线阵列经由辐射器231-232产生。相位信号和振幅信号也可以或者替换地由天线元件301-302用于调谐有源天线阵列的方向鉴别。微控制器242可以经由显示器244提供方向显示。方向显示可以为便携式RFID读取器的操作人员指示到目标RFID装置的方向。便携式RFID读取器300也可以包括额外的部件，例如图I的便携式RFID读取器102中所示的部件。图4和5示出有关于两个元件天线阵列的模拟的和与差信号。特别是，图4示出用于图2的两元件有源天线阵列200的和波束方向图401和差波束方向图402。在差方向图402中Theta (θ)=0°的精确零位(sharp null)指示优灵敏度。例如，预期针对RFID读取器应用的角选择至少+/— 10°。精确零位也提供多路径消弱(multipath mitigation),因为其拒绝不希望的反射并且允许较少的返回信号波束由RFID读取器处理。图5示出使用图2的两元件天线阵列200形成的自适应波束的和波束方向图501和差波束方向图502。由两元件天线阵列200形成的自适应波束能够在空间中被电子地扫描，使用大约30度的扫描。图6是便携式RFID读取器(例如图I的便携式RFID读取器102)的有源天线阵列600的第二特定实施例的图解说明。有源天线阵列600可以包括第一天线元件601、第ニ天线元件602和第三天线元件603。有源天线阵列600沿着第一轴具有从天线元件601和602的中心到中心测量的近似两英寸的间隔，并且具有沿着第二轴从天线元件602和603的中心到中心测量的近似两英寸的间隔。在特定实施例中，第一轴垂直于第二轴。整体有源天线阵列600覆盖小于十六平方英寸，并且因此小到足以在便携式RFID读取器中使用。另外，以非线形配置设置天线元件601-603(具体地，三角形配置)。天线元件601-603的非线形配置使得能够确定沿着两个轴的方向，这里被称为方位和仰角。通过根据由天线元件601-603接收的返回信号确定和与差信号，天线阵列600可以具有足够的方向鉴别，从而确定到目标RFID装置的方位方向和仰角方向，即使存在多个RFID装置和多路径返回路径信号。 图7是便携式RFID读取器700的第二特定实施例的电路图。便携式RFID读取器700包括有源天线阵列，其具有三个天线元件，包括第一天线元件70、第二天线元件702和第三天线元件703。例如，有源天线阵列可以是图6的有源天线阵列600。在另ー个例子中，有源天线阵列可以具有与图6的有源天线阵列600不同的天线元件601-603的间隔或者配置。例如，天线元件701-703可以线形排列或者以不同于图6的有源天线阵列600的非线形配置排列。在另ー个例子中，天线元件701-703的间隔、尺寸或者两者可以不同于图6的天线元件601-603的间隔、尺寸或者两者。便携式RFID读取器700包括和与差电路640和641。第一和与差电路641可以根据两个天线元件，例如第一天线元件701和第二天线元件702，确定和信号、差信号或者两者。由第一和与差电路641确定的和信号、差信号或者两者可以被提供到第二和与差电路640。第二和与差电路640可以根据从第一和与差电路641和剩余天线元件接收的和与差信号将和信号与差信号提供到微控制器642，在这个情形中，剰余天线元件是第三天线元件703。微控制器642可以将信号发送到天线元件701-703中每个的自适应波束形成控 制电路。例如，微控制器642可以为天线元件701-703的相移器611-613提供相位信号。在另ー个例子中，微控制器642可以将权重信号提供到天线元件701-703的低噪声放大器621-623。相位信号和权重信号可以由有源天线元件701-703用于产生自适应波束形态，其由有源天线阵列经由辐射器631-633辐射。相位信号和权重信号也可以或者替换地由天线元件701-703用于调谐有源天线阵列的角分辨。微控制器642也可以经由显示器644提供方向显示。方向显示可以为便携式RFID读取器700的操作人员指示到目标RFID装置的方向。当以非线形配置设置天线元件701-703时，方向显示可以包括沿着两个轴到目标RFID装置的方向信息，例如方位方向和仰角方向。便携式RFID读取器700也可以包括额外的部件，例如图I的便携式RFID读取器102中所示的部件。图8是便携式RFID读取器(例如图I的便携式RFID读取器102)的天线阵列800的第三特定实施例的图解说明。天线阵列800包括第一天线元件801、第二天线元件802、第三天线元件803和第四天线元件804。天线阵列800具有从天线元件801和804(最外面的天线元件)的中心到中心测量的近似四英寸间隔。如參考图2所述，由某些RFID技术使用的特征波长是大约12. 9英寸。因此，最外面的天线元件801和804的中心到中心间隔小于一半波长(即，大约O. 31波长)，并且邻近的天线元件(例如第一天线元件801和第二天线元件802)的中心到中心间隔小于大约四分之一波长。因此，天线阵列800可以小到足以在便携式RFID读取器中使用。通过根据由天线元件801-804接收的返回信号确定和信号与差信号，天线阵列800可以具有足够的方向鉴别，从而确定到目标RFID装置的方向，即使存在多个RFID装置和多路径返回路径信号。进ー步地，与图2的有源天线阵列200相比，存在干天线阵列800中的额外天线元件可以提供改进的方向鉴别，即使与天线元件201-202相比，天线元件801-804的尺寸较小。在特定实施例中，当超过两个天线元件被用于形成天线阵列时，例如在图8中，天线元件能够被组织成子阵列。例如，第一天线元件801和第二天线元件802可以是第一子阵列(“1st Sub”)，并且第三天线元件803和第四天线元件804可以是第二子阵列(“2nd Sub”)。在另ー个例子中，第一天线元件801和第三天线元件803可以是第一子阵列，并且第二天线元件802和第四天线元件804可以是第二子阵列。在还另ー个例子中，第一天线元件801和第四天线元件804可以是第一子阵列，并且第二天线元件802和第三天线元件803可以是第二子阵列。子阵列的其他配置也是可能的。例如，第一子阵列可以包括三个天线元件，例如第一、第二和第三天线元件801-803，并且第二子阵列可以只包括一个天线元件，例如第四天线元件804。因此，图8所示的子阵列的分组和后来的图是说明性的而不是限制。图9是便携式RFID读取器900的第三特定实施例的电路图。便携式RFID读取器900包括有源天线阵列，其具有四个天线元件，包括第一天线元件901、第二天线元件902、第三天线元件903和第四天线元件904。例如，有源天线阵列可以是图8的有源天线阵列800。在另ー个例子中，有源天线阵列可以具有与图8的有源天线阵列800不同的天线元件901-904的间隔或者配置。例如，天线元件901-904可以线形地设置或者以非线形配置设置。在另ー个例子中，天线元件901-904的间隔、尺寸、或者两者可以不同于天线元件801-603的间隔、尺寸、或者两者。在特定实施例中，天线元件901-904配置为子阵列。便携式RFID读取器900包括第一和第二和与差电路841和843。第一和第二和与差电路841和843可以根据由每个各自的子阵列的天线元件接收的信号确定和信号、差信号或者两者。例如，第一和与差电路841可以根据由第一天线元件901和第二天线元件902接收的信号确定和与差信号，从而形成第一子阵列信号。第二和与差电路843可以根据由第三天线元件903和第四天线元件904接收的信号确定和与差信号，从而形成第二子阵列信号。可以在和与差电路840接收第一子阵列信号和第二子阵列信号。和与差电路840可以产生被提供到微控制器842的和信号与差信号。微控制器842可以将信号发送到天线元件901 - 904中每个的自适应波束形成控制电路。例如，微控制器842可以为天线元件901-904的相移器811-814提供相位信号。在另ー个例子中，微控制器842可以将权重信号提供到天线元件901-904的低噪声放大器821-824。相位信号、权重信号或者两者，可以由天线元件901-904用于产生自适应波束方向图，其由天线阵列经由辐射器831-834辐射。另外或者替代地，相位信号、权重信号或者两者，可以由天线元件901-904用于调谐天线阵列的角分辨。
微控制器842也可以经由显示器844提供方向显示。方向显示可以为便携式RFID读取器900的操作人员指示到目标RFID装置的方向。当以非线形配置设置天线元件901-904时，方向显示可以包括沿着两个轴到目标RFID装置的方向信息，例如方位方向和仰角方向。便携式RFID读取器900也可以包括额外的部件，例如图I的便携式RFID读取器102中所示的部件。图10和11示出有关于四元件天线阵列的模拟的和与差信号。图10示出用于图8的四元件有源天线阵列800的和波束方向图1001与差波束方向图1002，如图8所示，其中天线元件被配置为子阵列。也就是说，第一天线元件801和第二天线元件803形成第一子阵列，并且第三天线元件803和第四天线元件804形成第二子阵列。为了产生图10的和与差波束方向图1001和1002，对每个各自的子阵列的天线元件求和，从而形成子阵列信号。根据子阵列信号确定和与差波束方向图1001和1002。在差方向图1002中Theta=0°的精确零位指示与图4的差方向图402相比，灵敏度改进。预期大于+/— 10°角选择用于RFID读取器应用。精确零位也指示改进的多路径消弱，因为不希望的反射能够被拒绝，并且较少的返回信号波束可以由便携式RFID读取器处理。图11示出用于图8的四元件有源天线阵列800的和波束方向图1101与差波束方向图1102，而天线元件没有被配置为子阵列。也就是说，对第一、第二、第三和第四天线元件801-804求和，从而确定和信号。从第三和第四天线元件803-804的和中减去第一和第ニ天线元件801-802的和，从而确定差信号。在差方向图1102中Theta=0°的精确零位指示与图4的差方向图402相比，灵敏度改进。预期大干+/— 10°角选择用于RFID读取器应用。精确零位也指示改进的多路径消弱。图12是便携式RFID读取器(例如图I的便携式RFID读取器102)的天线阵列1200的第四特定实施例的图解说明。有源天线阵列1200包括以非线形(例如，正方形或者矩形)配置设置的第一天线元件1201、第二天线元件1202、第三天线元件1203和第四天线元件1204。有源天线阵列1200具有沿着第一轴从第一天线元件1201和第三天线元件1203的中 心到中心测量的近似两英寸的间隔，并且具有沿着第二轴从第一天线元件1201和第二天线元件1202的中心到中心测量的近似两英寸的间隔。第一轴和第二轴可以彼此垂直。如參考图2所述，由某些RFID技术使用的特征波长是大约12. 9英寸。因此，天线元件801-804的中心到中心间隔沿着两个轴大约是六分之一波长(即，大约O. 15波长)。另外，由于边缘尺寸小于大约四英寸X四英寸，有源天线阵列1200小到足够可以在便携式RFID读取器中使用。通过根据由天线元件1201-1204接收的返回信号确定和与差信号，天线阵列1200可以具有足够的方向鉴别，从而确定到目标RFID装置的方向，即使存在多个RFID装置和多路径返回路径信号。进ー步，与图2的有源天线阵列200相比，存在于有源天线阵列1200中的额外天线元件可以提供改进的方向鉴别。进ー步，因为以非线形的配置设置天线元件1201-1204，所以天线阵列可以提供在两个轴的方向鉴别，例如方位轴和仰角轴。在特定实施例中，天线元件1201-1204能够被组织成子阵列。例如，第一天线元件1201和第二天线元件1202可以是第一子阵列，并且第三天线元件1203和第四天线元件1204可以是第二子阵列。在另ー个例子中，第一天线元件1201和第三天线元件1203可以是第一子阵列，并且第二天线元件1202和第四天线元件1204可以是第二子阵列。在再一个例子中，第一天线元件1201和第四天线元件1204可以是第一子阵列，并且第二天线元件1202和第三天线元件1203可以是第二子阵列。其他子阵列配置也是可能的。例如，其中的三个天线元件可以形成第一子阵列，并且其中的一个天线元件可以形成第二子阵列。类似地，天线元件中的ー个或多于ー个可以包括在超过ー个子阵列中。例如，第一子阵列可以包括第一、第二和第三天线元件1201、1202和1203，并且第二子阵列可以包括第二、第三和第四天线元件1202、1203和1204。进ー步，可以使用超过两个子阵列。例如，第一子阵列可以包括第一、第三和第四天线元件1201、1203和1204 ;第ニ子阵列可以包括第二、第三和第四天线元件1202、1203和1204 ;第三子阵列可以包括第一、第二和第四天线元件1201、1202和1204 ;并且第四子阵列可以包括第一、第二和第三天线元件1201、1202和1203。同样地，两个天线元件的各种分组可以组成子阵列，其中天线元件1201-1204的一些或者全部用于超过ー个子阵列。图13是便携式RFID读取器1300的第四特定实施例的电路图。便携式RFID读取器1300包括有源天线阵列，其具有四个天线元件，包括第一天线元件1301、第二天线元件1302、第三天线元件1303和第四天线元件1304。例如，有源天线阵列可以是图12的有源天线阵列1200。在另ー个例子中，有源天线阵列可以具有与图12的有源天线阵列1200不同 的天线元件1301-1304的间隔、尺寸或者配置。例如，天线元件1301-1304可以被线形地设置或者以不同的非线形配置设置。在特定实施例中，天线元件1301-1304被配置为子阵列。便携式RFID读取器1300包括第一和第二和与差电路1241和1243。第一和第二和与差电路1241和1243可以根据由每个各自的子阵列的天线元件接收的响应信号确定和信号、差信号或者两者。例如，第一和与差电路1241可以根据由第一天线元件1301和第四天线元件1304接收的响应信号确定和与差信号，从而形成第一子阵列信号。第二和与差电路1243可以根据由第二天线元件1302和第三天线元件1303接收的响应信号确定和与差信号，从而形成第二子阵列信号。可以在和与差电路1240接收第一子阵列信号和第二子阵列信号。和与差电路1240可以产生提供到微控制器1242的和信号与差信号。微控制器1242可以将信号发送到天线元件1301 - 1304中每个的自适应波束形成控制电路。例如，微控制器可以为天线元件1301-1304的相移器1211-1214提供相位信号。在另ー个例子中，微控制器1242可以将权重信号提供到天线元件1301-1304的低噪声放大器1221-1224。相位信号、权重信号或者两者，可以由天线元件1301-1304用于产生自适应波束方向图，其由天线阵列经由辐射器1231-1234辐射。另外或者替代地，相位信号、权重信号或者两者，可以由天线元件1301-1304用于调谐天线阵列的角分辨。微控制器1242也可以经由显示器1244提供方向显示。方向显示可以为便携式RFID读取器1300的操作人员指示到目标RFID装置的方向。当以非线形配置设置天线元件1301-1304时，方向显示可以包括沿着两个轴到目标RFID装置的方向信息，例如方位方向和仰角方向。便携式RFID读取器1300也可以包括额外的部件，例如图I的便携式RFID读取器102中所示的部件。图14是便携式RFID读取器(例如图I的便携式RFID读取器102)的天线阵列1400的第五特定实施例的图解说明。有源天线阵列1400包括以非线形(例如，矩形或者蝴蝶结形)配置设置的第一天线元件1401、第二天线元件1402、第三天线元件1403、第四天线元件1404和第五天线元件1405。有源天线阵列1400具有沿着第一轴从第一天线元件1401和第二天线元件1402的中心到中心测量的近似O. 6波长的间隔，并且具有沿着第二轴从天线元件1401和第四天线元件1404的中心到中心测量的近似O. 35波长的间隔。如參考图2所述，由某些RFID技术使用的特征波长是大约12. 9英寸。因此，沿着第一轴的中心到中心的间隔是大约7. 75英寸，并且沿着第二轴的间隔是大约I英寸。因此，有源天线阵列1400小到足以在便携式RFID读取器中使用。通过根据由天线元件1401-1405接收的返回信号确定和与差信号，天线阵列1400可以具有足够的方向鉴别，从而确定到目标RFID装置的方向，即使存在多个RFID装置和多路径返回路径信号。进ー步，与图2的有源天线阵列200相比，存在于有源天线阵列1400中的额外天线元件可以提供改进的方向鉴别。进ー步，因为以非线形的配置设置天线元件1401-1405，所以天线阵列可以提供在两个轴的方向鉴别，例如沿着方位轴和沿着仰角轴。另外，如上所述，天线元件1401-1405可以用于形成子阵列。例如，天线元件 1401-1405的两个、三个或四个的分组可以被配置为子阵列。天线元件1401-1405的ー些或者全部可以包括在超过ー个子阵列中。图15和16示出与图14的天线阵列1400有关的模拟的和与差信号。特别是，图15示出针对图14的蝴蝶结形状的有源天线阵列1400的和波束方向图1501和差波束方向图1502。差方向图1502中在Theta=O°的精确零位指示优异的灵敏度。例如，预期至少+/— 10°的角选择用于RFID读取器应用。精确零位也指示多路径消弱，因为不希望的反射被拒绝，并且较少的返回信号波束可以由便携式RFID读取器处理。图16示出针对使用图14的蝴蝶结形状的有源天线阵列1400形成的自适应波束的和波束方向图1601和差波束方向图1602。由蝴蝶结型有源天线阵列1400形成的自适应波束能够在空间中以距中心大于30度的扫描角电子地扫描。图17、19、21和23示出具有各种间隔的两元件天线阵列的实施例。图18、20、22和24示出分别与图17、19、21和23的两元件天线阵列有关的模拟和信号与差信号。图17是便携式RFID读取器的天线阵列1700的第六特定实施例的图解说明，其间隔是天线元件1701和1702的中心到中心大约O. 5波长。图18示出与图17的天线阵列1700有关的模拟和与差信号，并且示出，在天线元件1701和1702的一半波长间隔处，天线阵列1700具有良好的灵敏度和角选择。图19是便携式RFID读取器的天线阵列1900的第七特定实施例的图解说明，其中天线元件1901和1902的中心到中心的间隔是大约O. 25波长。图20示出与图19的天线阵列1900有关的模拟和与差信号，并且示出，在天线元件1901和1902的四分之一波长间隔处，天线阵列1900仍旧具有良好的灵敏度和角选择。图21是便携式RFID读取器的天线阵列2100的第八特定实施例的图解说明，其中天线元件2101和2102的中心到中心的间隔是大约O. 125波长。图22示出与图21的天线阵列2100有关的模拟和与差信号，并且示出，在天线元件2101和2102的八分之一波长间隔处，天线阵列2100仍旧具有良好的灵敏度和角选择。图23是便携式RFID读取器的天线阵列2300的第九特定实施例的图解说明，其中天线元件2301和2302方中心到中心的间隔的大约O. 0625波长。图24示出与图23的天线阵列2300有关的模拟和与差信号，并且示出，在天线元件2301和2302的十六分之一波长间隔处，天线阵列2300具有有用的灵敏度和角选择。注意，虽然图17-24涉及两天线元件阵列，但是通过增加更多的天线元件可以进ー步改进灵敏度和角选择。例如，在邻近天线元件之间具有十六分之一波长的中心到中心间隔的四天线元件阵列应该具有相对于图23的两元件天线阵列2300的改进性能，同时维持天线阵列的总尺寸非常小。例如，当特征波长是大约12. 9英寸时，十六分之一的中心到中心间隔小于一英寸。因此，具有十六分之一的中心到中心间隔的正方形配置中的四元件天线阵列可以覆盖大约I平方英寸的面积。图25是使用便携式RFID读取器的方法的第一特定实施例的流程图。该方法包括使用便携式RFID读取器，在2502，其从便携式RFID读取器的天线阵列发送至少ー个第一RFID询问信号。在这里，询问信号可以包括这样的信号其从RFID装置请求信息，并且不重新写入或者重新编程RFID装置。在便携式RFID读取器的天线阵列包括多个天线元件。例如，便携式RFID读取器可以包括图I所示的便携式RFID读取器102。天线阵列可以包括任何数目或者配置的天线阵列元件，只要便携式RFID读取器小到足够应用便携式手持操作。例如，天线阵列可以包括如參考图2、6、8、12、14、17、19、21或者23所述的天线元件和如參 考图3、7、9或者13所述的电路。在2504，可以从接近便携式RFID读取器的RFID装置接收第一响应信号。第一响应信号可以由天线阵列的至少第一天线元件接收并且由天线阵列的第二天线元件接收。该方法也包括，在2506，通过对由第一天线元件接收的第一响应信号和由第二天线元件接收的第一响应信号求和，确定和信号。该方法进ー步地包括，在2508，通过确定由第一天线元件接收的第一响应信号和由第二天线元件接收的第一响应信号之间的差，确定差信号。该方法也包括，在2510，根据和信号与差信号确定从便携式RFID读取器到RFID装置的方向。该方法也可以包括，在2512激活便携式RFID读取器的指示器。该指示器可以指示到RFID装置的方向。图26是使用便携式RFID读取器的方法的第二特定实施例的流程图。该方法包括，在2602，从便携式RFID读取器的天线阵列发送至少ー个第一 RFID询问信号。便携式RFID读取器可以包括如參考图1-24所述的RFID读取器。便携式RFID读取器可以包括有源天线阵列，其包括多个天线元件。第一 RFID询问信号可以经由来自有源天线阵列的天线元件的信号发送，这些信号每个都具有特定相位和振幅，例如參考图I所述的第一询问方向图142。该方法也包括，在2604，从目标RFID装置和位置接近RFID读取器的ー个或多于ー个其他RFID装置接收多个响应信号。响应信号可以由有源天线阵列的至少第一天线元件和第二天线元件接收。该方法也包括，在2606，通过对由第一天线元件接收的第一响应信号和由第二天线元件接收的第一响应信号求和，确定和信号。根据由其他天线元件接收的信号确定额外的和信号。例如，当存在超过两个天线元件时，天线元件中的两个或更多可以集合成子阵列，为了确定和与差信号的目的，子阵列被当作个体元件，从而确定到目标RFID装置的方向。该方法也可以包括，在2608，通过确定由第一天线元件接收的第一响应信号和由第二天线元件接收的第一响应信号之间的差，确定差信号。与和信号相同，当存在多于两个天线元件时，可以根据有源天线阵列的子阵列确定差信号。该方法也可以包括，在2610，存取便携式RFID读取器的存储器，存储器包括识别目标RFID装置的数据。该方法也可以包括，在2612，过滤由便携式RFID读取器接收的多个响应信号，从而识别从第一 RFID装置接收的第一响应信号。例如,通过过滤,可以清除从除了目标RFID装置以外的RFID装置接收的响应信号。该方法也可以包括，在2614，根据和信号与差信号确定从便携式RFID读取器到目标RFID装置的方向。 该方法也可以包括，在2616，将来自便携式RFID读取器的第二 RFID询问信号大体向着目标RFID装置电子调向。例如，可以经由来自便携式RFID读取器的有源天线阵列的第二波束方向图发送第二 RFID询问信号。可以使用自适应波束形成电子调向第二波束方向图。例如，第二波束方向图可以包括图I的第二询问方向图143。为了说明，从ー个或更多天线元件发出从而形成第二波束方向图的信号可以具有相对于第一 RFID询问方向图的信号的相位和振幅的更改的相位、更改的振幅或者两者。另外，或者可替换地，该方法可以包括使用更改的相位、更改的振幅或者两者调谐有源天线阵列的角分辨。该方法也可以包括，在2618，有源天线阵列从目标RFID装置和可能从ー个或更多其他RFID装置接收第二响应信号。例如，第二响应信号可以由天线阵列的至少第一天线元件和第二天线元件接收。该方法也可以包括，在2620，确定第二和信号和第二差信号。例如，通过对由第一天线元件接收的第二响应信号和由第二天线元件接收的第二响应信号求和，可以确定第二和信号。通过确定由第一天线元件接收的第二响应信号和由第二天线元 件接收的第二响应信号之间的差，可以确定第二差信号。如前面所解释的，当存在超过两个天线元件时，为了确定和信号和差信号的目的，天线元件可以集合成子阵列。该方法也可以包括，在2622，根据第二和信号和第二差信号确定从便携式RFID读取器到目标RFID装置的精确方向。在特定实施例中，该方法返回到2616，从而迭代地将来自便携式RFID读取器的后来的RFID询问信号大体向着目标RFID装置电子地调向，从而随后确定从便携式RFID读取器到目标RFID装置的更精确方向。该方法可以进一歩地包括，在2624，激活便携式RFID读取器的指示器。该指示器可以指示到目标RFID装置的方向。例如，指示器可以指示从便携式RFID读取器到目标RFID装置的方位角、仰角或者两者。这里所述的实施例的说明意图提供各种实施例的结构的总体理解。这些说明不意图作为利用这里所描述的结构或方法的仪器和系统的全部元件和特征的完整描述。在审阅本公开之后，对于本领域技术人员来说许多其他实施例可以是显而易见的。可以利用其他实施例并且从本公开可以推导出其他实施例，以便可以进行结构和逻辑替换和变化，而不偏离本公开的范围。例如，可以以与图中所示的不同顺序实行方法步骤，或者可以省略ー个或多于ー个方法步骤。因此，本公开和附图将被认为是说明性的，而不是限制性的。另外，为了图解说明的简单和清楚，图中所示的某些元件不必须按比例绘制。例如，一些元件的尺寸可以相对于其他元件放大。此外，尽管这里已经说明并描述具体的实施例，但是应该理解，设计用于达到相同或类似结果的任何后来的设置可以代替所示的具体实施例。本公开意图覆盖各种实施例的任何或全部后来的修改或者变化。对于本领域技术人员，审阅本说明书之后，上述实施例的组合和这里没有具体描述的其他实施例将会显而易见。提交的本公开摘要应该这样理解，其将不用于解释或限制权利要求的保护范围或者含义。此外，在上文的详述描述中，为了使本公开流畅，可以在单个实施例中将各种特征集合到一起或者进行描述。本公开不是解释为反映这样的目的，其中所要求权利的实施例需要比每个权利要求中清楚叙述的特征更多的特征。相反，如权利要求反映的，所要求权利的主题可以针对少于任何所公开实施例 的全部特征的特征。
权利要求
1.一种便携式射频识别读取器(102)，即RFID读取器(102)，包含 有源天线阵列(112)，其包括多个天线元件(120、121 )，从而从一个或多于一个RFID装置(114、115、116)接收RFID信号(154)，其中所述多个天线元件(120、121)包括控制电路(122、123)，从而控制由所述有源天线阵列(112)产生的波束方向图； 和电路(124)，其可操作从而通过对由所述多个天线元件(120、121)的至少两个接收的所述RFID信号(154)求和，确定和信号； 差电路(126)，其可操作从而确定由所述多个天线元件(120、121)的至少两个接收的所述RFID信号(154)之间的差信号；和 控制器(130)，其使用所述控制电路(122、123)根据所述和信号和所述差信号电子地调向所述波束方向图，从而确定从所述RFID读取器(102)到所述一个或多于一个RFID装置(114、115、116)的特定 RFID 装置(114、115、116)的方向。
2.根据权利要求I所述的便携式RFID读取器(102)，其中接收的所述RFID信号具有特征波长，其中所述多个天线元件由小于所述特征波长(156) —半的中心到中心距离分开。
3.根据权利要求2所述的便携式RFID读取器(102)，其中所述中心到中心距离小于所述特征波长(156)的八分之一。
4.根据权利要求I所述的便携式RFID读取器(102)，进一步地包含方向指示器(138)，从而指示到所述特定RFID装置(114、115、116 )的所述方向。
5.根据权利要求I所述的便携式RFID读取器(102)，进一步地包含便携式外壳(110)，其中所述和电路(124 )、所述差电路(126 )、所述控制器(130 )和电池(140 )至少部分地放置在所述便携外壳(110)内。
6.根据权利要求I所述的便携式RFID读取器(102)，其中所述控制器(130)至少部分地根据所述差信号的相位确定从所述RFID读取器(102)到所述特定RFID装置(114、115、116)的所述方向。
7.根据权利要求I所述的便携式RFID读取器(102)，其中所述多个天线元件(120、121)以线形配置设置。
8.根据权利要求I所述的便携式RFID读取器(102)，其中所述多个天线元件(120、121)以非线形配置设置。
9.根据权利要求I所述的便携式RFID读取器(102)，其中由所述多个天线元件(120、121)的至少两个所述天线元件(120、121)辐射的波形的相位和振幅中的至少一个是独立可控的。
10.根据权利要求I所述的便携式RFID读取器，进一步地包含输入装置(132)和存储器(134)，所述输入装置(132)接收指示目标RFID装置(114、115、116)的至少一个RFID装置识别符(136)，所述存储器(134)存储所述至少一个RFID装置识别符(136)，其中当所述特定RFID装置的RFID装置识别符(136)存储在所述存储器中时，所述控制器(130)确定到所述特定RFID的方向。
11.一种便携式射频识别即RFID读取器(102)，包含 有源天线阵列(112)，其包括多个天线元件(120、121 )，从而从一个或多于一个RFID装置(114、115、116)接收RFID信号(154)，所接收的RFID信号(154)具有特征波长(156)，其中所述多个天线元件(120、121)包括至少第一天线元件(120)和第二天线元件(121)，其中所述第一天线元件(120)和所述第二天线元件(121)以小于所述特征波长(156)的一半的距离间隔开；和 电路(128)，其根据所接收的RFID信号(154)电子调向所述有源天线阵列(112)的波束方向图，从而确定所述一个或多于一个RFID装置的特定RFID装置的方向。
12.根据权利要求11所述的便携式RFID读取器(102)，其中所述有源天线阵列(112)包括在所述第一天线元件(120)和所述第二天线元件(121)之间的至少一个第三天线元件。
13.根据权利要求11所述的便携式RFID读取器(102)，进一步地包含和电路(124)，其耦合所述第一天线元件(120)并且耦合所述第二天线元件(121)，从而通过对由所述第一天线元件(120)和所述第二天线元件(121)接收的RFID信号(154)求和来确定和信号。
14.根据权利要求11所述的便携式RFID读取器(102)，进一步地包含差电路(126)，其耦合所述第一天线元件(120)并且耦合所述第二天线元件(121)，从而确定由所述第一天线元件(120)和所述第二天线元件(121)接收的RFID信号(154)之间的差信号。
15.—种在多个RFID装置中定位目标RFID装置的方法，所述方法包含 从便携式RFID读取器的天线阵列发送(2502)至少一个第一 RFID询问信号，其中所述天线阵列包括多个天线元件； 由所述天线阵列的至少第一天线元件和所述天线阵列的第二天线元件从接近所述便携式RFID读取器的目标RFID装置接收(2504)第一响应信号； 通过对由所述第一天线元件接收的所述第一响应信号和由所述第二天线元件接收的所述第一响应信号求和，确定(2506)和信号； 通过确定由所述第一天线元件接收的所述第一响应信号和由所述第二天线元件接收的所述第一响应信号之间的差，确定(2508)差信号； 根据所述和信号和所述差信号，确定(2510)从所述RFID读取器到所述目标RFID装置的方向；和 激活(2512)所述便携式RFID读取器的指示器，其中所述指示器指示到所述目标RFID装置的所述方向。
16.根据权利要求15所述的方法，进一步地包含将来自所述便携式RFID读取器的第二RFID询问信号大体向着所述目标RFID装置电子调向(2616)。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述天线阵列通过从所述多个天线元件的至少一个天线元件传输具有相位和振幅的第一波形而发送(2502)所述第一 RFID询问信号，并且其中电子调向的所述第二 RFID询问信号包括从所述至少一个天线元件发送第二波形，所述第二波形相对于所述第一波形具有更改相位和更改振幅中的至少一个。
18.根据权利要求16所述的方法，进一步地包含 至少所述天线阵列的所述第一天线元件和所述天线阵列的所述第二天线元件从所述目标RFID装置接收(2618)第二响应信号； 通过对由所述第一天线元件接收的所述第二响应信号和由所述第二天线元件接收的所述第二响应信号求和，确定(2620)第二和信号； 通过确定由所述第一天线元件接收的所述第二响应信号和由所述第二天线元件接收的所述第二响应信号之间的差，确定(2620)第二差信号；和根据所述第二和信号和所述第二差信号，确定(2622)从所述RFID读取器到所述目标RFID装置的精确方向。
19.根据权利要求15所述的方法，进一步地包含 响应于所述第一 RFID询问信号，接收(2604)多个响应信号，其包括来自接近所述便携式RFID读取器的多个RFID装置的所述第一响应信号，所述多个RFID装置包括所述目标RFID装置；和 过滤(2612)所述多个响应信号，从而识别所述第一响应信号。
20.根据权利要求15所述的方法，进一步地包含存取(2610)存储器，所述存储器包括识别所述目标RFID装置的数据，其中根据所述数据过滤所述多个响应信号。
全文摘要
一种特定的便携式射频识别(RFID)读取器，其包括含有多个天线元件的有源天线阵列，从而从RFID装置接收RFID信号。天线元件包括控制电路，从而控制由有源天线阵列产生的波束方向图。便携式RFID读取器进一步包括和电路与差电路。和电路可操作用于通过对多个天线元件的至少两个接收的RFID信号求和，确定和信号。差电路可操作用于确定由多个天线元件的至少两个接收的RFID信号之间的差信号。便携式RFID读取器也包括控制器，从而对波束方向图进行电子调向并且确定从RFID读取器到特定RFID装置的方向。
文档编号G01S3/32GK102713661SQ201180006061
公开日2012年10月3日 申请日期2011年1月11日 优先权日2010年1月13日
发明者F·史, K·G·沃伊斯, M·陈 申请人:波音公司