专利名称：用于发射穿过射频屏障的射频能量的波导的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电子识别系统。本发明具体涉及的是与间隔装置、运送装置和用于识别的多种物件的容器有关并用于这些系统的射频(RF)波导。本发明还涉及要被电子识别的物件的布局及相关的方法。
含有查询器或读取器和多个收发机的电子识别系统是本领域人员所公知的。在使用中，查询器向要被识别和读取的收发机发射RF激励或查询信号。该收发机可以利用激励信号中的能量向构成收发机一部分的本机电路供电。然后收发机通过向查询器发送包括识别码在内的应答信号，来对上述信号进行应答。查询器接收该应答信号，并读出识别码。所读出的识别码用于识别收发机及安装该收发机的物件或容器。
当系统与堆叠的或其它布局形式的物件一起使用时，该物件可在查询器与安装在该物件或其它搬运机上的收发机之间形成阻挡物。例如，在一种应用中，运送装有软饮料之类的液体的容器(罐或瓶)的板条箱可各自带有形成识别系统一部分的收发机。如果这些板条箱叠在一起，形成RF屏障的容器(激励信号不能通过该屏障传播去激励或查询在屏障另一侧的收发机。液体反射或吸收能量，而金属罐则反射能量。
因此，本发明的目的是提供一种间隔装置、物件的布局及其相关的方法，通过它们可以至少克服上述缺陷。
根据本发明，提供了一种包括用于无线电波的波导的用于货物或物件的间隔装置。该间隔装置可包括一主体，在主体上或主体内安装有波导。
该主体可包括用于货物的运送装置诸如货盘。另外，该主体可包括盛装货物的容器。该容器可以是板条箱。
波导可以是具有特征阻抗并包括分隔开的第一和第二侧壁的平面波导。波导可包括一天线，最好是其天线阻抗由侧壁确定的缝隙天线，且波导的特征阻抗最好接近天线阻抗。这可以通过用合适的电介质如油填入波导来实现，从而可比例如天线与用空气填充的波导之间的阻抗匹配更好。
但是，在优选的实施例中，阻抗匹配装置可设置在紧靠着缝隙天线的波导中。这种阻抗匹配装置可包括四分之一波长变换器，其包括具有合适的相对介电常数的电介质材料。通常这种材料是树脂的或塑料的材料。波导的其余部分可以用空气填充。
射频(RF)电子识别系统的收发机可以设置在波导中，或设置在合适大小的缝隙中并设置在所述侧壁之一上。
第一所述侧壁可包括周边横向延伸的唇状部分。
第二所述侧壁可包括从第一所述侧壁的唇状部分伸出的周边横向延伸的唇状部分。而缝隙天线可以在唇状部分之间限定。
在容器的情况下，波导可以交错地设置在容器的底部区域和顶部区域。
容器的塑料主体本身可以永久性地安装在第一侧壁的唇状部分或第二侧壁的唇状部分之间。在其它实施例中，塑料主体可以按可取下的方式装入唇状部分内，从而使波导实际上用作运送装置或容器的盖子。
另外包括在本发明范围内的还有被分隔开物件的布局，这些物件中的至少一些物件每一个均包括射频识别系统的收发机，所述布局包括至少一个波导，其至少部分地延伸穿过该布局以在收发机和系统的读取器之间引导射频能量。
物件可以安排成具有平行的行和列的阵列。
本发明的范围还包括一种安置多个物件的方法，每个物件包括射频电子识别系统的收发机，该方法包括如下步骤在布局中安排物件；和形成用于延伸穿过至少部分布局的射频能量的波导，用于在至少一些收发机和系统的读取器之间引导射频能量。
本发明的范围还包括一种识别多个物件的方法，每个物件包括射频电子识别系统的收发机，另外还包括一用于收发机的读取器，该方法包括如下步骤在布局中安排物件；使读取器发送的信号由波导引导向至少一些收发机；和使来自收发机的应答信号通过波导引导向读取器。
下面将参考附图以示例的方式进一步说明本发明，附图中
图1是已知的RF电子识别系统的方框图；图2是根据本发明的堆叠的板条箱的三维阵列的示意侧视图，其布置成可使射频波和能量传播入并穿过所述阵列；图3是板条箱的波导部分的示意性透视图；图4是图3中沿Ⅳ线的剖视图；图5是图3中沿Ⅴ线的剖视图；图6是波导部分另一实施例的平面图7是根据本发明的货盘的部分剖切的侧视图；图8是根据本发明的堆叠并用间隔装置布置的三维阵列的侧视图，以使得射频波和能量传播穿过所述阵列。
图1所示为公知的电子射频(RF)识别系统10。
该系统包括一查询器或读取器12和多个无源RF收发机14．1-14．n。在使用中，收发机被安装在要识别的物件或物品如板条箱16．1-16．n上(如图2所示)。下面将进行说明。
通过从查询器发射RF激励信号15识别物件。信号的频率优选高于100MHz，典型地在600MHz到4GHz之间。每个收发机接收传播的激励信号，利用信号中的能量向集成在芯片26上的本机电路供电，该芯片构成了收发机的一部分，然后通过向查询器发送包括收发机识别码特征在内的应答信号来对该激励信号作出响应。查询器接收该反方向传播的应答信号，然后读出识别码。该码被查询器用于识别收发机和安装该收发机的物件。尽管上面引用了利用反向散射技术的无源收发机作为例子，但是本发明也可以采用其它类型的无源收发机及有源收发机。
如上面参考图2所描述的，被识别的物件可以是板条箱，它们各自具有多个装有软饮料22的容器20(如瓶子)。在常规的系统中，象收发机14．1这样的具有天线24和芯片26(如图1所示)的收发机安装在底板28上，该底板28安装在常规的板条箱的底部区域。如果这种常规的板条箱以常规的方式堆叠在一起，则瓶子中的液体将形成对激励或查询信号的RF屏障，信号15被液体所吸收。
但是，如图2所示，根据本发明的板条箱16．1与其它的已知板条箱一样，限定了用于盛装象瓶子20这样的物品的区域18。板条箱16．1还包括含有用于RF信号15的波导28．1的间隔装置。波导28．1是平面波导，包括两个平行的金属板30和32，分别具有外围横向延伸的唇状部分34和36。该唇状部分限定了缝隙天线38(在图5中也已示出)，其天线阻抗为ZA，其中ZA=RA+jXA；(jXA≌0)RA=(b/a)Zofs其中b是缝隙38的高度；a是波导的长度；和Zofs是自由空间的特征阻抗。
波导28．1最好是方形的，以便a和b在图4所示的方向X和Y上都一样。波导28．1还包括四分之一波长变换器，其形式为由具有合适的相对介电常数的介电材料构成的主体40。主体40以方形环(最好如图4中所示出的那样)的形式，位于板30和32之间并沿着其外围延伸。主体40的宽度w是激励信号15的波长的四分之一。板之间的区域的其余部分42填充有空气。本领域的技术人员都能理解，当缝隙天线阻抗与自由空间阻抗接近时，变换器40不是必需的。
与板条箱16．1相关的收发机14．1设置在顶板30所限定的对角方向延伸的缝隙44中，如图3和5所示。这种缝隙将使收发机从图4所示的方向X和Y耦合。在其它的实施例中，芯片26的输入27电连接(电流方式或电容性方式)在顶板30和底板32之间。
λ/4(四分之一波长)变换器40的作用是改善天线阻抗与填入波导的空气的特征阻抗Zo之间的匹配。利用下列公式Z0=Zof3×ZA;]]>和Zoλ/4=Zofs/ϵrλ/4]]>其中Zoλ/4=λ/4变换器的特征阻抗；Zofs=自由空间特征阻抗；ZA=天线的阻抗=(b/a)Zofs；和
εrλ/4=主体40材料的相对介电常数；可以看出，通过选择合适的主体材料40，可以实现匹配。
参考图2，有了这种匹配，信号15将能够传播通过波导28．1到达收发机，诸如图3中缝隙4中的收发机14．1。反向散射的能量也将能够从收发机经波导传播至读取器12。此外，因为物件被安排在由平行的行17．1-17．3和列19．1-19．3构成的三维阵列中，其中一列中相邻的物件被波导所间隔开，信号也将能够通过相邻的和相似的波导28．2，28．3以及延伸至该页中并且对齐的其它波导(未示出)传播，从而例如板条箱16．4上的收发机可以类似地被读取。
在图6中，显示了波导28的一个实施例，其中在顶板30中设置了多个在对角方向延伸的缝隙44。这些缝隙用于使如上所述安装在瓶子20上或板条箱上的收发机发出的能量以及发往该收发机的能量通过。
波导可以形成或组成板箱16．1的永久部分。在另一实施例中，其可以是基底或盖子形式，板条箱的塑料主体以可取下的方式装入其中，并且贴合地装入横向延伸的唇状部分34或36之间。
在图7中，显示了根据本发明的支撑在地面51上的货盘50．1和50．2。每个货盘包括如前所述或定义的常规的木料主体52和波导28。该波导被用于使来自读取器的RF能量15在读取器12和分别位于常规板条箱116．1-116．3上的收发机14．1至14．3之间传播。
图7中的货盘50．2包括如图6所示的多个缝隙44，用于在上述安装在瓶子20．7-20．12上的收发机14．4-14．9之间漏过能量。
如图8所示，在波导的另一个实施例中，可形成间隔装置60．1-60．9或类似的用在两个相邻的常规物件如常规的板条箱116．1和116．2之间。波导可以是上述种类的结构。在另一个实施例中，每个间隔装置可包括由第一介电材料构成的填充有第二介电材料66(如油)的容器64形式的波导。此外，收发机可以安装在波导中，如收发机14．1和波导60．1所示的那样。在其它的情况下，收发机可以安装在板条箱上，如收发机14．5和板条箱116．5所示的那样。尽管间隔装置如图所示在一列中相邻的物件之间，它们也可以或者交错地设置在一行中相邻的物件之间。
应当理解在根据本发明的装置和方法的细节上可以作出各种修改变化，而其仍属于后附权利要求的精神和范围。
权利要求
1．一种用于物品的间隔装置，包括用于射频波的波导。
2．根据权利要求1的间隔装置，包括一主体，在该主体上或其内部安装有波导。
3．根据权利要求2的间隔装置，其中所述主体包括物品的运送装置。
4．根据权利要求2的间隔装置，其中所述主体包括物品的容器。
5．根据权利要求4的间隔装置，其中所述容器是板条箱。
6．根据权利要求2的间隔装置，其中所述主体包括货盘。
7．根据前述权利要求任一项的间隔装置，其中所述波导是具有特征阻抗的平面波导，并包括间隔开的第一和第二侧壁。
8．根据权利要求7的间隔装置，其中所述侧壁限定了具有天线组抗的缝隙天线。
9．根据权利要求8的间隔装置，其中所述波导的特性阻抗接近于所述天线阻抗。
10．根据权利要求8的间隔装置，包括阻抗匹配装置，用于将天线阻抗与特征阻抗相匹配。
11．根据权利要求10的间隔装置，其中所述阻抗匹配装置包括四分之一波长变换器，其包括具有合适的相对介电常数的介电材料。
12．根据前述权利要求任一项的间隔装置，包括一射频(RF)电子识别系统的收发机。
13．根据权利要求8-12任一项的间隔装置，其中所述第一侧壁包括第一横向延伸的唇状部分；所述第二侧壁包括第二横向延伸的唇状部分，所述缝隙天线限定在唇状部分之间。
14．根据权利要求13的间隔装置，其中所述间隔装置的主体以可取下的方式装入第一和第二唇状部分之一中。
15．一种分开物件的布局，至少所述物件中的一些物件的每一个包括射频识别系统的收发机，所述布局包括至少一个波导，其至少部分地延伸穿过该布局以在收发机和系统的读取器之间引导射频能量。
16．根据权利要求15的布局，其中所述物件被设置为具有平行的行和列的阵列。
17．一种安置多个物件的方法，每个物件包括射频电子识别系统的收发机，该方法包括如下步骤在布局中安排物件；和形成用于延伸穿过至少部分布局的射频能量的波导，用于在至少一些收发机和系统的读取器之间引导射频能量。
18．一种识别多个物件的方法，每个物件包括射频电子识别系统的收发机，另外还包括一用于收发机的读取器，该方法包括如下步骤在布局中安置物件；使读取器发送的信号由波导引导向至少一些收发机；和使来自收发机的应答信号通过波导引导向所述读取器。
全文摘要
一种用于物件的间隔装置,包括用于射频信号的波导28.1和板条箱16.1或货盘。当在一阵列中的物件16.1—16.9被这种波导间隔开时,来自RF电子识别系统10的查询器12的信号经过波导被引导至物件上安装的系统的收发机14.1—14.9。来自收发机的应答信号类似地在相反方向上引导,从而可以读取收发机。根据本发明的间隔装置、布局及方法可消除现有技术系统中RF屏障所带来的问题。
文档编号G06K19/077GK1282153SQ00121458
公开日2001年1月31日 申请日期2000年7月24日 优先权日1999年7月22日
发明者约翰·戴维·克鲁格, 克里斯托弗·戈登·杰维斯·特纳, 安德里斯·彼得勒斯·克龙杰·福里, 赫尔曼·彼得斯 申请人:休普传感器控股有限责任公司