专利名称：Rfid阅读器输出控制设备和方法
技术领域：
本发明的领域本发明涉及射频标识(RFID)系统，并特别涉及基于发送的RF信号的驻波比(SWR)控制RFID阅读器的发送器输出功率电平。
相关技术的说明RFID系统在包括库存控制和监视的各种应用正不断增加。手持的RFID阅读器可用于室内也可用于室外，并可以由电池供电。在RFID系统中，RFID标志器发送RFID询问信号，这是一种RF信号。RFID标志器接收发送的RF信号，并以包含标识信息和业内已知其它信息的回答信号响应。RFID阅读器接收RFID标志器的回答信号，并恢复包含在该信号内的信息。RFID标志器必须在从RFID阅读器起预定的最大半径之内，以便RFID阅读器能够从RFID标志器回答信号检测到并取回数据。对于RFID阅读的这一预定的最大半径称为最大RFID读取范围。如果RFID阅读器不指向在RFID标志器的最大RFID阅读范围内的对象，则RFID阅读器将连续不断发送RFID询问信号，该信号将被辐射到环境中，并如果由电池供电，将连续不断地使电池放电。因而，希望控制RFID阅读器的RF输出功率电平，使得当对象不在读取RFID标志器的最大阅读范围时，RF输出功率电平将被设置为低功率模式。
本发明的概述基于从RFID阅读器发送的RF信号的被测量的SWR，用于确定对象是否处于从RFID阅读器起用于阅读RFID标志器的最大半径内的一种方法和设备。根据所测量的SWR控制RFID阅读器的输出功率电平。
通过本发明实施例以下的详细说明，本发明的目的、优点和应用将显而易见。
图1是本发明一实施例的框图。
图2是使用本发明一实施例的RFID系统的框图。
图3是图1中所示的操作方法的流程图。
本发明的详细说明参见图1，示出RFID阅读器2的一框图，包括天线4，双向耦合器6，发送器8，信号处理器10，接收器12，及控制器14。控制器14控制发送器8以预选的RF输出电平发送RFID询问信号。发送器8通过双向耦合器6向天线4发送RFID询问信号以便向外辐射。任何接收RFID询问信号的RFID标志器5以包含标识信息的回答信号响应。取自双向耦合器6发送的RFID询问信号正向RF信号16馈送到信号处理器10。双向耦合器6是配置在天线4和发送器8之间的已知的装置，该装置允许访问发送的或正向的RF信号16与反射的RF信号18。来自双向耦合器6的反射的RF信号18馈送到信号处理器10，并进入接收器12。反射的RF信号18是从天线4附近的对象被反射的发送的RFID询问信号。信号处理器10提取正向RF信号16对反射的RF信号18的比率以确定SWR。SWR的电平指示发送的信号被反射回天线4的量。增加天线4附近的对象的数目或尺寸则增加SWR的电平。然后SWR被发送到控制器14。控制器14使用SWR确定适当的RF输出功率电平供发送器8选择。高SWR指示对象处于离RFID阅读器最大读取半径之内而适于读取RFID标志器，对于这种SWR控制器14将选择高RF输出功率电平。
当发送器8向天线4发送RFID询问信号以便被向外辐射时，任何收到RFID询问信号的RFID标志器5以包含标识信息和/或其它数据的回答信号响应。被反射的RF信号18从双向耦合器6被发送到接收器12。接收器12检测来自任何RFID标志器(5)包含在被反射的RF信号18中的信号，并将标识信息/数据转移到控制器14供进一步处理。接收器12可以规定接收的RFID信号以便由控制器正确地读取信息/数据。
在操作中，当RFID阅读器2被指向一对象以便读取所附加的、连接的，或以某种方式与该对象相关联的RFID标志器，且对象处于最大RFID读取范围之内时，由于从对象反射的RF信号所至SWR将是高电平，且控制器14将设置发送器8为高输出电平。最大RFID阅读范围将根据工作频率与具体的RFID阅读器的功率电平而变化，并易于由业内一般专业人员确定。如果RF阅读器2的指向离开对象，或者如果对象超过最大RFID读取范围，则SWR将变低且控制器14将把发送器8设置为低输出电平。当RFID阅读器2正用来读取RFID标志器时，RFID阅读器2将指向可能附加有RFID标志器的对象，且预料有高的SWR。因而，当RFID阅读器2实际正用于读取RFID标志器时，输出功率电平被设置为高电平。当RFID阅读器2没有指向对象且RFID标志器5没有试图被读取时，或如果对象超过最大RFID读取范围时，则SWR将降低，且控制器14将把输出功率电平设置低电平。当RFID阅读器2正在用于室外时，本发明防止高输出功率电平RF信号发送到环境中，这能够允许在有严格RF辐射标准的场所中使用RFID阅读器2。当在室内使用时，如果指向离开对象，诸如当指向一宽阔的仓库或指向处于RFID标志器读取范围之外时，RFID阅读器2将被设置为低输出电平。通过只有当对象处于供读取RFID标志器的最大RFID读取范围之内时，才被设置为高功率模式，使得电池供电的RFID阅读器将从本发明的输出功率电平控制中获益。
信号处理器10和接收器12能够以模拟硬件，数字化硬件，软件，或以硬件与软件的组合实现，并能够取单信号处理器的形式。在一实施例中，控制器14能够取得正向和反射RF信号，并将它们转换为DC电压，然后这些电压被比较以确定SWR，它作为DC电压被输出到控制器14。另外，SWR能够以数字化方式确定，且发送到控制器14的SWR将取数字字的形式。控制器14最好包含可编程微处理器，但是能够使用模拟和/或数字电路实现。发送器8可以是传统的适于包含来自控制器14的输出功率电平控制的RFID发送器。参见图2，控制器14可以包含存储器30以保持RFID信息和对应于对象询问数据的数据库，和/或可以与一固定系统接口，该系统远离RFID阅读器2包含对象和信息的较大的数据库32。
参见图3，其中示出本发明一实施例的操作方法。在步骤20，通过控制器14选择用于发送器8的初始RF输出功率电平。初始RF输出功率电平能够由操作者人工选择，或者在硬件或软件中预置。人工输出功率电平预置在低电平，则RFID阅读器2初始操作将总是低功率模式。在步骤22，RFID询问信号被发送。在步骤24，通过信号处理器比较正向和反射的RF信号计算SWR。在步骤26，控制器14根据计算的SWR选择输出功率电平。来自控制器14的输出功率电平控制可以是两个电平之一，诸如用于高SWR的高功率，及用于低SWR的低功率，或另外控制器14能够选择包含一个范围的输出功率电平，该范围是计算的SWR的函数。
应当理解的是，在不背离本发明的范围之下能够作出本发明的各种变型和改型。还应当理解的是，本发明的范围不应当被解释为限制在这里所公开的具体实施例，而是在按以上公开阅读时仅以所附权利要求为据。
权利要求
1.控制RFID阅读器发送功率电平的一种方法，包括以一种RFID输出功率电平发送RFID询问信号；接收RFID反射信号；比较所述RFID询问信号对所述RFID反射信号的比率以确定SWR；及作为SWR的函数调节RFID输出功率电平，其中SWR越高，则功率输出电平越高，且SWR越低，则功率输出电平越低。
2.权利要求1的方法，其中RFID发送器的RFID输出功率电平预置为低功率模式。
3.权利要求1的方法，其中在比较所述RFID询问信号对所述RFID反射信号比率之前，所述RFID询问信号与所述RFID反射信号被转换为DC电压电平。
4.权利要求1的方法，其中在比较所述RFID询问信号对所述RFID反射信号比率之前，所述RFID询问信号与所述RFID反射信号被转换为数字信号
5.权利要求1的方法，其中RFID输出功率电平在分别对应于相对低的SWR和相对高的SWR的低功率模式与高功率模式之间可调节。
6.用于控制RFID阅读器发送功率电平的一种设备，包括用于以RFID输出功率电平发送RFID询问信号的装置；用于接收RFID反射信号的装置；用于比较所述RFID询问信号对所述RFID反射信号的比率以确定SWR的装置；及用于作为SWR的函数调节RFID输出功率电平的装置，其中SWR越高，则功率输出电平越高，且SWR越低，则功率输出电平越低。
7.权利要求6的设备，其中RFID输出功率电平预置为低功率模式。
8.权利要求6的设备，其中用于比较所述RFID询问信号对所述RFID反射信号比率的所述装置，包括用于转换所述RFID询问信号与所述RFID反射信号为DC电压电平的装置。
9.权利要求6的设备，其中用于比较所述RFID询问信号对所述RFID反射信号比率的所述装置，包括用于转换所述RFID询问信号与所述RFID反射信号为数字信号的装置。
10.权利要求6的设备，其中RFID输出功率电平在分别对应于相对低的SWR和相对高的SWR的低功率模式与高功率模式之间可调节。
11.用于控制RFID阅读器的发送功率电平的一种设备，包括RFID发送器，可对用于发送RFID询问信号的RFID输出功率电平预置；信号处理器，用于比较所述RFID询问信号与RFID反射信号的比率以确定SWR；及控制器，用于作为SWR的函数调节所述RFID发送器的RFID输出功率电平，其中SWR越高，则功率输出电平越高，且SWR越低，则功率输出电平越低。
12.权利要求11的设备，其中REID发送器的RFID输出功率电平预置为低功率模式。
13.权利要求11的设备，其中在确定SWR之前，所述信号处理器转换所述RFID询问信号和所述RFID反射信号为DC电压电平。
14.权利要求11的设备，其中在确定SWR之前，所述信号处理器包含转换所述RFID询问信号和所述RFID反射信号为数字信号。
15.权利要求11的设备，其中RFID输出功率电平在分别对应于相对低的SWR和相对高的SWR的低功率模式与高功率模式之间可调节。
16.一种使用RFID阅读器读取RFID标志器的系统，该RFID阅读器带有可控制的RFID询问信号输出功率电平，包括RFID发送器，可对用于发送RFID询问信号的RFID输出功率电平预置；接收器，用于从RFID标志器接收包含RFID数据的被反射的RFID询问信号；信号处理器，用于比较所述RFID询问信号与RFID反射信号的比率以确定SWR；控制器，与所述RFID发送器、所述接收器，及所述信号处理器通信，用于作为SWR的函数调节所述RFID发送器的RFID输出功率电平，其中SWR越高，则RFID功率输出电平越高，且SWR越低，则RFID功率输出电平越低，所述控制器包括用于存储对应于对象的库存信息的数据库的存储器，所述数据库存储由所述接收器从所述RFID标志器接收的所述RFID数据的指示。
17.权利要求16的系统，其中RFID发送器的RFID输出功率电平预置为低功率模式。
18.权利要求16的系统，其中所述信息数据库位于远离所述RFID阅读器之处。
19.权利要求16的系统，其中RFID输出功率电平在分别对应于相对低的SWR和相对高的SWR的低功率模式与高功率模式之间可调节。
全文摘要
提供了一种设备和方法,用于确定对象是否在从RFID阅读器起的用于读取RFID标志器的最大半径内,并基于所发送的RF信号的被测量的SWR控制RFID阅读器的RF输出功率电平。在正向和反射的RF信号之间进行比较以确定SWR。然后作为SWR的函数调节RFID阅读器的发送器输出功率电平,使得当SWR高时,输出功率电平被设置为高,而当SWR低时,输出功率电平被设置为低。
文档编号G06K7/00GK1423792SQ01808099
公开日2003年6月11日 申请日期2001年4月23日 优先权日2000年4月26日
发明者G·马克·谢弗 申请人:传感电子公司