专利名称：改进的标识读取器的制作方法
技术领域：
本发明与一种改进的标识读取器有关。
背景技术：
本说明书就射频(RF)标识(ID)读取器对本发明的使用进行说明。然而可以理解本发明也可用于其他ID读取器。
RFID读取器在该技术领域内是众所周知的。通常，这种设备用于诸如入口控制、动物饲养和动物卫生、库存控制、过程控制和/或防盗/保安应用之类的情况。
这些读取器的使用情况通常如下。
一个诸如应答器之类的设备通常通过一个大的交变磁场。这种应答器往往呈现为一张卡的形式。
应答器从这个交变磁场提取能量，反射一个以预定方式编码的回波信号，使得读取器可以检测应答器内存有的一个独特的唯一代码。通常，读取器是也产生磁场的设备。
已经采用若干种调制手段，包括振幅键控(ASK)、移频键控(FSK)和相移键控(PSK)。此外，还有若干具有不同的比特时间和比特流长度的格式。这些格式导致若干不同的调制手段，要求RFID应答器与为给定调制手段特别设计的读取器匹配。
这可以引起许多问题。
一个问题是在希望对一个现有的入口控制或者其他类型的采用不同的标识读取器的系统进行升级时出现的。如果希望增添另外具有不同的调制手段和/或格式的读取器，那末整个系统必须大动，而不是只添加一些模块。在这里应该看到，通常会出现改变调制手段，因为客户想要改变系统的格式，而这会导致改变调制手段。
此外，不同的调制手段不能保证使现有的系统与新系统很容易地相互综合在一起。例如，可以有一个用于库存控制的调制手段和另一个用于入口控制的调制手段。这将需要在一个物理区域内用两个不同的ID设备(诸如控制器、读取器和卡)。
这样重叠配置不仅是不经济，而且还使用户感到灰心。
重叠配置还涉及必须维持多条RFID成品(读取器)料线。这可能是不经济的；特别是每种类型必须保持足够数量以满足客户需要。
所有的参考文献，包括在本说明书中所提到的任何专利或专利申请，都列为参考予以引用。不承认任何参考文献构成现有技术。对参考文献的讨论只是引述它们的作者所宣称的，本申请人保留评论所引用的这些文件的准确性和切合性的权利。可以清楚地看到，虽然在这里参考了若干现有技术的公布内容，但这种参考并不是承认这些文件中的任何文件在新西兰或任何其他国家形成在该技术领域内的普通常识部分。
本发明的目的是针对这些问题，至少为公众提供一个有用的选择。
本发明的其他方面和优点从下面只是以举例方式给出的说明中可以清楚地看到。
发明内容
按照本发明的一个方面，提供了一种标识读取器，这种标识读取器包括能对具有不同调制手段的信号进行解码的解码装置。
按照本发明的另一个方面，提供了一种包括在标识读取器内的解码装置，这种解码装置能对具有不同调制手段的信号进行解码。
本说明书将对标识读取器为射频标识读取器而信号为射频波段信号进行说明。这不应该看作对本发明的限制。
这种解码装置可以检测ID系统内目前使用的或将来可能使用的任何调制手段。在本发明的优选实施例中，能被解码的调制手段包括ASK、FSK和PSK调制手段。
虽然可以将若干个各能对一个不同的调制手段解码的读取器合并在一起，但就费用、大小和一般使用方便来说这是不实际的。
例如，一种可以实现本发明的方法是通过多个调谐放大器分析输入信号(从应答器反射的)，用大量解调硬件确定编码技术，分析各种比特率，比较各种比特流的前同步码，再对数据解码。这需要大量的硬件、空间，实现起来很不经济。
然而，在本发明的优选实施例中，将使用与现有的读取器中所用的类似的组成部件，但有两个值得注意的改变。
典型的应答器在本产业中对于电源和时钟都利用来自读取器的载波信号。应答器一得到供电，时钟电路就通过它的含有用于该设备的数据的存储器使一个计数器计数。然后，用数据以某种方式对输入信号编码，将数据发回给读取器。所有的读取器都特别构造成对它们的独特应答器供电和进行读取，而没有别的。
在这些读取器内的一个组成部件是带通放大器。通常，频带很窄，读取器配置成只读取它所要接收的在与调制手段相应的一个特定频率范围内的信号。
因此，按照本发明的一个方面，提供了一种包括一个频谱很宽的带通滤波器的标识读取器。在一个实施例中，滤波器可以通过的载波或数据频率约为150Hz至125kHz。这个频率范围覆盖了典型的调制手段的范围，无论它们是ASK、FSK还是PSK调制。滤波器可以是硬件或软件，也可以有或没有一个放大器配合。
放大器设计成在由于线圈的“增益”而信号强度足够的低频区具有低的增益。理想上，放大器在线圈效率低的高频率具有高的增益。
在典型的ID读取器中有一个微处理器，用来对输入的比特流解码和查找同步字符，使它可以读取数据比特和为了正确起见进行奇偶校验或CRC校验。如果这个比特流是可接受的，微处理器就将数据发送给用户计算机进行进一步分析。
因此，微处理器并不确定哪种调制手段加到了所接收的信号上，它只与预期的调制手段匹配。
在本发明的优选实施例中，配置有一个辅助解码器，这个辅助解码器在微处理器查找调制手段内的同步字符前计算正在使用的是哪种调制手段。
这个辅助解码器可以只是在读取器的一个现有微处理器内的附加操作软件。或者，也可以这个解码器是一个独立的硬件部分，例如是一个附加的微处理器。
在一个实施例中，调制解码器/检测器可以如下面所述那样工作。
宽频带放大器的输出可以发送给解码器，解码器只是测量调制信号的频率。如果频率是载波(通常为125kHz)的次谐波，这个应答器或许是一个有效的应答器。
在下面这个表中，给出了确定典型的现有调制手段所用的调制方案的方式。这不应该看作限制，可以设想可以开发出本发明的有些实施例可以解码的其他类型的调制手段。
微处理器或解码器仅仅必须判定正在使用的是这些调制手段中的哪种手段，就可以确定数据是曼彻斯特数据、差动双相数据、改良差动双相数据或直接数据。然后，解码器为它赋以1或0的值，通过包括RS232、RS485 Wiegand和ABA接口在内的任何传送协议发送给用户的计算机。
可以看到，由于使用一个如上的解码器，读取调制方案不同的多种信号只需要极少的附加组成部件。因此，本发明用软件代替硬件，提供一种可以读取不同调制手段的信号的紧凑而经济的读取器。这使得对现有系统进行升级或综合一些系统比较容易，因此在一个物理区域内可以使用一些不同的识别设备。
本发明还提供了不必运行巨大的料线，因为只需要库存一种读取器而不是多种分别用于不同调制手段的读取器。
在本发明的有些实施例中可以有基于市场需要的格式按用户需要设计的读取器。例如，一个用户可以用一些适当的接入卡送入他们现有的读取器中的一个读取器。于是，申请人可以开发一种按用户需要设计的格式，用于可以读取由这些卡提供的所有调制手段的解码器。
本发明的其他方面从下面结合附图只是以例子给出的说明中可以清楚看出，在这些附图中图1为一个典型的识别系统的总体方框图；图2为修改成读取所有的标准标签的典型识别系统的总体方框图；以及图3为按照本发明设计的识别系统的总体方框图。
具体实施例方式
图1示出了一个典型的RFID读取器。晶体振荡器1为微处理器提供时钟，还由分频器2分频至通常为125khz的频率。晶体1可以是电源频率的任何倍数，在这个例子中为4.00MHz。分频器2将它32分频成125kHz。这个信号驱动强电流驱动器3，强电流驱动器3再驱动天线线圈4。线圈4两端的电压通常峰峰值从75伏至几百伏。
峰值检测器5将执行对在线圈4上产生的载波的AM检测器检测。峰值检测器5的输出馈入多级带通放大器6，由它滤除噪声和放大来自线圈4的小信号。带通放大器6的放大和滤波的结果是一个干净的表示来自应答器的数据的信号。这个信号可以是下一级所需要的。下一级7是一个适合所用调制手段的检测器。这个检测器产生一个数据比特流，送至微处理器8。
微处理器8对进入的比特流解码，查找同步字符，因此它可以读取这些数据比特，并且为了准确起见进行奇偶校验或CRC校验。如果这个比特流是可接受的，微处理器8就通过诸如RS-232、RS485或Wiegand 9之类的接口逻辑将这数据发送给用户的计算机作进一步分析。
图2示出了一个典型的设计人员在需要一个实际的多种技术读取器的情况下要做些什么。每种载波和数据协议要有一个独立的用来放大和解码的装置。
晶体振荡器10产生时钟，提供给微处理器，还由分频器11分频至通常为125kHz的频率。分频器11在这个例子中将它32分频，产生125kHz的频率。
这个信号驱动电流驱动器12，电流驱动器12再驱动天线线圈13。线圈13两端的电压通常峰一峰值从75伏到几百伏。
每个峰值检测器或滤波器恢复加在来自线圈13的载波上的信号，这信号经放大后由微处理器19检验。例如，如果应答器设计成以除以2的电源频率发回PSK，第一峰值检测器或者说滤波器/放大器/相位检测器14对信号进行检测或者滤波、放大和滤波，而相位检测器14每当信号改变相位时给出一个不同的输出。这个信号由微处理器19接收，受到同步和奇偶校验或CRC(循环冗余校验)检验。
这种方法是可以的，但是笨拙和低效的。每种数据载波和调制要有一个独立的解码器。如果载波是125kHz(f)除以2(f/2)，就要用第一信道14。如果载波是f/4，就要用第二信道15。如果载波是f/8和f/10，就要用第三信道16。如果回波信号是f/16，就对第四信道17的带通放大器的输出解码，因为数据不在载波上。原始数据加载到主电源上并反射给读取器。如果回波信号如最后一个信道18所示是f/32或f/64，情况也是这样。
图3示出了本发明的改进方案。晶体21产生振荡，这振荡使微处理器29工作，还由分频器22分频。所得到的信号驱动功率放大器23，功率放大器23再驱动天线线圈24。峰值检测器26检测到有信号，即应答器25处在线圈24的电磁场内。
峰值检测器26的输出馈给一个在较低的频率(f/16或更低)增益小而在较高的频率(直到f/2)增益大得多的宽带带通放大器27。这个放大器的带通特性是补偿天线在较高的频率信号回收效率较低所必需的。结果是天线/峰值检测器/放大器组合在从100Hz到70kHz的整个频率范围内有着几乎平坦的响应。
这是用一个峰值检测装置(Carroll等人的“增强的峰值检测器”(“Enhanced peak detector”，Pat No.5.594.384，1997年1月14日))与一个为编程成判别ASK、FSK和PSK调制的RISC微处理器(Carroll等人的“利用一个单片微处理器和一个天线的电子识别装置和方法”(“E lectronic Identification Apparatus and MethodUtilizing a Single Chip Microprocessor and an Antenna”，September 13，1994))提供一个输入信号的具有特殊带通特性的放大器相连接来实现的。这信息提供给一个第二RISC微处理器或者由第一微处理器使用，将来自标签的信号解码成一个比特流，可以通过RS232、RS485、Wiegand或ABA协议提供给外围设备以进行随后的解码。
以上只是以举例方式对本发明的一些情况进行说明，应该理解在如所附权利要求书给出的本发明的专利保护范围内可以对这些情况作出各种修改和增添。
权利要求
1.一种标识读取器，包括能对具有不同调制手段的信号解码的解码装置。
2.如权利要求1所述的标识读取器，所述标识读取器对射频波段的信号进行解码。
3.如权利要求1或2所述的标识读取器，能对ASK、FSK和PSK方案中的两种或更多种调制手段进行解码。
4.如权利要求1至3中任一项所述的标识读取器，包括一个频谱很宽的带通滤波器。
5.如权利要求4所述的标识读取器，其中所述带通放大器可以通过的载波或数据频率约为150Hz至125kHz。
6.如权利要求4或5所述的标识读取器，其中所述放大器在低频率具有低增益而在高频率具有高增益。
7.如权利要求1至6中任一项所述的标识读取器，包括一个微处理器，用来对进入的比特流解码和查找同步字符。
8.如权利要求7所述的标识读取器，包括一个解码器，用来在微处理器查找调制手段内的同步字符前计算正在使用的是哪种调制手段。
9.如权利要求1至8中任一项所述的标识读取器，其中调制信号对载波信号的次谐波的值确定需解码的是哪种调制手段。
10.一种解码装置，用于如在权利要求1至9的任一项所述的标识读取器。
11.一种标识读取器，实质上如在这里结合附图所说明的和如附图所示的。
12.一种解码装置，实质上如在这里结合附图所说明的和如附图所示的。
全文摘要
本发明提出了一种标识读取器，包括能对具有不同调制手段的信号进行解码的解码装置。
文档编号G06K7/10GK1488118SQ01822323
公开日2004年4月7日 申请日期2001年12月12日 优先权日2000年12月22日
发明者加里·汤马斯·卡罗尔, 休·多纳尔·奥伯恩, 詹姆斯·多纳尔德·波利, 多纳尔德 波利, 加里 汤马斯 卡罗尔, 纳尔 奥伯恩 申请人:加拉格尔集团有限公司