专利名称：一种电子标签读写装置、系统及方法
技术领域：
本发明涉及到射频近场识别技术，尤其涉及一种电子标签读写装置、系统及方法。
背景技术：
随着科技的发展，社会上越来越普及电子身份标签，这些标签被制作成卡片、圆环或钥匙等形状，在门禁、考勤、公共交通、票务、金融等相关领域广泛应用，给人们生活带来极大的便利。与电子身标签相配套，各式各样读写电子标签信息的设备，如销售终端机、刷卡机等也在各种场所出现，例如商城、公交车、门禁入口等等，为人们提供便利的电子标签读写环境。在用户操作电子标签进行信息读写时，由于传统的读写设备要求用户让电子标签平面与读写设备天线平面保持平行，并且要求电子标签接近读写设备一定距离才能实现信息读写，在某些情况下往往对用户造成了极大的不便，即用户得不到很好的操作体验。因此，发明一种用户操作电子标签进行读写时，对平面持平要求不那么高的读写设备，改善用户的操作体验显得尤为人性。同时用户无需更换电子标签，只需运营方更换读写电子标签的设备，而且无需更换数据处理终端，即可实现用户的任意维(即不需要标签与读取平面相持平操作)操作，此种方式代价小、兼容性强、易推广。
发明内容
本发明要解决的主要技术问题是，提供一种电子标签读写装置、系统及方法，能够使用户在任意角度对电子标签进行识别操作，提高电子标签识别的方便性以及用户体验。为解决上述技术问题，本发明提供一种电子标签读写装置，具体技术方案如下:一种电子标签读写装置，其特征在于，包括:天线单元、信号处理模块、控制模块；所述天线单元包括至少两组在不同平面上的线圈，用于接收外界信号或发送从所述信号处理模块输入的信号；所述信号处理模块同时处理至少两组从所述天线单元输入的信号或至少两组从所述控制模块输入的信号；所述控制模块用于控制所述信号处理模块，并传输信号给所述信号处理模块或接收所述信号处理模块传输的信号。进一步地，所述信号处理模块包括驱动模块与调制模块；所述调制模块用于调制从所述控制单元输入的信号，所述驱动模块用于驱动至少两组经所述调制模块调制后信号，并将驱动后的信号传输给所述天线单元。进一步地，所述天线单元还包括天线匹配电路，用于使得每组线圈谐振在特定的工作频度上，而且每组天线具有特定的品质因数。进一步地，所述信号处理模块还包括接收模块与解调模块；所述接收模块用于接收至少两组从所述天线单元输出的信号，所述解调模块用于解调所述接受模块输出的信号，并将解调后的信号传输给所述控制模块。进一步地，所述接收模块包括至少两个接收子模块，所述接收子模块与所述线圈一一对应，用于接收对应的单个线圈信号，并将所接收到的信号传输给所述信号处理模块。
进一步地，所述接收模块还包括信号合成模块，所述信号合成模块用于将所有所述接收子模块接收的信号合成，并将合成后的信号传输给所述解调模块。进一步地，所述天线单元由在三个相互垂直的平面上的线圈组成，所述线圈两两在线圈中心位置相交且将空间分割成八个部分。进一步地，所述线圈为环绕型线圈或者叠层型线圈。本发明还提供了一种电子标签读写系统包括:电子标签、如权利要求1-6任一项所述的电子标签读写装置；所述电子标签读写装置通过在不同平面上的线圈与所述电子标签交互信号。为了解决上述问题本发明还提供了一种电子标签读写方法，具体步骤如下:一种电子标签读写方法，其特征在于，包括以下步骤:电子标签读写装置通过控制模块发出信号，经信号处理模块处理，通过在不同平面的线圈发送给电子标签；电子标签发出信号，通过在不同平面的线圈传输给电子标签读写装置中的信号处理模块，经信号处理模块处理传输给控制模块。进一步地，所述电子标签读写装置通过控制模块发出信号，经信号处理模块处理，通过在不同平面的线圈发送给电子标签的处理过程具体包括:电子标签读写装置中的控制器发出信号，经过调制、驱动通过在不同平面的线圈发送信号给电子标签。进一步地，所述电子标签发出信号，通过在不同平面的线圈传输给电子标签读写装置中的信号处理模块，经信号处理模块处理传输给控制模块的处理过程具体包括:电子标签通发送信号，通过天线单元传输给电子标签读写装置，信号在电子标签读写装置中经接收、解调传输给控制模块。本发明的有益效:1、电子标签装置中设有至少两组在不同平面上的线圈组成的天线单元，用户可以任意角度操作电子标签接近该设备，即可实现电子标签的读写，比起传统的有极性电子标签读写操作，该发明方便了用户对电子标签读写的操作过程，提高用户体验。2、本发明中的天线单元和相关电路系统如天线匹配电路相对结合，解决了天线单元处理电路冗余和接收效果不佳的问题，达到了节约成本并得到最佳接收信号的目的。3、使用本发明的电子标签读写系统，用户无需更换电子标签，只需电子标签运营方更改电子标签读头，且无需更换后台，即可实现电子标签运营系统的升级，代价小、兼容性强、易推广。
图1为本发明实施例一电子标签读写装置的结构示意图；图2为本发明实施例一信号处理模块的结构示意图；图3为本发明实施例一接收模块的结构示意图；图4为本发明实施例一另一种接收模块的结构示意图；图5为本发明实施例一另一种电子标签读写装置的结构示意图；图6为本发明实施例一天线单元的一种结构示意图7为本发明实施例一天线单元的拆解图；图8为本发明实施例二电子标签读写系统的结构示意图。
具体实施例方式本发明的主要构思是，将电子标签读写天线组合成三维模式，每组天线同时工作，构成电磁场发送和接收的三维覆盖，便可以实现电子标签的任意角度读写，以方便用户执行电子标签读写。本发明中天线单元解决了电子标签任意角度读写问题，但是仅仅存在该的、三维覆盖的天线单元是不能完美地实现电子标签的任意角度读写，即便是三组天线单独地进行解调，当电子标签处在两组天线的交界处时，每一路天线的信号并非最佳，采用该方法会导致增加电路成本的同时并没有实现理想的接收效果。鉴于此种情况，本发明提出一种与三维天线相对应的信号接收解决方案，其思路是多路天线信号进行叠加，即天线单元中单个线圈所接收到的信号经过信号合成后，能得到较为理想的电子标签回传信号，解调该路合成信号即可较为完美地解调出电子标签回传数据下面通过具体实施方式
结合附图对本发明作进一步详细说明。实施例一:请参考图1，为本实施例电子标签读写装置的结构示意图。本实施方式的电子标签读写装置包括:天线单元、信号处理模块、控制模块；所述天线单元包括至少两组在不同平面上的线圈，用于接收外界信号或发送从所述信号处理模块输入的信号；所述信号处理模块同时处理至少两组从所述天线单元输入的信号或至少两组从所述控制模块输入的信号；所述控制用于传输信号给所述信号处理模块或接收所述信号处理模块传输的信号。本实施例的电子标签读写装置中的信号处理模块可以包括一个能够驱动至少两组信号的驱动模块；也可以包括一个能够接收至少两组信号的接收模块，驱动模块驱动从调制模块调制后的信号，将信号驱动后通过天线单元发送出去，天线单元将所接收到的外界信号传输给接收模块，接收模块又将该信号传输给解调模块。该电子标签读写装置如图2所示。图2中的驱动模块用于放大载波信号功率，驱动天线生成信息载波信道；驱动模块的输出形式为电压或电流型，可以是每个驱动子电路驱动一组天线，也可以是单独一个驱动电路驱动所有的天线；该驱动模块的输入信号来自调制模块，输出信号给天线单元。图2中调制模块，用于发射载波信号的生成以及发送信息的调制；该调制模块可进一步分为载波信号发生器(或是叫作本振)和调制器；该调制模块根据实际应用情况，实现幅移键控、频移键控、相移键控等一种或多种调制功能；该调制模块的输入数据信息从控制模块获得，调制好的信号输出给驱动模块；该模块可由数字解决方案实现，即数字处理后的信号由数字模转换进行信号输出，并且数字部分可以转移至控制部分。图2中解调模块，用于把接收模拟信号处理成数字信号；该模块可根据实际应用情况，含有幅移键控、频移键控、相移键控等一种或多种解调功能；该解调模块的输入信号来自接收模块，解调输出信号传给控制模块；该模块可由数字解决方案实现，即模数转换后，解调功能由数字方式实现，并且该数字部分可转移至控制部分。图2中的接收模块用于接收每组天线的信号，该模块的输入信号来自三维全向天线，输出信号传输给解调模块。进一步地，本实施例电子标签读写装置的接收模块由多个接收子模块组成，如图3所示，为采用3个接收子模块接收模块的结构示意图。第一接收模块、第二接收模块和第三接收模块可以是相同(也可不同)的三路并行电路，分别用于偶合接收三维线圈X轴、Y轴和Z轴的信号，它们在电路系统中的作用是相似的；根据实际情况，即天线的线圈的个数，接收模块可以选择与接收天线相对应的子接收模块(即第一接收模块、第二接收模块等)数量；第一接收模块、第二接收模块和第三接收模块的信号分别来自于接收天线的X轴、Y轴和Z轴偶合输出，然后都把接收信号传送给解调模块。为了得到理想的电子标签回传信号，还可以在本实施例电子标签读写装置接收模块设置一信号合成模块，如图4所示，3个接收子模块接收三组电子标签回传信号，经信号合成模块合成传输至解调模块，解调出电子标签回传信号。其中，信号合成模块，用于完成多路子接收模块输出信号的合成；根据实际应用情况，该模块可以完成和接收天线线圈数量相同(甚至更多)的多路信号相加、减、乘或除等相关处理操作；该模块的信号来自于第一接收模块、第二接收模块和第三接收模块等，输出信号传送给解调模块。为了让本实施例中天线中的每组线圈工作在稳定的频点上，还可以在天线单元中增加天线匹配电路如谐振电路。图5为加入天线匹配电路的电子标签读写装置结构示意图。其中谐振电路含有电容和电阻等相关电子元件，与三维全向线圈的每一组都构成电容电感谐振电路，该电路可以是串联谐振或并联谐振，电容用于确定电子标签读写的工作频率，电阻用于控制三维天线的品质因素。本实施例电子标签读写装置的全向天线可以由三组在不同平面的线圈组合而成，如图6所示，为三组在不同平面线圈正交的特殊全向天线。X、Y、Z三个轴的线圈正交，且将空间分割成八个部分，所述线圈为环绕型线圈或者是叠层型线圈，图7为Χ、Υ、Ζ三个轴的线圈的结构示意图。本实施例的控制模块还可用于控制信号处理模块的信号处理过程，进而控制整个读写装置的读写过程。。实施例二:如图8所示，为本实施例电子标签读写系统，包括电子标签和实施例一所述的电子标签读写装置，所述电子标签读写装置通过在不同平面上的线圈与所述电子标签交互信号。电子标签读写装置控制模块发出信号，经调制、驱动有天线单元发送给电子标签；电子标签接收信号，回传信号给电子标签读写装置，读写装置通过天线单元接收信号，经接收模块处理，然后解调传输给控制模块。本实施例也可设置一后台与电子标签读写装置通信相连，用于控制和反应系统的信号。实施例三:本实施例为一种电子标签读写方法，具体包括以下步骤:电子标签读写装置通过控制模块发出信号，经信号处理模块处理，通过在不同平面的线圈发送给电子标签；电子标签发出信号，通过在不同平面的线圈传输给电子标签读写装置中的信号处理模块，经信号处理模块处理传输给控制模块。
本实施例电子标签读写方法中电子标签读写装置通过控制模块发出信号，经信号处理模块处理，通过在不同平面的线圈发送给电子标签的处理过程具体包括:电子标签读写装置中的控制器发出信号，经过调制、驱动通过在不同平面的线圈发送信号给电子标签。本实施例电子标签读写方法中电子标签发出信号，通过在不同平面的线圈传输给电子标签读写装置中的信号处理模块，经信号处理模块处理传输给控制模块具体包括:电子标签通发送信号，通过天线单元传输给电子标签读写装置，信号在电子标签读写装置中经接收、解调传输给控制模块。以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种电子标签读写装置，其特征在于，包括:天线单元、信号处理模块、控制模块；所述天线单元包括至少两组在不同平面上的线圈，用于接收外界信号或发送从所述信号处理模块输入的信号；所述信号处理模块同时处理至少两组从所述天线单元输入的信号或至少两组从所述控制模块输入的信号；所述控制模块用于传输信号给所述信号处理模块或接收所述信号处理模块传输的信号。
2.如权利要求1所述的电子标签读写装置，其特征在于，所述信号处理模块包括驱动模块与调制模块；所述调制模块用于调制从所述控制单元输入的信号，所述驱动模块用于驱动至少两组经所述调制模块调制后信号，并将驱动后的信号传输给所述天线单元。
3.如权利要求1所述的电子标签读写装置，其特征在于，所述天线单元还包括天线匹配电路，用于使得每组线圈谐振在特定的工作频度上，而且每组天线具有特定的品质因数。
4.如权利要求1所述的电子标签读写装置，其特征在于，所述信号处理模块还包括接收模块与解调模块；所述接收模块用于接收至少两组从所述天线单元输出的信号，所述解调模块用于解调所述接受模块输出的信号，并将解调后的信号传输给所述控制模块。
5.如权利要求4所述的电子标签读写装置，其特征在于，所述接收模块包括至少两个接收子模块，所述接收子模块与所述线圈一一对应，用于接收对应的单个线圈信号，并将所接收到的信号传输给所述信号处理模块。
6.如权利要求5所述的电子标签读写装置，其特征在于，所述接收模块还包括信号合成模块，所述信号合成模块用于将所有所述接收子模块接收的信号合成，并将合成后的信号传输给所述解调模块。
7.如权利要求1-6任一项所述的电子标签读写装置，其特征在于，所述天线单元由在三个相互垂直的平面上的线圈组成，所述线圈两两在线圈中心位置相交且将空间分割成八个部分。
8.如权利要求1-6所 述的电子标签读写装置，其特征在于，所述线圈为环绕型线圈或者叠层型线圈。
9.一种电子标签读写系统，其特征在于，包括:电子标签、如权利要求1-6任一项所述的电子标签读写装置；所述电子标签读写装置通过在不同平面上的线圈与所述电子标签交互信号。
10.一种电子标签读写方法，其特征在于，包括以下步骤: 电子标签读写装置通过控制模块发出信号，经信号处理模块处理，通过在不同平面的线圈发送给电子标签； 电子标签发出信号，通过在不同平面的线圈传输给电子标签读写装置中的信号处理模块，经信号处理模块处理传输给控制模块。
11.如权利要求10所述电子标签读写方法，其特征在于，所述电子标签读写装置通过控制模块发出信号，经信号处理模块处理，通过在不同平面的线圈发送给电子标签的处理过程具体包括: 电子标签读写装置中的控制器发出信号，经过调制、驱动通过在不同平面的线圈发送信号给电子标签。
12.如权利要求10或11所述电子标签读写方法，其特征在于，所述电子标签发出信号，通过在不同平面的线圈传输给电子标签读写装置中的信号处理模块，经信号处理模块处理传输给控制模块的处理过程具体包括: 电子标签通发送信号，通过天线单元传输给电子标签读写装置，信号在电子标签读写装置中经接收、解调传输给控制模块。
全文摘要
本发明公开了一种电子标签读写装置、系统及方法。本发明的电子标签读写装置包括天线单元、信号处理模块、控制模块；所述天线单元包括至少两组在不同平面上的线圈，用于接收外界信号或发送从所述信号处理模块输入的信号；所述信号处理模块同时处理至少两组从所述天线单元输入的信号或至少两组从所述控制模块输入的信号；所述控制模块用于传输信号给所述信号处理模块或接收所述信号处理模块传输的信号。该电子标签读写装置可以实现电子标签的任意角度读写，以方便用户执行电子标签读写。
文档编号G06K17/00GK103177271SQ201110430360
公开日2013年6月26日 申请日期2011年12月20日 优先权日2011年12月20日
发明者阙滨城 申请人:国民技术股份有限公司