一种RFID相位列阵天线系统及冷柜的制作方法

本实用新型涉及射频识别技术领域，特别涉及一种RFID相位列阵天线系统及冷柜。

背景技术：

请参阅图1，为现有的RFID天线系统的电场方向示意图，包括RFID读写器和单根天线，该天线产生的电场方向图是固定方向的（不同指向的天线的电场方向图不同，但是都是固定的），故该RFID天线系统可以识别电子标签的范围也是固定的。虽然一个RFID读写器可以同时连接多根天线，但是每根天线都是相互独立的不与其他天线发生相互关系，所以整个系统环境中的电场方向图也是固定的，系统中必然有盲点（盲点是指电场方向图中比较弱的位置）的存在，以及系统存在识别功率不够，识别率较低的问题，尤其是针对放满带有金属和液体材质物品的柜体环境，原有的单个独立天线很容易因为环境影响而出现电磁场波瓣方向偏移和增益降低等问题。从而现有的RFID天线系统无法准确识别物品上的RFID标签，使得该系统的适用范围有限。

因而现有技术还有待改进和提高。

技术实现要素：

鉴于上述现有技术的不足之处，本实用新型的目的在于提供一种RFID相位列阵天线系统及冷柜，可通过分布在冷柜柜体中的天线实现对柜内商品标签的准确识别以及位置判断。

为了达到上述目的，本实用新型采取了以下技术方案：

一种RFID相位列阵天线系统，包括：RFID读写器、多个RFID标签和多个用于与RFID标签通信的天线；

用于分配各天线的输出功率的功率分路器；

用于改变各天线的射频信号相位的相移器；

用于控制功率分路器与相移器的相位列阵控制器；

多根通信线缆；

所述功率分路器的输入端通过一通信线缆连接RFID读写器，所述功率分路器的输出端连接相移器的输入端，所述相位列阵控制器分别通过一通信线缆连接RFID读写器、功率分路器的控制端和相移器的控制端，所述相移器的输出端连接多个所述天线。

所述的RFID相位列阵天线系统中，所述功率分路器的输出端包括与多个天线一一对应的多个接口，多个所述接口分别通过相移器连接对应的天线。

所述的RFID相位列阵天线系统中，所述接口的数量为4-16个。

所述的RFID相位列阵天线系统中，所述通信线缆为射频馈线。

所述的RFID相位列阵天线系统中，所述RFID相位列阵天线系统采用特高频无线电波频段。

一种冷柜，包括柜体，所述柜体内设置有多个待售商品和如以上任意一项所述的RFID相位列阵天线系统，多个所述待售商品与多个RFID标签一一对应贴合。

所述的冷柜中，所述冷柜为智能零售冷柜。

相较于现有技术，本实用新型提供的一种RFID相位列阵天线系统及的冷柜，所述的RFID相位列阵天线系统包括：RFID读写器、多个RFID标签和多个用于与RFID标签通信的天线；用于分配各天线的输出功率的功率分路器；用于改变各天线的射频信号相位的相移器；用于控制功率分路器与相移器的相位列阵控制器；多根通信线缆；所述功率分路器的输入端通过一通信线缆连接RFID读写器，所述功率分路器的输出端连接相移器的输入端，所述相位列阵控制器分别通过一通信线缆连接RFID读写器、功率分路器的控制端和相移器的控制端，所述相移器的输出端连接多个所述天线。本实用新型通过相位列阵控制器控制功率分路器和相移器改变进入每个天线内的射频信号强度及信号相位，使这些天线辐射出的电场互相叠加，最终形成了一个满足需求的高增益的指定方向的电场方向辐射图，从而对应场区内的RFID标签将准确被读取，避免了因系统产生盲区导致识别率变差的问题，并且还可以得到RFID标签的具体位置。

附图说明

图1为现有的RFID天线系统的电场方向示意图。

图2为本实用新型提供的RFID相位列阵天线系统的结构框图。

图3为本实用新型提供的较佳实施例的RFID相位列阵天线系统的电场方向示意图。

图4为本实用新型提供的较佳实施例的应用RFID相位列阵天线系统的冷柜的结构示意图。

图中，10、RFID读写器；20、RFID标签；30、天线；40、功率分路器；41、接口；50、相移器；60、相位列阵控制器；70、通信线缆；80、柜体；81、待售商品；90、电场方向图。

具体实施方式

鉴于上述现有技术的不足之处，本实用新型的目的在于提供一种RFID相位列阵天线系统及冷柜，可通过分布在冷柜柜体中的天线实现对柜内商品标签的准确识别以及位置判断。

为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参阅图2，为本实用新型提供的RFID相位列阵天线系统的结构框图，所述RFID相位列阵天线系统包括：RFID读写器10、多个RFID标签20和多个用于与RFID标签20通信的天线30；

用于分配各天线30的输出功率的功率分路器40；

用于改变各天线30的射频信号相位的相移器50；

用于控制功率分路器40与相移器50的相位列阵控制器60；

多根通信线缆70；

所述功率分路器40的输入端通过一通信线缆70连接RFID读写器10，所述功率分路器40的输出端连接相移器50的输入端，所述相位列阵控制器60分别通过一通信线缆70连接RFID读写器10、功率分路器40的控制端和相移器50的控制端，所述相移器50的输出端连接多个所述天线30。

其中，当RFID读写器10发射的射频信号通过功率分路器40和相移器50达到天线30时，天线30把电信号辐射到空气中，此时RFID标签20获得能量后启动工作，并对RFID读写器10的命令进行应答，应答的信号通过天线30转换为电信号进入RFID读写器10，RFID读写器10就可以获得该RFID标签20的电子编码，RFID标签20返回到RFID读写器10的信号强度称为RSSI（接收信号强度）。

在本实施例中，所述RFID读写器10通过控制相位列阵控制器60的I/O口，使得相位列阵控制器60控制功率分路器40和相移器50可以调整进入每个天线30内的射频信号强度及信号相位，且运行的方向是三维空间全向调整，在其运行方向的最大增益也远远大于原有的固定单个天线30。使这些天线30辐射出的电场互相叠加，最终形成了一个满足需求的高增益的指定方向的电场方向辐射图，从而对应场区内的RFID标签20将准确被读取，避免了因系统产生盲区导致识别率变差的问题。

在进一步的实施例中，所述功率分路器40的输出端包括与多根天线30一一对应的多个接口41，多个所述接口41分别通过相移器50连接对应的天线30，功率分路器40将功率按照需求分配到对应的接口41，使得天线30发出不同强度的射频信号。所述接口41的数量为两个或大于两个，优选的，所述接口41的数量为4-16个，当然也可根据实际需要采用更多的接口41。具体的功率分配是按照需要的列阵电场方向图计算确定的。功率分路器40输出的功率可为每个接口41都有功率分配，也可只选定某些接口41有功率输出而其余接口41没有功率输出，其实际应用时同时按照需要的列阵电场方向图计算确定。

相位列阵控制器60内部有计算单元，经过预定的算法计算后控制功率分配器和相移器50。RFID读写器10也需要与相位列阵控制器60通讯，每次RFID读写器10完成对一片区域场内的所有电子标签盘点后，就会发命令告知相位列阵控制器60，相位列阵控制器60会调整功率分配器和相移器50，形成新的列阵电场方向图，此时RFID读写器10开启功率进行下一个区域的盘点。

请参阅图3，为本实用新型提供的较佳实施例的RFID相位列阵天线系统的电场方向示意图。在图中，经过相位列阵控制器60的调整，可以使得天线30输出不同的电场方向图90。本实施例中展现了三组电场方向图90，分别为电场方向与天线的轴线成45°、0°、-45°的情况，形成的电场的辐射的角度和方向的精度与列阵天线30数量以及相移器50精度相关。根据RFID读写器10的实际需要，通过相位列阵控制器60的调整后，可使天线30形成的电场方向满足RFID读写器10的需求。

较佳的，所述通信线缆70为射频馈线，可以最小损耗、不拾取杂散干扰和高效率地将信号进行输送，且使其输送的信号不起天线30的辐射能量或受外电场感应拾取能量的作用。所述RFID相位列阵天线30系统采用特高频无线电波频段(Ultra High Frequency)，其使用的频段范围为 400MHz~1GHz，常见的主要规格有 433MHz、868~950MHz。这个频段通过电磁波方式进行能量和信息的传输，制作RFID标签20的成本相对较低，其读取距离较远、信息传输速率较快，而且可以同时进行大数量标签的读取与辨识，因此特别适用于物流和供应链管理等领域。

如图4所示，本申请还提供了一种冷柜，包括柜体80，所述柜体80内设置有多个待售商品81和如以上任意一项所述的RFID相位列阵天线30系统，多个所述待售商品81与多个RFID标签20一一对应贴合。由于RFID相位列阵天线30系统的电场方向图可以通过相位列阵控制器60调整，所以在具体的实施例中，可以实现如图4中的4种不同的电场方向图90，其角度分别为N°、M°、K°和T°，而这几个电场方向图指向的RFID标签20分别是设置在不同的待售商品81上的RFID标签A、RFID标签B、RFID标签C和RFID标签D。所以在对应电场方向图时，特定RFID标签20返回的能量强度RSSI是最大的，通过RFID读写器10配合计算可以实现与该RFID标签20对应的待售商品81（待售商品81的信息与对应RFID标签20的号码相关）放置的位置的计算。

在传统的RFID读写器天线系统中，无法识别贴有标签物体的位置信息，只能实现是否识别到这个标签。在使用了本专利的相位列阵天线技术后，可以通过调整相位获得不同情况下标签返回不同的能量强度，并通过不同的电场方向图及此时RFID标签应答RFID读写器时的反向能量强度RSSI可以判断该贴有电子标签的物品的位置信息。

在更进一步的实施例中，所述冷柜为智能零售冷柜。目前，RFID技术的应用多种多样，不仅在物流和仓储领域中使用广泛，在新零售和无人零售中也起到了至关重要的技术职称。同时RFID标签替换条码的技术升级在不断进行中，现在的RFID电子标签数量每年增长率为40%，在无人零售领域的增速超过了300%。然而针对于无人零售领域的RFID读写器和天线技术一直停留不前，限制了行业的发展。因此，将本实用新型应用于智能零售领域，可以进一步加速智能零售行业的发展，给更多人提供便利。

综上所述，本实用新型提供的一种RFID相位列阵天线系统及冷柜，所述的RFID相位列阵天线系统包括：RFID读写器、多个RFID标签和多个用于与RFID标签通信的天线；用于分配各天线的输出功率的功率分路器；用于改变各天线的射频信号相位的相移器；用于控制功率分路器与相移器的相位列阵控制器；多根通信线缆；所述功率分路器的输入端通过一通信线缆连接RFID读写器，所述功率分路器的输出端连接相移器的输入端，所述相位列阵控制器分别通过一通信线缆连接RFID读写器、功率分路器的控制端和相移器的控制端，所述相移器的输出端连接多个所述天线。本实用新型通过相位列阵控制器控制功率分路器和相移器改变进入每个天线内的射频信号强度及信号相位，使这些天线辐射出的电场互相叠加，最终形成了一个满足需求的高增益的指定方向的电场方向辐射图，从而对应场区内的RFID标签将准确被读取，避免了因系统产生盲区导致识别率变差的问题，并且还可以得到RFID标签的具体位置。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。