专利名称：装备有频率失谐电路和天线的射频转发器的制作方法
技术领域：
本发明涉及借助于检测系统和/或匹配的射频读出系统的射频转发器的检测和/或询问领域。这些转发器特别适用于装备有转发器的移动目标的侦察和识别。
这些系统尤其适用于在高速公路通行税征收处识别标记运载体，标记运载车辆，还有识别商店内储存和出售的商品。
转发器是自动应答从检测系统的发射机来的外信号的发射机-接收机(发射机-应答机)。
在某些应用称作标志、或标号的射电转发器也起着响应从询问系统发射机来的信号、而远距离发射信息的作用。
在以下的描述里，术语射电(radioelectrique)将以常用形式′Radio′缩写。
众所周知的射频转发器的检测和/或询问系统包含一发射机/接收机E和转发器T1、T2，如
图1的示意图所示。
发射机/接收机E产生一射频场B(或电磁场)。如果转发器T1处于场B限制的范围内，则转发器T1截获场，并接收存在于发射机/接收机E内的信号。
人们通常使用所谓“有源的”转发器，它同样地再发射供发射机/接收机E用的、称之为响应信号的射频信号。该响应信号能够包含允许识别转发器和/或安置其上的目标的信息。
为了再发射一射频信号，有源转发器可以包含独立的能源。但是最好转发器回收射频场B的能量以馈电给其电子电路。为了充分截获场或射频信号，转发器包含一射频天线。例如天线由印刷电路的金属螺旋圈构成，其优点是减小转发器的尺寸。
某些称为“无源的”转发器简单地包含短路金属环形天线。这样的转发器存在于如图1所示由流过电流的环形天线构成的发射机E的场内改变了发射机E环形天线和转发器T1环形天线的互感。
因此，这种发射机和无源转发器系统类似于电变压器初级和次级电路。通过检测电感电流的改变，发射机/接收机E能够检测在其场内转发器的存在。
此外，存在一些转发器的传输系统，在转发器内射频发射机发送一些信息，这些信息能够记录在转发器内连续的电子电感耦合器puce上。
按照一般方式，本申请书的目的描准转发器任何检测和/或询问系统，因为转发器能够通过发射机/接收机检测或者询问、甚至记录。术语发射机/接收机一般指的是允许发射射频场和检测或询问场内转发器的设备，该设备更适合接收来自转送器之一的响应射频信号。
如果在射频场B内同时存在多台转发器时则会出现一些困难。在那种情况下，转发器同时响应B场的激励或不予响应。
为了避免这种混乱，提出延迟转发器响应，在一随机的时间之后，每一台转发器响应发射机-初始信号的激励。
可是，在许多情况下，耽搁了对射频场B或射频信号的激励不响应的转发器，这些转发器看来受到阻止。
这个未解决的问题尤其在文件FR-A-2717593内提及。它指出事实“两相邻的标号能够在同一读出器的场内存在，这可能引起其自动互易的禁止”。
本发明的目的是使检测器和/或读出器场内存在的多路转发器的检测和/或询问最优化。
另一目的是避免因邻近其它的转发器引起的转发器功能干扰。
转发器互易禁止的一种解释是一转发器引起图1可见的射频阴影效应，因此，处于阴影内的另一转发器不能收到为合适运转足够的场或能量。
根据本发明，考虑到转发器的天线能够是频率失谐或阻抗失匹，以致转发器和其电子电路较少吸收射频场和能量，这些目的得以实现。
因此，处在失谐或失匹转发器邻近处的另一转发器能充分接收为合适运转必须的射频场或能量。
这时，传输系统能检测或查询这另一转发器，就像它单独存在于发射机的场B内。
根据本发明，最好考虑可以处于一定频率的射频场内的一转发器，该转发器包含能接收一定频率的射频场的一根天线和对天线耦合的电子电路，该电路吸收和释出由天线接收的场所提供的能量，其特征为转发器包含接收一定频率的射频场时的失配装置和接收一定频率的射频场时的匹配装置，如果转发器处于选择的状态，使用匹配装置，如果转发器处于非选择的状态，为了限制处于非选择状态的转发器吸收能量和/或场，使用失配装置。
最好规定匹配装置允许按照一定的射频频率来调谐天线，并从失配装置允许天线对一定的射频频率失谐的事实出发，以实现本发明。
实施本发明的第一方式规定失配和/或匹配装置在于改变电容值，因为天线有电感值，因而对射频信号的一定频率而言，天线的调谐频率改变。
实施本发明的第二方式规定失配和/或匹配装置允许改变天线和电子电路间的阻抗匹配。
在实施本发明第二方式的一例中，失配和/或匹配装置在于改变负荷和/或电阻值，以便改变天线的阻抗值和/或电子电路的阻抗值。
因此根据特性曲线，如果两转发器处于同一射频场内，不论一转发器对另一转发器的位置怎样，转发器中的任一台接收一定频率的射频场和/或信号，每一转发器包含匹配和失配装置，以避免另一转发器的邻近引起的射频电干扰。
根据另一特性曲线，转发器顺次转变为选择的状态，只有唯一的转发器或少数转发器一瞬间处于选择的状态。
根据另一特性曲线，在相应于转发器延迟禁止的时间期间，转发器转变为非选择的状态。
根据本发明，也准备了对转发器匹配的传输系统。
通过阅读由非限制性例子给出的下述说明和附图，本发明将是很好了解的；这些附图有图1表示根据技术现况的转发器传输系统的原理图；图2表示根据本发明的转发器传输系统的原理图；图3表示根据本发明第一实施方式的转发器电路图；图4表示根据本发明第二实施方式的转发器电路图。
图1表示在发射机/接收机E的场B内存在的典型的两转发器T1和T2。转发器T1，与发射机E对置方向，合适地接收场B。射频场提供能量给它为了运转，并给发射机/接收机E发信号，指出其存在，或许传送响应射频信号给它。在图1的布局中，转发器T1介于发射机E和转发器T2之间，这时，后者难以接收到射频场B’。
射频场B及其能量确实被转发器T1吸收，T1几乎成为射频的屏蔽。这种射频阴影效应常阻碍很好检测转发器T2，它不能接收到为正常运转必须的射频场和能量。
当传统的转发器邻近，因而转发器不能正确检测或不能传递响应给发射机/接收机时，人们以一般方式观测到衰减效应或互易禁止效应。
为了使传统的转发器最好具有缩小的尺寸，专家设计制作了对于天线应接收的射频场频率特别调谐、并且对于与天线连接的电子电路阻抗完全匹配的天线。
以出人意外的方式，本发明准备了转发器的天线失配装置，在非选择的转发器情况下，限制其吸收射频场。因此，相邻转发器能合适地接收射频场并被检测，或与发射机/接收机联系。
相反，准备相邻转发器天线匹配装置是为了充分接收射频场。
在图2，与图1类似，人们也能看到安排在由发射机/接收机E发射的射频场B内两转发器P1和P2。
在图2的例子中我们认为转发器P1的天线失配，这就是说，天线极少吸收射频场B，甚至可以说完全不吸收射频场B。在第二转发器T2的水平面上，射频场B’具有一标准功率，好像转发器P1并不存在。因此，转发器P2接收到足够运转的能量，并且被检测或对发射机/接收机响应。
因此，由技术现状的转发器引起的射频阴影效应或射频屏蔽效应下降或衰减(与图1比较)。
转发器天线失配装置的第一实施方式在于使天线对发射机射频场的频率失谐，这一定的频率被记以fe。
转发器的天线通常由包含图3所示的一电感和一电容构成的谐振电路构成。电感L可以具有螺旋状线圈的形式。电容C可以由单个电容器构成。它最好由并联的C1，C2的电容器组合构成，因此，电容器组合中的每一个电容器C1和C2的电容量都加入。
这样一种电路的众知的谐振频率由电感L值和电容值C的乘积决定。
天线失谐装置在于调谐天线在与射频场的频率或与传输到转发器的射频信号的频率不同的谐振频率fd。这样，转发器的天线对传输的频率fe失谐。这时转发器及其天线吸收极少的场或发射机的射频信号。
相反，本发明准备了转发器天线匹配装置。这些匹配装置允许转发器在必要时、尤其在转发器是选择的，完全接收场或射频信号。第一实施方式通过天线的谐振频率调谐在传输信号或场的频率上，使天线匹配。
正如图3所示，天线谐振频率的调谐装置包含一可变电容有好处。根据图3的例子，可变电容通过与电容器C1和C2并联的转换开关I1连接的电容器V1来得到。如果开关I1闭合，则谐振电路的电容C为C＝C1＋C2＋V1其中C1、C2、V1分别表示电容器C1、C2、V1的电容值。
匹配天线的谐振频率fd由下述乘积决定，LC＝L(C1＋C2＋V1)因此，匹配的天线频率fd将与通过下述乘积LC＝L(C1＋C2)确定的失配的天线频率fd不同。
通过恰当选择电容C1、C2和V1值，频率fd将对频率fa适当偏移。
例如，如果传输的射频场或信号的频率fe为130KHz，则通过选择这些元件的下述数值，天线将调谐在130KHz的频率，-电感L为1μH，-相同的电容器C1，C2和V1，电容值为0.5μF，这时电感和电容值的乘积为L(C1＋C2＋V1)＝1.5·10-6S2，该乘积相当于谐振频率130KHz。
天线失配装置能简单地通过打开开关I1断开电容器V1的连接来实现。这时失配天线的电感和电容值之积为L(C1＋C2)＝1·10-6S2该积相当于失配天线的谐振频率fd约160KHz。因为天线调谐在频率fd，它远离由发射机发射的场或信号的频率fa，它将略微接收一点这种发射，并且不妨碍相邻的转发器接收场或信号。
图2给出了处于发射机E的射频场内两台转发器T1和T2的这种状况。考虑到转发器P1处于失谐状态，人们看到尽管转发器P1介于其内，场B仍被合适地传送到转发器P2。
以等效的方式，如果开关I1打开，则天线的调谐能被得到，这时电感L和电容器C1和C2相应于发射机的频率fe。通过闭合开关I1，天线失谐，即通过连接电容器V1或者通过多个开关I1，I2连接多个电容器V1，V2。
最好失配天线的谐振频率fd接近于发射机的频率fe，因而接近于匹配天线的谐振频率fa。实际上，失配天线在那种情况下略微接收射频场或信号。这时转发器具有很小的能量，但是足够使匹配装置工作，如同开关I1，并转变为匹配状态。该效应能有利地用于使转发器顺次起作用，正如下面将要看到的那样。
转发器天线失配装置的第二实施方式在于使天线和转发器的电子电路D之间的阻抗失配。
实际上，转发器天线对传送的信号或场的频率fe呈现一定阻抗。
为了使得与天线相连的电子电路D接收足够信号和能量，通常实施阻抗匹配，即计算并调整电子电路，为了对于具有一定频率fe的电子信号而言，其输入阻抗显然与天线输出阻抗相同。
图4允许更好了解该第二实施方式。它给出与图3类似的一转发器，在图3的天线电路里连接一电阻R，以便使阻抗失匹。天线始终包含电感L和电容器C1，C2，在第二实施例中，电容器的电容量是固定的。由电感和电容(L，C)值的乘积决定的天线谐振频率是固定的，它相当于发射的场和信号的频率。在第二实施方式中存在频率失谐。开关I允许对天线元件L，C1，C2和电子电路D并联一电阻R。
选择电阻值R，以便改变天线的阻抗值以及电子电路D的阻抗值，但是，电阻值最好很小。在极端的情况下，电阻值R可以为零，这时，失配装置又恢复为短路天线，这时，转发器既不吸收能量，也不接收场。
在功能上，天线通常接收频率fe的场和信号。
当开关闭合，则电阻R改变天线L，C1，C2的阻抗，天线对电子电路的阻抗失配。
在这样的失配状态，天线接收的电子信号和能量很少传输到电子电路。
根据第二实施方式，在匹配状态，打开开关I，电阻R对电路断开。天线L，C1，C2给出对与其相连的电子电路阻抗相匹配的阻抗。天线把其接收的信号和能量完全传输给电子电路D。转发器吸收场B和能量。因此I1能够通过发射机/接收机E合适地被检测，因为E检测能量的吸收。根据一种方案，转发器利用吸收的能量，以便把强谐振信号再发射到发射机/接收机E。
被控制的阻抗失配/匹配的其它实施方案在不超越本发明范围都能考虑。1/4波长线的使用、阻抗变压器的使用…是例如属于专家支配的多种阻抗匹配和失配装置中的两种。
更一般地说，专家很熟悉的对信号和场传输的其它匹配和失配装置能以等效方式来考虑。
在下文，我们通常将用措词′匹配转发器′来表达其天线处于匹配态并且使用了一些对射频信号或场传输的前述匹配装置的转发器。
在相反的情况，我们称为失配转发器。
根据本发明，转发器组合的功能，如同转发器系统的传输协议，现在打算来说明，这将允许说明本发明的一些其它优点。
静止的转发器，即在射频场B外，最好处于失配态。
因此，当多台转发器同时进入场B，每一转发器能转变为匹配态，并且在没有其它失配的转发器干扰下能够被发射机/接收机的检测或询问。
在失配态，可以预料转发器接收极少的场和能量。因此，转发器拥有最低的能量，这是通过例如开关I，I1，I2动作从失匹态转变为匹配态所必须的。
该条件容易满足，因为调谐在稍微偏离发射场频率的天线永远很少接收射频场及其能量。同样地天线和电子电路之间的阻抗失配永远允许很少传输射频信号和能量。
检测/询问的第一协议预料转发器以随机方式转变为匹配态。如果转发器停留在匹配态的时间间隔减少，则两转发器同时匹配的几率很小。因此，人们有利地获得转发器好的检测或好的响应。
因而，阅读协议阶段如下-转发器开始时失配。
-存在于场内的许多转发器中，接收到少许能量，其中一台转发器以随机方式转变为匹配态。
射频信号在该匹配的转发器和发射机/接收机E之间交流。
-该转发器重新变为失配转发器。
第二协议在于预料在发射机E的恰当的控制信号之后，一转发器转变为匹配态。
因此，转发器顺次地能够成为有源的，但在给定瞬时，只有唯一的转发器成为匹配的。
人们也能预料如果转发器都停止不动，则转发器全都处于匹配状态。在第三协议，发射机这时能发送一命令给转发器，让其转变为失配态。因此，发射机能使处于其场内的所有转发器，除了一台之外都去掉激励。这时，在该选择的转发器和发射机之间的信号传输阶段能展开。
这种交流后，发射机激励另一台转发器。
一直继续进行到发射机询问了在其场内的每一台转发器为止。
发射机的该命令最好在转发器编码识别的已知协议上一比特一比特地组合。
人们还能利用检测/询问协议，在该检测/询问中协议从发射机/接收机的初始信号出发开始，在相当于其识别码元的时间间隔之后，每一转发器再发射一搜索信号。
这样一些协议和检测/询问系统在例如专利EP-B-0495708内描述，以申请者的名义，而其描述内容编入本申请内。
本发明还考虑一种包含一台射频发射机/接收机和如前所述能在其场内存在的多台转发器的转发器检测和/或询问系统。
图2给出了这种检测系统一例。因而我们看到三台转发器P0，P1，P2以及能检测和/或询问它们的发射机/接收机E的组合。
两台转发器P1和P2处于由发射机E发射的射频场B、用虚线表示的限制范围内。
每一转发器包含一天线，在图2的例子中以电感、电容、负荷和电子电路的形式代表。
最好该天线应该接收射频场B及其能量，以及在调制场B时发射的射频信号。在这种情况下，场和信号都为上述一定的频率fe的同一频率。
人们也能够预料场和信号处于不同的频率，因为转发器的天线接收到发射机E的一定频率的信号而另一方面转发器的电子电路接收任意一种频率的场B及其能量。
人们还能够预料转发器的天线发射一定频率的信号给接收机E用，而转发器的电子电路分别接收任意一种频率的场B。
每一转发器包含一支天线，它能在发射机/接收机E和转发器之间发射一定射频的信号。
如果，根据本发明，转发器P1，P2处于场B内，转发器P1能够失配或失谐。因而，人们避免因存在于场B内的其它转发器P1在发射机/接收机E和转发器P2之间产生的传输干扰。
同样地，在传输的协议的另一阶段，为了避免在发射机/接收机E和转发器P1之间传输的所有干扰，转发器P2能被失配或失谐。
为了转变到这另一阶段，宁可考虑发射机/接收机E发送一选择命令给现存的转发器组合中的一台转发器。该命令信号可以是，例如，转发器的识别码。在该命令从发射机/接收机E发出之后，有关的转发器最好处于选择状态。
总之，本发明考虑检测/询问系统包含在缩小的波段具有频率扫描的发射机。
如果人们应用天线能够频率失谐的转发器，则这种布局是有好处的。因此，在询问阶段未能被检测或阅读的一台转发器在频率扫描阶段能够被检测。
根据上述例子，如果一定频率fe，显然等于匹配转发器的天线调谐的频率fa，为130KHz，则发射机/接收机能够在130KHz～160KHZ频段，包含频率扫描。频率范围包括匹配天线的谐振频率fa和失配天线的谐振频率fd。
上述转发器的工作方式规定发射机产生具有一定频率的唯一射频场，该场或许以射频信号的形式作为询问信号或初始信号传输一些信息给转发器。该射频信号最好是射频场的简单调制。
按照一般方式，本发明可用包含射频信号接收系统的一定能量的接收装置的转发器实施。
此外，在前述考虑的应用中，人们唯一提及事实是转发器天线失配，以避免吸收发射机的场或射频信号。
但是按照更一般的方式，通过从转发器到发射机/接收机发送的谐振信号也能被相邻转发器吸收。一般由于转发器拥有为这种再发射极小的能量，这种效应更加受到限制。
因而，为了避免吸收由转发器再发射的谐振信号，考虑其它转发器失配是有利的。
按照一般方式，本发明考虑一种能存在于射频场内的转发器，该转发器包含能吸收和恢复通过该场提供能量的电子电路和能发射一定频率的射频信号的天线，主要特征为天线包含对一定频率的信号传输的失配装置和对一定频率的信号传输的匹配装置，当转发器处于选择的状态，天线的匹配装置投入使用，当转发器处于非选择的状态，以致非选择的转发器显示一定频率的射频信号有限吸收，天线的失配装置投入使用。
本发明在包含用于阅读标号上的信息或检测含这些标号的目标的阅读器或检测器的传输系统内使用有好处。该系统尤其适应商业，例如对产品和库存跟踪，掌握相应的产品价格、识别和产量的信息标号。
提出的实施方式的其它应用和方案能为有关人员理解而不离开本发明的范围。
权利要求
1.转发器(P1)，它能存在于射频场(8)内，该转发器(P1)包含能吸收和恢复通过该场提供能量的电子电路(D)和能发射一定频率的射频信号的天线(L，C1，C2)，其特征为，天线包含对一定频率的信号传输的失配装置和对一定频率的信号传输的匹配装置，当转发器处于选择的状态，天线的匹配装置投入使用，当转发器处于非选择的状态，以致非选择的转发器显示一定频率的射频信号有限吸收，天线的失配装置投入使用。
2.根据权利要求1所述的转发器，它能存在于一定频率的射频场内，该转发器(P1)包含能接收一定频率的射频场(B)的天线(L，C1，C2)和天线(L，C1，C2)耦合的电子电路(D)，该电路吸收和恢复由天线接收的场所提供的能量，其特征为该转发器包含对一定频率射频场接收的失配装置(V1，R)和对一定频率射频场接收的匹配装置(V1，I1，R，I)，如果转发器处于选择的状态，则匹配装置投入使用，如果转发器处于非选择的状态，为了限制处于非选择状态的转发器(P1)吸收能量和/或场(B1)，失配装置投入使用。
3.根据前述权利要求之一所述的转发器，其特征为匹配装置(V1)按照一定的射频频率允许天线调谐，失配装置(V1，I1)允许对一定的射频频率使天线失谐。
4.根据前述权利要求之一所述的转发器，其特征为因为天线具有电感值(L)，所以匹配装置(V1)和/或失配装置(V1，I1)本质在于改变电容(C1＋C2－V1)值，因而天线的调谐频率对射频信号的一定频率改变。
5.根据前述权利要求之一所述的转发器，其特征为匹配装置(R)和/或失配装置(R，I)允许改变天线和电子电路之间的阻抗匹配。
6.根据前述权利要求之一所述的转发器，其特征为匹配装置和/或失配装置本质在于改变负载和/或电阻(R)值，以便改变天线(L，C1，C2)的阻抗值和/或电子电路(D)的阻抗值。
7.根据前述权利要求之一所述的转发器的组合，其特征为当两台转发器(P1，P2)处于一射频场内，不管转发器(P2)对另一转发器(P1)的位置，转发器中任一台(P2)接收一定频率的射频场和/或信号，每一台转发器包含匹配装置和失配装置，以避免另一转发器邻近引起的射频干扰。
8.根据前述权利要求之一所述的转发器的组合，其特征为转发器顺次地处于选择的状态，唯一的或少数转发器瞬时处于选择的状态。
9.根据前述权利要求之一所述的转发器的组合，其特征为在相应于转发器延迟禁止的时间期间，转发器转变为非选择的状态。
10.转发器的检测和/或询问系统，包含射频发射机/接收机(E)和多台能处于由发射机/接收机(E)发射的射频场(B)内的转发器，每一台转发器包含一天线(L，C)，该天线能在发射机/接收机(E)和转发器之间发射一定的射频信号，该系统的特征为根据前述权利要求之一所述，它包含一些转发器，以避免因其它转发器存在于射频场内在发射机/接收机和转发器之间传输的干扰。
11.根据权利要求10所述的系统，其特征为射频发射机/接收机在围绕一定频率的波段包含频率扫描，为了处于非选择状态的转发器吸收发射机/接收机发射的场提供的能量，并转变为选择的状态，以致转发器被检测和/或询问。
12.根据权利要求10或11所述的系统，其特征为在射频发射机/接收机的命令来了之后，转发器转变为选择的状态。
全文摘要
本发明涉及可由匹配的无线电系统(E)检测和/或询问的射频转发器(P0，P1，P2)。本发明考虑转发器的天线能够频率失谐或阻抗失配，以致转发器(P1)吸收少量射频场(B)和能量，而处于邻近的另一转发器(P2)充分吸收为转发器正常工作的射频场(B’)和能量。
文档编号H04B5/00GK1239847SQ9811520
公开日1999年12月29日 申请日期1998年6月23日 优先权日1998年6月23日
发明者M·勒杜 申请人:格姆普拉斯有限公司