CN201523066U - 一种无线射频识别系统中矩阵排列结构的天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无线射频识别系统中矩阵排列结构的天线，其特征在于，在由硬质材料制备的走线槽上等距离焊接有复数个矩形排列的天线线圈。本实用新型因为采用了天线矩阵分时工作模式，有别于传统的设计模式中读写器与天线一一对应设计思路，节省了大量的读写模块，使得系统具有较高的成本优势。另外，通过采用矩阵式天线分时使用的设计思路，使得在狭小空间内低频标签没有防冲突的弊端得以避免。

Description

一种无线射频识别系统中矩阵排列结构的天线

技术领域：

本实用新型涉及无线射频识别技术领域，特别涉及一种无线射频识别系统中矩阵排列结构的天线。

背景技术：

RFID是Radio-Frequency Identification的缩写，即无线射频识别。RFID射频识别是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。

RFID系统的组成通常由标签、天线、读写器、数据传输中间件和管理系统等组成：

标签(Tag)：由耦合元件及芯片组成，每个标签具有唯一的电子编码，附着在物体上标识目标对象。

阅读器(Reader)：读取(有时还可以写入)标签信息的设备，可设计为手持式或固定式；

天线(Antenna)：在标签和读取器间传递射频信号。

数据传输中间件和管理系统：中间件是对阅读器采集到的数据按照业务流程进行处理发送到后台系统指定的位置(如数据库)；管理系统技术按照客户要求定制系统管理软件，实现友好的系统管理界面和相关数据管理功能。

RFID系统的基本工作流程：阅读器通过发射天线发送一定频率的射频信号，当射频卡进入发射天线工作区域时产生感应电流，射频卡获得能量被激活；射频卡将自身编码等信息通过卡内置发送天线发送出去；系统接收天线接收到从射频卡发送来的载波信号，经天线调节器传送到阅读器，阅读器对接收的信号进行解调和解码然后送到后台主系统进行相关处理；主系统根据逻辑运算判断该卡的合法性，针对不同的设定做出相应的处理和控制，发出指令信号控制执行机构动作。

射频卡的标准：

目前，可供射频卡使用的几种标准有ISO10536、ISO14443、ISO15693和ISO18000。应用最多的是ISO14443和ISO15693，这两个标准都是由物理特性、射频功率和信号接口、初始化和防碰撞以及传输协议四部分组成。

按照不同方式，射频卡有以下几种分类：

1.按供电方式分为有源卡和无源卡。有源是指卡内有电池提供电源，其作用距离较远，但寿命有限、体积较大、成本高，且不适合在恶劣环境下工作；无源卡内无电池，它利用波束供电技术将接收到的射频能量转化为直流电源为卡内电路供电，其作用距离相对有源卡短，但寿命长且对工作环境要求不高。

2.按载波频率分为低频射频卡、高频射频卡和超高频射频卡。低频射频卡主要有125kHz和134.2kHz两种，高频射频卡频率主要为13.56MHz，超高频射频卡主要为433MHz、915MHz、2.45GHz、5.8GHz等。低频卡系统主要用于短距离、低成本的应用中，如多数的门禁控制、校园卡、动物监管、货物跟踪等。高频卡系统用于门禁控制和需传送大量数据的应用系统；超高频卡系统应用于需要较长的识别距离和高速度识别的场合，其天线波束方向较窄且价格较高，在火车监控、高速公路收费等系统中应用。

3.按调制方式的不同可分为主动式和被动式。主动式射频卡用自身的射频能量主动地发送数据给读写器；被动式射频卡使用调制散射方式发射数据，它必须利用读写器的载波来调制自己的信号，该类技术适合用在门禁或交通应用中，因为读写器可以确保只激活一定范围之内的射频卡。在有障碍物的情况下，用调制散射方式，读写器的能量必须来去穿过障碍物两次。而主动方式的射频卡发射的信号仅穿过障碍物一次，因此主动方式工作的射频卡主要用于有障碍物的应用中，距离更远(可达30米)。

4.按作用距离可分为密耦合卡(作用距离小于1厘米)、近耦合卡(作用距离小于15厘米)、疏耦合卡(作用距离约1米)和远距离卡(作用距离从1米到10米，甚至更远)。

5.按芯片分为只读卡、读写卡和CPU卡。

上述现有技术存在以下问题和缺陷

1.在将RFID技术应用在电信机房机柜服务器定位管理时，需要将标签附在服务器的金属外壳上，在背景技术中，这种情况会造成标签的无法读取或者读取距离的大大降低，无法满足系统要求；

2.由于服务器标准单元的厚度为44.45mm，在其上附着标签时，设备间距较近，并要求识别距离较远，标签之间互相干扰，会造成标签无法读取或读取率较低；

3.在RFID系统中，一台RFID读写器一般配一个天线，读取范围为5-10cm，而在本应用中，要覆盖一个机柜2.15m的高度，需要识别较多设备，天线数量很多且间距很小，造成天线干扰很大；天线多、系统成本较高，限制了应用。

4.在本应用中，要求获取一个机柜内所有服务器由上至下的相对顺序，且存在服务器高度随机的问题，这是背景技术所不能解决的。

实用新型内容：

本实用新型的目的是提供一种无线射频识别系统中矩阵排列结构的天线。这种天线应用在电信机房机柜服务器内能够在标签分布较密时，标签仍能够成功读取。另外，针对标签在高度上的随机分布情况，实现全覆盖读取和天线矩阵互相干扰的问题。

本实用新型的具体技术方案如下：

一种无线射频识别系统中矩阵排列结构的天线，其特征在于，在由硬质材料制备的走线槽上等距离焊接有复数个矩形排列的天线线圈。

本实用新型因为采用了天线矩阵分时工作模式，有别于传统的设计模式中读写器与天线一一对应设计思路，节省了大量的读写模块，使得系统具有较高的成本优势。另外，通过采用矩阵式天线分时使用的设计思路，使得在狭小空间内低频标签没有防冲突的弊端得以避免。

附图说明：

以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本实用新型。

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型在所处应用系统的机柜中的位置示意图。

具体实施方式：

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。

参见图1，本实用新型所述的无线射频识别系统中矩阵排列结构的天线1，其结构为在由硬质材料制备的走线槽11上等距离焊接有复数个矩形排列的天线线圈12。

当然，读写器的天线选择尺寸较小规格(天线尺寸要根据标签大小和识别距离以及使用环境来测试决定)，天线之间紧密相邻，间距约4mm左右，竖直方向排列成一排达到完全覆盖机柜高度的目的。让天线排轮流得电工作，既避免了天线读卡时的相互干扰，又可以减少传统设计天线和读卡器一一对应模式中读卡器的数量，降低系统成本，同时解决了标签在一定高度上随机分布的问题。

读卡器的天线输出引脚通过模拟开关和天线进行连接，由MCU(微控制器)通过IO扩展单元对模拟开关进行选通和截止，实现天线的分时工作。达到减少天线之间干扰的问题。

参见图2，具体应用时，机柜2中竖直的天线矩阵，至上而下的排列，通过一定的排线规则和由MCU(微控制器)通过IO扩展单元的地址对应，对IO扩展单元的地址识别就间接的达到了对天线矩阵的先后顺序的识别，从而做到了识别机柜中设备的摆放顺序的目的。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (1)

1.一种无线射频识别系统中矩阵排列结构的天线，其特征在于，在由硬质材料制备的走线槽上等距离焊接有复数个矩形排列的天线线圈。

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