[发明专利]标签通信设备

说明书

技术领域

本发明涉及标签通信设备，包括RFID系统；具体地，涉及同时读取多个标签。

背景技术

使用标签来标识对象正在变得日益普遍，其中，标签读取器设备用于找到标签并与标签通信。例如，标签可以包括非接触式智能卡、非接触式RFID标签或者非接触式电子徽章。

具体地，本发明涉及要对一堆标签进行询问的系统。已知示例是以图书馆中的电子标记的形式来使用标签，以标识书籍或CD，书籍或CD可以典型地以一堆5至10个的方式来堆叠。另一已知示例是赌场筹码。

在典型配置中，这种配置中的读取器设备具有用于发射振荡磁场的天线线圈，并被配置为检测读取器的通信范围内的标签的存在。

对于无源标签，从读取设备至标签的所需能量传送典型地通过感应耦合(LF和HF)或通过电磁辐射(UHF)来实现。通过LC谐振电路(LF、HF)或通过机械属性(例如在UHF频率处的长度)，将标签天线主导地调谐至谐振。

对标签的检测典型地涉及读取器必须重复发出的标识请求。在接收到这种请求时，在读取器的询问范围中存在的标签发送回标识消息。标识消息可以个性化，并且包括标签的标识号码，如其序列号或任何其他标识符。标识消息还可以是简单的匿名标识信号，如负载调制所执行的磁场幅度的调制的周期。标签还可以在随机选择的时隙中发送其响应。

具体地，本发明涉及在读取器的通信范围内同时存在多个标签的应用。现有通信协议实现了这种场景，例如，标识请求可以与防碰撞协议相结合，借以仅选择一个集成电路。

然而，存在以下问题：将标签和读取器电路调谐至谐振最大化了单个标签的性能，但是，如果标签被堆叠或者紧密相邻，则这将导致性能下降。在这种情况下，标签失谐，并且可以对标签进行远程供电的距离显著下降。如果超过特定数目的堆叠标签，则不再可能对标签供电。

技术进步使得能够减小标签的可能大小，并且使可能的应用范围增大。例如，形成极薄标签的能力使得能够在纸质(或其他薄的)票据(如钞票、法律文件或其他纸张)上提供标签。然后，可能要同时读取数十或数百个的成堆标签，以在堆中找到所需票据。

因此，需要一种能够读取大量堆叠的标签的配置。

发明内容

根据本发明，提供了一种非接触式读取器设备，用于在一堆标签内检测标签的存在，所述读取器设备包括：

下电极结构，具有下电极；

上电极结构，具有上电极，其中，下电极结构和上电极结构一起定义了位于二者间的标签位置区，多个标签能够放置在所述标签位置区中，

其中，下电极和上电极互相偏移，使得下电极和上电极不重叠，或者重叠面积小于上电极面积或下电极面积的10％。

这种结构将标签垂直地夹在两个水平(横向)偏移的读取器电极之间。这实现了使用容性耦合的功率耦合和数据传送。

本发明还提供了一种标签通信系统，包括：

本发明的读取器设备；以及

多个标签，其中，每个标签包括第一和第二标签电极，第一和第二标签电极位于共同的平面上，并被分隔为使得：在标签位于标签位置区中的情况下，第一标签电极与下电极重叠，第二标签电极与上电极重叠。优选地，第一标签电极仅与下电极重叠，第二标签电极仅与上电极重叠，尽管由于不对齐，可能有某个标签电极与两个电极均重叠，但是主要与一个电极重叠。

这种配置提供了容性耦合至一个读取器电极的一堆标签电极以及容性耦合至另一读取器电极的另一堆标签电极。标签将较强地耦合至一个读取器电极，而较弱地耦合至另一读取器电极，但是总体上，所有标签都可以由读取器通过容性耦合来进行供电和询问。

“重叠”是指，当从堆上看去时，读取器电极和标签电极的位置部分或全部重叠。

上电极、下电极以及第一和第二标签电极可以具有相同的面积、大小和形状。对于每一对对应的读取器电极和标签电极，电极优选地具有相同的大小和形状。

标签必须相对于读取器适当地对齐，以提供一堆标签电极和相应读取器电极的对齐。

第一和第二标签电极可以具有对标签IC的高阻抗连接，例如高于1KΩ(与几欧姆的低电阻连接的传统方法相比)。这避免了对较大驱动电压的需要。还可以利用小电容器来实现高阻抗，使得IC的焊盘不与天线板直接电接触。

优选地，标签是无源标签，通过上电极和下电极与标签电极之间的容性耦合来向标签供电。读取器与标签之间的数据通信也通过调制信号的容性耦合来进行。

优选地，向上电极和下电极提供小于135kHz的交变驱动信号。由于高标签阻抗，这种低频率是有利的。