[发明专利]组合射频识别与电子物体监视天线系统

说明书

技术领域

本发明涉及用于组合射频识别－电子物品监视（RFID-EAS）系统的天线，尤其涉及用于组合RFID-EAS系统中的贴片天线和天线系统。

背景技术

电子物品监视（EAS）是一种用于防止从零售店偷窃或防止其它贵重物品在其现有位置被偷窃的方法。特定标签被固定到物品上，并且当检测到有效EAS标签将触发警报。为了激活EAS标签，通过使用磁环或其它方法形成强磁场。因为磁波的良好穿透特性，EAS系统即使在存在人体或其它阻挡材料时也提供好的检测成功率。然而，EAS系统通常只能提供开/关状态，而没有关于标记物品的其它详细信息。

射频识别（RFID）系统正被日益使用以跟踪其位置或摆放出于经济、安全或其它原因而非常重要的物品。在RFID应用中，通常，将转发器或标签附接或放置在将要跟踪的物品内部，这些转发器或标签与收发器或读取器至少间歇地通信，所述读取器经其直接或间接连接的网络将标签（和通过推断获得的物品详细信息）报告给人或软件应用。

RFID应用的实例包括跟踪在商店中正用于公开销售的零售物品，对商店库房、商店固定货架、橱窗、柜台、箱子、陈列柜、橱柜或其它固定装置中的这些物品的库存管理，以及跟踪到达且通过销售点以及离开商店。物品跟踪应用还存在于仓库、分配中心、无盖货车、有盖货车、运输容器、以及当物品移动通过零售供应链时的其它用于物品的存储点或传输点。RFID技术的另一个应用领域包括资产跟踪，其中在环境中跟踪贵重物品（不一定用于销售给公众），以防止偷窃、损坏或异位，或保持资产的监护链的完整性。这些RFID技术的应用仅以实例的方式给出，应理解，存在该技术的许多其它应用。

RFID系统通常使用读取器天线以对RFID标签发射通过数字信号编码的电磁载波。这样，读取器天线有助于标签与读取器之间的通信，并影响该通信的质量。读取器天线将来自读取器的承载信号的交流电流转换成适用于位于标签中的相邻第二天线的承载信号的振荡电磁场或波。读取器还有助于用于将承载信号的振荡电磁场或波（从标签发送或通过标签修改）转换成用于通过读取器解调制的承载信号的交流电流的反向过程。

通常，不仅通过天线几何形状和尺寸、叠层（材料分层）和结构、以及制造材料，还通过天线周围的环境的特性，确定读取器天线的谐振特性和调谐（可调谐性）。理想地，RFID天线将具有大的带宽，其将在较宽的频率范围中有效地发射和接收信号，该频率范围以RFID标签和读取器被设计的工作频率或其附近为中心。对于足够带宽的天线，由于天线环境中的偶然的较大不可控变化导致的系统谐振特征中的小变化将不会导致天线从设计频率的严重失谐。用于RFID系统的多种天线包括贴片天线、槽缝天线、偶极天线、环形天线以及多种其它类型以及这些类型的变型。

在无源RFID系统的情况中，通过电磁载波对RFID标签供电。一旦供电，无源标签解释射频（RF）信号并通常通过在电磁载波中形成定时的、间歇的干扰而提供合适的响应。通过读取器经由其天线检测这些编码标签响应的干扰。在有源RFID系统的情况中，标签包含其自身的电源，诸如电池，标签可使用该电源通过形成其自身的载波和编码的RF信号启动与读取器的RF通信，或者通过增强标签的数据处理能力或通过增加标签响应中的功率而增强标签性能，从而最大化标签与读取器之间的通信距离。

无源RFID系统的检测范围通常受到短范围（例如对于现有的无源UHF RFID系统通常小于10米）上的信号强度的限制。由于在无源UHF RFID系统中的该读取范围限制，可以使用大的固定的读取器天线，其以足够的功率驱动以检测预指定空间中的标记物品。然而，这样的天线可能是笨重的、不够美观的，并且辐射的功率可能超过法律允许的或规定的限制。而且，这些读取器通常被置于商店或空间非常宝贵的位置，使用这么大的读取器天线是昂贵且不便的。可选地，波束形成智能天线可以以窄波束扫描空间而不需要移动部件。然而，作为有源装置，其如果相比于无源天线通常是大且昂贵的。

为了克服上述方法的缺点，在一些UHF RFID应用中使用天线的固定阵列。在该方法中，如例如美国专利7,084,769中所述，经一些类型的切换网络将在大面积上展开的若干读取器天线连接到单个读取器或一组读取器。基座、智能货架和其它包括在嵌入RFID的墙、架子、壁橱、箱子、行李架或其它固定件中或上的标记物品的跟踪或库存审计的类似应用可使用小天线的固定阵列。