[发明专利]一种基于磁控天线耦合的RFID传感系统装置和方法

权利要求书

1.一种基于磁控天线耦合的RFID传感系统装置，其特征在于：

包括标签(1)、天线耦合器(2)、磁铁(3)和读写系统，所需识别标签的产品具有两个可分离的部分，标签(1)和天线耦合器(2)均安装在产品的一部分上，磁铁(3)安装在产品的另一部分上，天线耦合器(2)与标签(1)之间构成耦合结构，读写系统用于发射射频信号，且接收处理标签(1)返回的射频信号；

利用磁铁(3)影响天线耦合器(2)的工作状态，进而改变与天线耦合器(2)耦合的标签(1)输出的射频信号。

2.根据权利要求1所述的一种基于磁控天线耦合的RFID传感系统装置，其特征在于：所述的天线耦合器(2)主要由干簧管(7)和两个耦合辐射体(8)组成，干簧管(7)连接在两个耦合辐射体(8)之间；

利用磁铁(3)影响干簧管(7)的开闭状态，从而改变天线耦合器(2)的工作状态，进而改变与天线耦合器(2)耦合的标签(1)输出的射频信号。

3.根据权利要求1所述的一种基于磁控天线耦合的RFID传感系统装置，其特征在于：所述的读写系统包括读写器天线(4)、读写器(5)和上位机(6)，读写器(5)的一端与读写器天线(4)连接，读写器(5)的另一端与上位机(6)连接，读写器天线(4)用于发射射频信号，并且接收标签(1)返回的射频信号，读写器天线(4)接收到的射频信号经读写器(5)读取后传输到上位机(6)中，利用上位机获得射频信号的数据信息。

4.根据权利要求1所述的一种基于磁控天线耦合的RFID传感系统装置，其特征在于：所述的天线耦合器(2)为导通耦合器(9)或非导通耦合器(10)，磁铁(3)用于控制天线耦合器(2)的状态：当磁铁(3)远离天线耦合器(2)中的干簧管(7)时，天线耦合器(2)为导通耦合器(9)；当磁铁(3)靠近干簧管(7)时，天线耦合器(2)为非导通耦合器(10)，导通耦合器(9)和非导通耦合器(10)分别与标签(1)耦合时构成两种不同的耦合结构。

5.一种应用于权利要求1-4任一所述装置的射频识别传感方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：将标签(1)、天线耦合器(2)、磁铁(3)均安装在所需识别标签的产品上，按照标签(1)和天线耦合器(2)之间的安装距离l将标签(1)和天线耦合器(2)同时安装在产品的一部分上，磁铁(3)安装在产品的另一部分上，将读写器天线(4)靠近标签(1)，并通过读写器(5)将读写器天线(4)和上位机(6)连接，打开上位机(6)使得读写器天线(4)产生射频信号：当标签(1)位于读写器天线(4)产生的射频信号区域内，标签(1)被激活同时也产生射频信号，标签(1)中产生的射频信号被读写器天线(4)接收，然后经过读写器(5)读写，最后在上位机(6)中获得标签(1)中射频信号的数据信息；

步骤二：利用上位机(6)接收到的标签(1)中射频信号的数据信息，判断判断磁铁(3)是否对天线耦合器(2)产生影响，进而判断所需识别标签的产品的使用状态。

6.根据权利要求4所述的装置的射频识别传感方法，其特征在于：

所述的步骤二具体为：通过数据信息中的接收信号强度(RSS)和相位是否发生变化来判断天线耦合器(2)的工作状态，从而判断磁铁(3)是否对天线耦合器(2)产生影响：

若接收信号强度(RSS)和相位分别等于预设的信号强度和预设的相位，天线耦合器(2)判断识别为导通耦合器(9)，则天线耦合器(2)中的干簧管(7)不受磁铁(3)影响保持闭合状态，产品中安装磁铁(3)的部位与天线耦合器(2)距离较远；

若接收信号强度(RSS)不等于预设的信号强度或相位不等于预设的相位，天线耦合器(2)判断识别为非导通耦合器(10)，则天线耦合器(2)中的干簧管(7)受到磁铁(3)影响转变为断开状态，产品中安装磁铁(3)的部位与天线耦合器(2)距离较近。

7.根据权利要求4所述的装置的射频识别传感方法，其特征在于：

所述的步骤1中，按照以下公式计算获得标签(1)和天线耦合器(2)之间的安装距离l：

其中，Z_in表示为标签(1)天线的输入阻抗，j为表示虚部的符号，Z₀为标签(1)的天线的阻抗，Z_m为天线耦合器(2)的阻抗，f为标签(1)天线发射的射频信号的频率，d为微分符号，μ为标签(1)介质的磁导率，l₀为标签(1)的长度，I为标签(1)的最小启动电流，S为天线耦合器(2)垂直投影到标签(1)产生的磁场上的面积，π为圆周率，取3.1415926。