便于在射频识别系统的构件之间的通信的设备和方法

xiaoxiao2020-7-22  4

专利名称:便于在射频识别系统的构件之间的通信的设备和方法
技术领域
本发明通常涉及射频识别(RFID)装置,并且更具体地涉及在RFID标签和读取器之间的通信。
背景技术
射频识别(RFID)是使用被施加到或者结合到产品、动物或者人中的物体(被典型地称作RFID标签)以便使用无线电波进行识别和跟踪。能够从几米远处并且超过读取器视线地读取一些标签。传统的RFID系统包括读取器或者询问器和一个或者多个标签。读取器能够向标签(一个或者多个)发射无线信号,并且标签(一个或者多个)能够向读取器发射无线信号。来自标签的无线信号包含唯一地识别产生这些无线信号的具体标签的标签识别码。大多数RFID标签包含至少两个部件。一个是用于存储和处理信息、调制和解调射频(RF)信号以及其它专门功能的集成电路。第二个是用于接收和反向散射信号的天线。通常存在三种类型的RFID标签包含电池并且能够自主地发射信号的有源RFID标签,不具有电池并且要求外部源来引发信号发射的无源RFID标签,和要求外部源来唤醒但是具有显著更高的前向链路能力以提供大读取范围的电池辅助无源(半无源)RFID标签。存在能够减弱或者防止在读取器和标签之间的通信的各种因素。作为一个实例, 如果标签太远离读取器,则在标签处接收的信号将不再包含足够的能量来给标签内部电路供电。作为另一实例,标签可能适当地靠近读取器,但是可能被以如此方式定向,使得它不能从所接收的信号吸收足够的能量来给它的内部电路供电。作为又一个实例,可能存在被置放在读取器和标签之间的物体,该物体吸收或者反射由读取器发射的无线信号,使得在信号到达标签时,信号不具有足够的剩余能量来给标签的内部电路供电。

发明内容
几个实施例提供了用于改进在RFID读取器和一个或者多个RFID标签之间的通信的方法和设备。在一个实施例中,一种设备包括被配置为与射频识别(RFID)读取器通信的第一天线;与所述第一天线电分离并且被配置为与至少一个RFID标签通信的第二天线;和电耦合所述第一和第二天线的结构。在另一实施例中,一种射频识别(RFID)系统包括读取器;被配置为与读取器通信的一个或者多个第一天线;与该一个或者多个第一天线电分离的多个第二天线,该多个第二天线中的每一个被配置为与至少一个RFID标签通信;和用于将该一个或者多个第一天线中的每一个选择性地电耦合到该多个第二天线中的相应一个的一个或者多个开关。
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在进一步的实施例中,一种射频识别(RFID)系统包括RFID读取器;多个读取器转发器,其中每一个读取器转发器包括被配置为与RFID读取器通信的第一天线;与所述第一天线电分离并且被配置为与一个或者多个RFID标签通信的第二天线;和电耦合所述第一和第二天线的结构;以及多组RFID标签,每组包括该一个或者多个RFID标签。在另一实施例中,一种射频识别(RFID)系统包括被配置为从RFID读取器接收信令并且转播第一转发信令的第一读取器转发器;和被配置为接收第一转发信令并且向一个或者多个RFID标签转播第二转发信令的第二读取器转发器。在又一个实施例中,一种方法包括从射频识别(RFID)读取器接收信令;转播该信令;和在RFID标签处接收已被转播的信令。附图简要说明
根据与以下附图相结合地给出的其以下更具体的说明,本发明的几个实施例的以上和其它方面、特征和优点将是更明显的。

图1是包括读取器或者询问器和标签的传统射频识别(RFID)设备的框图。图2是包括图1的读取器和标签并且进一步包括被置放在读取器和标签之间的中间设备的、体现本发明的方面的RFID设备的图解视图。图3是RFID设备的图解视图,该RFID设备是在图2中的RFID设备的可替代实施例。图4是RFID设备的图解视图,该RFID设备是图3的设备的可替代实施例。图5是RFID设备的图解视图,该RFID设备是图2的设备的进一步的可替代实施例。图6是根据一个实施例的包括图1的读取器和标签以及还包括零售服装支架的设备的图解透视图。图7是服装支架的图解透视图,该服装支架是图6的服装支架的可替代实施例。图8是根据另一实施例的包括图1的读取器和零售搁架单元的设备的图解透视图。图9是根据进一步的实施例的包括购物车和在购物车上支撑并且具有图4所示类型的中间设备的设备的图解透视图。图10是根据一个实施例的包括具有与图9的购物车的配置不同的配置的购物车的设备的图解透视图。图11是根据一个实施例的包括两个平板天线的中间设备的图解侧视图。图12是根据一个实施例的具有包括两个天线的中间设备的手持式装置的图解侧视图。图13是RFID设备的图解视图,该RFID设备是在图2中的RFID设备的进一步的实施例。图14是RFID设备的图解视图,该RFID设备是在图3中的RFID设备的可替代实施例。图15是RFID设备的图解视图,该RFID设备是在图5中的RFID设备的可替代实施例。图16是服装支架的图解透视图,该服装支架是图6的服装支架的进一步的实施例。图17是根据一个实施例的在RFID设备中使用的中间设备的图解视图。图18是根据一个实施例的包括多个中间设备的RFID系统的图解视图,每一个中间设备与相应一组RFID标签通信。图19是根据一个实施例的图18的RFID系统的变型的图解视图。图20是根据另一实施例的包括在不同组的RFID标签之间选择性地切换的中间设备的RFID系统的图解视图。图21是根据另一实施例的图20的RFID系统的变型的图解视图。图22是根据另一实施例的其中多个中间设备串行地通信的RFID系统的图解视图。图23是根据另一实施例的包括图22的多个RFID系统的RFID系统的一种实现方式的图解视图。图M是根据一个实施例的服装支架的图解透视图,该服装支架是类似于图22和 23的系统操作的、图16的服装支架的进一步的实施例。图25是根据一个实施例的其中移动读取器和移动中间设备被用于在各种固定位置处选择性地读取标签的、在库存仓库中使用的设备的图解视图。图沈是示意根据本发明的几个实施例执行的步骤的流程图。遍及附图中的几个视图,对应的参考字符示意对应的构件。技术人员将理解,在图中的元件是为了简洁和清楚起见而示意的并且未必按照比例绘制。例如,在图中的一些元件的尺寸可能相对于其它元件被夸大以帮助提高对本发明的各种实施例的理解。而且,在商业上可行的实施例中是有用的或者必要的、普遍的但是很好理解的元件经常未被描绘, 以便便于较少阻碍地查看本发明的这些各种实施例。
具体实施例方式以下说明不要在限制性的意义上理解,而是仅仅为了描述示例性实施例的一般原理而给出的。应该参考权利要求来确定本发明的范围。在本说明书全文中对“一个实施例”、“实施例”或者类似语言的参考意味着结合实施例描述的具体特征、结构或者特性被包括在本发明的至少一个实施例中。因此,在本说明书全文中,短语“在一个实施例中”、“在实施例中”和类似语言的出现可以但是不必全部参考相同的实施例。图1是包括读取器或者询问器12和标签14的传统射频识别(RFID)设备10的框图。实际上,读取器12典型地将与多个标签14通信,但是在本说明书中为了清楚起见,仅仅在图1中示出单一标签14。读取器12能够向标签14发射无线信号16,并且标签14能够向读取器12发射无线信号18。来自标签14的无线信号18包含唯一地识别产生这些无线信号的具体标签的标签识别码。在图1的实施例中,标签14是无源标签。然而,可替代地,标签能够是半无源标签或者有源标签。在无源或者半无源标签的情形中,标签14获取在所接收的信号16中的能量的一部分,并且使用这个能量来给它的内部电路供电。来自所接收的信号16的能量的另一个部分被有效地反射以便形成信号18,该反射信号被标签的内部电路调制以便将包括该具体标签的唯一识别码的信息结合在信号18中。读取器12接收信号18并且提取标签识别码,并且因此精确地知道哪一个标签14产生信号18。存在能够减弱或者防止在读取器12和标签14之间的通信的各种因素。作为一个实例,如果标签14太远离读取器12,则当来自读取器的信号16到达标签时,信号将不再包含足够的能量来给标签内部电路供电。作为另一实例,标签可能适当地靠近读取器,但是可能被以如此方式定向,使得它不能从信号16吸收足够的能量来给它的内部电路供电。作为又一个实例,可能存在被置放在读取器12和标签14之间的物体,该物体吸收或者反射由读取器12发射的无线信号16,使得在信号到达标签时,信号不具有足够的剩余能量来给标签的内部电路供电。在下面讨论的几个实施例被配置为解决这种类型的问题。图2是体现本发明的方面的RFID设备31的图解视图,该RFID设备31包括读取器12 (还被一般地称作RFID读取器)和标签14 (还被一般地称作RFID标签)并且进一步包括被置放在读取器12和标签14之间的中间设备33。中间设备33包括被同轴电缆38电耦合的两个隔开的天线36和37。来自读取器12的无线信号16入射在天线36上,被天线 36的固有增益放大,然后行进通过电缆38,并且然后被天线37作为信号41转播,以行进到标签14。类似地,来自标签14的无线信号18入射在天线37上,被天线37的固有增益放大,行进通过电缆38,并且然后被天线36作为信号42转播,以行进到读取器12。注意,通常当在本说明书全文中使用术语“转播”时,这指的是重传或者转发来自读取器12 (和/或来自标签14,如在一些实施例中描述地)的信号。转播可以是到一个或者多个标签14或者到一个或者多个读取器12。在一些实施例中,转播包括以更改原始信号的特性的方式转播信号,例如,在一些实施例中,转播对信号进行转换。在一些实施例中,转播涉及产生基本上是来自读取器12的信号的副本的新信号,或者来自读取器12的信号的经过转换的副本。对于在读取器12和标签14之间的给定距离,与如果中间设备33不存在将出现的情形相比,中间设备33将引起标签14从信号16接收更多能量。类似地,与如果中间设备 33不存在将出现的情形相比,读取器12将从信号18接收更多能量。而且,因为标签14与不带中间设备33将出现的情形相比从信号41接收更多能量,所以来自标签的信号18与如果省略中间设备33相比将是更强的,即使在信号18到达中间设备33之前。在图2示意的实施例中,天线36和37每一个都是在商业上可获得的具有近似 Sdbi到12dbi的增益的平板天线。例如,给定天线形成在基板上并且被包含在外罩内。然而,其它实施例不限于平板天线,并且将可能使用任何其它适当的天线配置。而且,在一些实施例中,能够选择每一个天线以具有对在其中使用天线的具体应用有益的特性。例如,根据具体应用,任一天线能够被选择为具有定向或者全向的配置、被配置成近场或者远场操作、具有圆偏振或者线偏振、具有右手偏振或者左偏振,等等。而且,在图2的实施例中,电缆38是同轴电缆。然而,可替代地将可能使用非同轴电缆或者某种其它接线配置以将两个天线36和37电耦合。在另一实施例中,使用传导构件(例如板、托架、管道、等)将天线电耦合。这种传导构件能够是包含中间设备33的外罩的一部分,如果它至少部分地被包含在外罩中的话。在进一步的实施例中,天线36和37使用简单的连接器而被耦合到一起,该连接器能够是简单的焊接或者熔化连接。相应地,以上是对于将天线36和37电耦合到一起而言有用的结构的实例。作为类比,在一些实施例中,中间设备33 (和如在这里描述的其它中间设备)可以
8被称作RFID转发器、读取器转发器或者标签转发器,因为它用于从读取器12和标签14之一或者两者接收能量、聚焦该能量并且朝向读取器12和标签14中的另一个转播该能量。这种转发器功能能够延伸在典型的读取器和标签之间的通信范围而不要求对读取器12或者标签14的任何修改。以此方式,几个实施例的中间设备能够置于或者位于具有读取器和至少一个标签的现有RFID系统中。中间设备将从一个或者多个读取器收集空中的无线电信令并且转播那些信号以在读取器和标签之间提供更大的通信范围。在实施例中,在读取器 12和标签14之间的通信范围可以高达100英尺或者更大。作为另一类比,在一些实施例中,中间设备33还可以被考虑为用作一种形式的射频(RF)透镜以将接收信号转换或者重定向为转播信号。作为一个实例,中间设备33能够被配置为获取从读取器接收的圆偏振信号并且作为线偏振信号转播该信号,以便更高效地给具有相同线性定向的标签供电。作为另一实例,中间设备33能够获取线偏振信号并且将其改变为圆偏振信号,以便提高被置放在读取器12内的天线接收信号的效率。作为进一步的实例,中间设备33能够获取使用定向天线来从读取器12接收信号并且使用全向天线来将该信号转播到标签14。在这些实例中,中间设备将接收信令转换成新形式或者具有不同的特性并且广播。在一些实施例中,天线36和37被设计成在其间具有最小间距。例如,在一些情形中,如果天线36和37在物理上太靠近彼此,则存在反馈。在这种实施例中,设计者试图把天线定位成彼此靠近但是靠近地不足以引起不可接受的反馈量。在一些实现方式中,某一的反馈量有助于并且能够帮助用于放大信号。注意,在一些实施例中,中间设备33 (和在这里描述的其它中间设备)可以使用外罩(未被示意)而被以固定的关系刚性地保持到每一个。例如,中间设备33的构件可以被包含在外罩内,该外罩能够是单件式或者多件式外罩。在一些实施例中,天线36和37之一或者两者在外罩的外表面上形成或者从外罩的一部分延伸。在图2中,存在被电耦合的两个天线36和37。然而,将可能提供更多的天线。作为一个实例,参考图13,能够存在第三天线39。图13是RFID设备47的图解视图,RFID设备47是在图2中的RFID设备的进一步的实施例。等价部件由相同的参考数字识别,并且以下讨论主要集中于差异。图13的中间设备48进一步包括第三天线39。天线36的输出被供应到双向分离器45 (和组合器),并且分离器45的两个输出每一个均通过电缆38而被耦合到天线37并且通过电缆44而被耦合到第三天线39。天线37与标签14通信,而天线 39与标签15通信。理解的是,虽然标签14和15每一个均被示意成一个标签,但是它们每一个均能够是相应标签组。为了清楚起见,仅仅示意了一个标签14和一个标签15。相应地,在一个实施例中,天线37具有服务于一组标签的定向,并且第三天线39具有服务于不同组的标签的、不同的定向。类似于上述,来自读取器12的无线信号16入射在天线36上,被天线36的固有增益放大,然后通过电缆38行进到分离器45。该信号然后被发送到天线37和39之一或者两者并且然后被天线37和39作为信号41转播,以行进到标签14和15。类似地,来自标签14和15的无线信号18入射在天线37和39上,被相应天线37和39的固有增益放大, 行进通过电缆38,在分离器45处得以组合并且然后被天线36作为信号42转播,以行进到读取器12。第三天线39的特性可以类似于天线37的那些被改变或者选择。
在一些实施例中,分离器45用于分离接收信号,例如,将信号能量的一部分发送到天线37并且将一部分发送到天线39。在一些实施例中,分离器45用作切换机构以在天线37和39之一或者两者之间选择性地切换信号16以在不同的时间或者同时选择性地读取标签14和15。在下面进一步描述进一步的细节和实施例。图3是RFID设备51的图解视图,RFID设备51是在图2中的RFID设备31的可替代实施例。等价部件由相同的参考数字识别,并且以下讨论主要地集中于差异。除了图 2的中间设备33已用不同的中间设备53 (还被称作RFID转发器、标签转发器或者读取器转发器)替代之外,图3的实施例通常类似于图2的实施例。主要差异在于替代在两个天线36和37之间延伸的单一电缆38,两个独立的同轴电缆56和57每一个均在两个天线36 和37之间延伸。内联放大器58被提供在电缆56中,并且进一步的内联放大器59被提供在电缆57中。即,放大器58被将天线36和37电耦合到一起的结构(电缆56)电耦合在天线36和37之间。类似地,放大器59被将天线36和37电耦合到一起的结构(电缆57)电耦合在天线36和37之间。在一个实施例中,放大器58和59是众所周知的类型的、在商业上可获得的构件。放大器每一个均包括未被示意的电池以给其中的电路供电,并且每一个放大器提供近似Mdb的增益。理解的是,放大器增益可以被选择为满足具体应用的需要。来自读取器12的信号16被天线36收集和放大,然后通过电缆56传播,在此处它被放大器58进一步放大,并且然后被天线37作为信号41转播,以行进到标签14。类似地, 信号18被天线37收集和放大,然后行进通过电缆57,在此处它被放大器59进一步放大,并且然后被天线36作为信号42转播,以行进到读取器12。为了清楚起见,图3示出每一个均包括单向放大器58或者59的两个电缆56和 57。然而,可替代地将可能提供在功能上等价的布置,其中仅仅单一电缆在两个天线36和 37之间延伸并且其中单一内联、双向放大器被提供在该电缆中。如以上所讨论的那样,图3的实施例包括放大器58和59,而图2的实施例不包括任何放大器。对于任何具体应用,影响是否提供放大器的决定的一个因素是由天线之一或者两者提供的增益程度。在这方面,一些类型的天线提供很小或者没有增益,并且在一些实施例中能够令人期望的是利用放大器补充这些天线,以便实现适合于具体应用的需要的总体增益水平。其它类型的天线提供适度的增益量,但是可能仍然需要利用放大器进行补充以便实现适合于具体应用的需要的总体增益水平。在后一情景中,需要的来自放大器的增益量可以比在前一情景中小。另外的其它类型的天线固有地提供足够的增益,使得为了实现针对具体应用需要的增益水平,不需要任何进一步的放大。在一些实现方式中并且根据构件特性,使用图3的实施例可能导致在读取器12处接收的信号42的多路干扰。例如,因为信号41是放大信号,所以响应信号18也被放大(当使用无源或者半无源标签时)。在一些实现方式中,响应信号18具有足够的能量以到达读取器12而不要求通过中间设备53的返回路径的、进一步的转播。在这些情形中,信号42能够干扰到达读取器12的直接信号18。在进一步的情形中,虽然响应信号18另外将具有足够的能量以到达读取器12,但是从读取器12的角度看其位于盲点中或者被以防止直接信号18到达读取器12的方式屏蔽(例如,在金属壁、搁架、保持器后面、在金属容器、板条箱、 笼内等)。在这些情形中,在没有来自信号18的多路干扰的情况下,中间设备53对于转播信号42而言是有效的。
参考图3,可选地提供被耦合到放大器58和59中的每一个并且能够选择性地启用和禁用这些放大器的开关76是可能的。例如,开关76可以选择性地允许和中断向放大器 58和59供应电功率。因为开关76是可选的,所以它在图3中以虚线示出。开关76可以是简单的、手动操作的机械开关,或者可以是具有由控制单元或者控制电路(例如,见图15的控制单元88)操作的电子开关的更复杂的装置。控制单元能够例如是在RFID标签内的电路。可替代地,控制电路能够使用计时器而根据睡眠和唤醒循环来操作,其中它处于其中放大器58/59被禁用的睡眠模式中并且被周期地唤醒和启用放大器58/59。图14是RFID设备61的图解视图,RFID设备61是在图3中的RFID设备的可替代实施例。等价部件由相同的参考数字识别,并且以下讨论主要地集中于差异。在该实施例中,中间设备63的天线36和37中的每一个实际上是两个独立的天线。读取器侧包括天线36a和36b,并且标签侧包括天线37a和37b。包含被内置于相同结构中的两个天线的平板天线是在商业上可获得的。天线36a和37a通过电缆56而被电耦合到一起,而天线36b 和37b通过电缆57而被电耦合到一起。然而,天线36a和36b,以及天线37a和37b不被电耦合到一起。图4是RFID设备71的图解视图,RFID设备71是图3的设备51的可替代实施例。 等价部件由相同的参考数字识别,并且以下讨论主要地集中于差异。除了省略电缆57和放大器59之外,图4的RFID设备71具有类似于图3的中间设备53的中间设备73 (还被称作RFID转发器或者读取器转发器),使得仅仅电缆56和放大器58耦合天线36和37。在此情形中,天线37和38每一个都是单一天线。来自读取器12的信号16被天线36收集和放大,然后通过电缆56传播,在此处它被放大器58进一步放大,并且然后被天线37作为信号41转播,以行进到标签14。由于中间设备73的效果,与不存在中间设备73将出现的情形相比,标签14从信号16接收显著更多的能量。结果,与不存在中间设备73将出现的情形相比,来自标签14的信号18包含显著更多的能量。相应地,在不借助于中间设备33的情况下,来自标签14的信号18是足够强的以行进到读取器12并且被读取器12接收。相应地,不需要图2和3的中间设备的返回路径。在使用中间设备的返回路径的情形中,根据构件和实现方式,这可能由于直接来自标签14的信号18和信号42到达读取器12而导致多路反馈。注意,天线37能够从信号18 接收信号能量,但是因为放大器58是单向的,所以沿着返回方向的信号能量被阻断。在一种变型中,天线36和37之一或者两者可以被选择为固有地放大通过其的信令,使得不需要独立的放大器58。因此,通过天线36和37之一或者两者的适当选择,不需要放大器58,并且装置将如在图4中所示地运行,其中信号18具有足够的能量以到达读取器12。在图4中,存在被电耦合的两个天线36和37。然而,将可能提供更多的天线。作为一个实例,类似于图13的实施例,能够存在第三(未被示意的)天线,像图13的天线39。 天线36的输出能够被供应到双向分离器(例如分离器45),并且分离器的两个输出能够每一个均通过相应电缆和相应内联放大器(由相应可选的开关控制)而被耦合到第三天线和天线37中的相应一个。天线37可能具有一个定向以服务于一组标签(标签14、15),并且第三天线可能具有不同的定向以服务于不同组的标签。在这些实施例中,分离器45将不是组合器,因为它将在返回路径中阻挡信号。由于它们沿着读取器到标签方向的放大,来自标签14、15的响应信号18将具有足够的能量以到达读取器12而不需要进一步的放大。图5是RFID设备81的图解视图,RFID设备81是图2的设备31的进一步的可替代实施例。等价部件由相同的参考数字识别,并且以下讨论主要地集中于差异。除了它包括已知类型的中继器86、和电池操作的标签87 (即,有源标签)之外,RFID设备81具有通常类似于图2的中间设备33的中间设备83。中继器86是在天线36和37之间被置放在同轴电缆38中的内联构件。当中继器86被闭合时,天线36通过电缆38而被电耦合到天线 37。当中继器86打开时,它中断通过电缆38的、在天线36和37之间的电通信。相应地, 中继器86用作将天线36选择性地耦合到天线37的切换机构或者开关,其选择性地启用或者禁用中间设备83。在所示意的实施例中,标签87被电耦合到中继器86并且控制中继器86(例如,响应于所接收的信令)。即,标签87具有响应于接收到信号89而向中继器86输出控制信号的电路。读取器12能够向标签87发射无线信号89,并且这些信号每一个均指令标签87或者打开或者闭合中继器86。在一些实施例中,读取器12被更改并且被配置为能够发送指令标签87打开或者闭合中继器86的、在信号89中调制的控制信号。响应于信号89的接收,标签87打开或者闭合中继器86。为了清楚起见,中继器86和标签87在图5中被示为独立的构件。然而,可替代地,将可能提供组合中继器86和标签87的功能的单一电路。例如,在一个实施例中,标签87和中继器86被集成。在如在图15的RFID设备91的中间设备82中所示意的一种变型中,标签87可选地用接通和关断中继器86的控制单元88替代(例如,控制单元88向中继器86输出控制信号188)。在一种形式中,控制单元88是开关,例如,手动致动的开/关或者拨动开关。在另一实施例中,控制单元88是半导体开关或者基于微处理器或者微控制器的开关。在一个实施例中,这种开关使用例如上述的、在控制单元88中包括的计时器(未被示意)基于睡眠和唤醒循环而被周期地激活。例如,控制单元88使用计时器并且被配置为在预定时间打开和闭合中继器。在一些形式中,预定时间对应于控制单元88的唤醒和睡眠循环,其中,控制单元88处于其中中继器86被禁用(打开)的睡眠模式中并且周期地唤醒并且启用(闭合)中继器86。作为另一可替代形式(未被示意),中继器86能够可选地用内联放大器替代,并且标签87或者控制单元88能够选择性地接通和关断放大器。作为又一种可替代形式(未被示意),内联放大器能够被提供在电缆38中,并且中继器86能够被配置成在标签87和放大器之间电置放的构件。为了清楚起见,中继器86和控制单元88在图15中被示为独立的构件。然而,可替代地,将可能提供组合中继器86和控制单元88的功能的单一电路。例如, 在一个实施例中,控制单元88和中继器86被集成。根据一个实施例,RFID系统设计者可以在确定将使用图2、3、4、13、14和15的中间设备中的哪一个时考虑几个因素。在一种方法中,如果将被读取的标签(一个或者多个) 14靠近读取器12使得不需要放大,但是标签(一个或者多个)的定向使得它们难以读取,则设计者可以选择基于图2或者13的实施例的配置。如果标签(一个或者多个)14足够远离读取器12使得响应信号18如果未被沿着读取器到标签方向放大则将不会到达读取器12, 则设计者可以选择基于图4或者15的实施例的配置。如果标签(一个或者多个)14被定位或者屏蔽使得响应信号18即便被沿着标签到读取器方向放大也将不会到达读取器12,则设计者可以选择基于图3或者14的实施例的配置。
图6是包括零售服装支架102(其可以被一般地称作商品展示单元)、读取器12、至少一个标签14的设备101的一个实施例的图解透视图。读取器12例如被固定地支撑在零售商店的天花板上。服装支架102包括几个水平延伸的杆或者支撑件103。几件服装106 能够由每一个水平杆103上的吊钩支撑。独立的标签14被支撑在每一件服装106上。在图2中的服装支架102是示例性的,并且几个实施例能够与具有不同配置的各种其它服装支架一起使用。服装支架102包括类似于在图2中在33处示出的中间设备。更具体地,平板天线 36被支撑在服装支架102的顶部上的中央位置处,并且被定向成水平延伸。细长、柱形、全向天线109已替代了图2的平板天线37。天线109从平板天线36向下竖直延伸到在地板上方隔开的位置。天线36和109通过在图6中不可视的、非常短的同轴电缆而被彼此电耦合。然而,可替代地,天线36和109能够具有直接地彼此接合的同轴连接器,由此消除对独立的同轴电缆的需要。在其它实施例中,其它结构例如简单的导线被用于将天线36电耦合到天线109。另外,虽然在图6中的中间设备电气上类似于在图2中的中间设备33,但是它能够可替代地具有某种其它适当的配置。例如,它能够电气上类似于在图3中的中间设备 53、在图4中的中间设备73或者在图5中的中间设备83,或者在这里描述的其它中间设备。读取器12发射被平板天线36收集和放大并且然后被供应到全向天线109的无线信号16。天线109作为具有近似超环面形状的全向信号41转播这个能量。在服装106上的标签14接收信号41,并且返回被天线109收集和放大并且然后由天线36在42处转播的信号18。使用来自由全部标签14返回的信号18的唯一标签识别码,被耦合到读取器12 的、未示意的计算机系统能够维持当前存在于服装支架102上的全部服装106的准确库存。在图6中,单一全向天线109能够用每一个均具有相应不同定向的两个(或者更多)平板天线替代。天线36的输出能够被供应到二路或者更多路分离器/组合器,或者二路或者更多路开关并且分离器/组合器/开关的两个或者更多输出能够每一个均通过相应电缆(或者其它耦合结构)而被耦合到两个或者更多替代天线中的相应一个。在分离器/组合器/开关和替代天线之间的电缆能够每一个均可选地包括放大器。在使用放大器的一些实施例中,类似于图4的中间设备,响应信号18具有足够的能量以在不通过中间设备转播的情况下到达读取器12。参考图16,示出了服装支架的图解透视图,该服装支架是图6的服装支架的进一步的实施例。等价部件由相同的参考数字识别,并且以下讨论主要地集中于差异。设备104 包括每一个均被线缆(例如,同轴电缆)耦合到被电耦合到天线36的四路分离器/组合器 114的天线110、111、112和113。四路分离器/组合器用于将所接收的信号能量分离到天线110、111、112和113并且组合从在天线110、111、112和113处接收的信号18回收的能量。在所示意的实施例中,天线110、111、112和113中的每一个都是被定向成广播能量以覆盖服装支架102的相应臂103的线性或者定向天线。在一个实施例中,分离器/组合器 114用作切换机构以选择性地一次耦合服装支架的一个臂。在一个实施例中,每一个臂被接通最少300到400毫秒。在一种变型中,能够在天线36和分离器/组合器114之间和/或在分离器/组合器114和天线110、111、112和113中的一个或者多个之间包括放大器。在操作中,系统与图13的实施例类似地操作;然而,分离器/组合器在四个天线之间切换。图7是服装支架122的图解透视图,服装支架122是图6的服装支架102的可替
13代实施例。等价部件由相同的参考数字识别,并且以下讨论主要地集中于差异。在图6的实施例中,全向天线109不用作承载部件,或者换言之不支撑服装支架102或者其上的服装的任何重量。相反,在图7的实施例中,服装支架122被配置成使得天线109用作服装支架的单一中央竖直支柱并且从基部126竖直延伸到平板天线36。环形支撑件或者杆123同心地围绕天线109并且被天线109支撑,并且带有标签14的服装106被杆123上的吊钩支撑。因此,在一些实施例中,天线36和109之一或者两者用作承载部件。关于磁场和电信号,服装支架122以类似于以上针对图6的服装支架102所述的方式操作。服装支架122的操作因此不在这里详细地描述。图8是包括零售搁架单元142 (其可以被一般地称作商品展示单元)、读取器12和至少一个未示意的标签的设备141的图解透视图。读取器12例如被固定地支撑在零售商店的天花板上。搁架单元具有竖直后壁146以及在竖直隔开的位置处被牢固地支撑在后壁上的三个水平搁架147、148和149。在所公开的实施例中,搁架单元142主要地由金属制成。 因此,顶部搁架147可能阻挡或者干扰在架空读取器12和在中间和底部搁架148和149上的未示意的标签之间的通信。类似地,中间搁架148可能阻挡或者干扰在读取器12和在底部搁架149上的未被示意的标签之间的通信。为了便于在读取器12和在中间和底部搁架上的标签之间的通信,底部搁架149具有在其中嵌入的两个隔开的平板天线151和152,并且中间搁架148具有在其中嵌入的两个隔开的平板天线153和154。顶部搁架147具有在其中嵌入的四个隔开的平板天线156、 157、158和159。另外,四个电池操作标签161-164嵌入在顶部搁架147中。在顶部搁架 147中的平板天线156-159每一个均被相应同轴电缆166、167、168或者169耦合到在中间和底部搁架中的平板天线153、151、巧4和152中的相应一个。电缆166-169中的每一个延伸通过相应中继器171、172、173或者174。中继器171-174分别地由标签161-164控制。天线156、天线153、中继器171和标签161分别地类似于图5所示的天线36、天线37、中继器86和标签87,并且因此共同地限定电气上类似于在图5中的中间设备83的中间设备。而且,天线157、天线151、中继器172和标签162共同地限定电气上类似于在图 5中的中间设备83的中间设备。另外,天线158、天线154、中继器173和标签163共同地限定电气上类似于在图5中的中间设备83的中间设备。此外,天线159、天线152、中继器 174和标签164共同地限定电气上类似于在图5中的中间设备83的中间设备。虽然在图8中没有示出任何放大器,但是将可选地可能例如以类似于图3和/或图4所示的方式为每一个天线对提供一个或者两个放大器。例如,单向放大器能够与中继器171、172、173、174中的每一个内联或者被集成到其中使得该设备类似于图4的实施例地运行。在此情形中,由于放大,响应信号18将具有足够的能量以在不转播的情况下到达读取器12。读取器12能够选择性地与标签161-164通信以便选择性地打开和闭合中继器 171-174。读取器12可能例如以使得在任何给定时间点仅仅这些中继器之一被闭合并且其它三个中继器全部打开的方式控制中继器171-174。因此,可以说中继器171-174用作开关。搁架147-149能够支撑产品,但是,为了清楚起见,在图8中未示出产品。例如,产品能够是在图6中在106处示出的类型的服装,在此处每一个这种服装均在其上具有标签14。服装能够被提供在中间和底部搁架148和149上。此外,因为服装对RF能量是相对透明的,所以服装还能够被提供在顶部搁架147上。相反,金属产品例如罐和锅能够被提供在中间和底部搁架148和149上,但是如果被提供在顶部搁架147上则能够可能引起问题。例如,金属罐和锅可能干扰在读取器12和天线156-159或者标签161-164之间的通信。在可替代配置中,天线156-159可能每一个均被配置成细长全向天线,而不是平板天线。天线156-159和标签161-164然后能够全部被支撑在后壁146的顶部上,而不是嵌入在顶部搁架147内。在该情形中,产品例如金属锅能够被提供在顶部搁架147上,并且将不阻挡或者干扰在读取器12和天线156-159或者标签161-164之间的通信。关于在顶部搁架147上的产品,读取器12能够直接地与在这些产品上的标签通信。金属搁架147可能趋向于阻挡在读取器12和支撑于中间和底部搁架148和149上的产品上的标签之间的直接通信,并且金属搁架148可能趋向于阻挡在读取器12和支撑于底部搁架149上的产品上的标签之间的直接通信。然而,使用包括平板天线156、158、153和 154的中间布置,读取器12能够易于与支撑于中间搁架148上的产品上的标签通信。此外, 使用包括平板天线157、159、151和152的中间布置,读取器12能够易于与支撑于底部搁架 149上的产品上的标签通信。图9是包括购物车202的设备201的图解透视图。在图4中在73处示出的类型的中间设备被支撑在购物车202上,包括平板天线36和37、电缆56和单向放大器58。放大器是可选的,并且能够被省略,或者在一些情形中,可以是双向放大器使得中间设备像图 3的中间设备那样地运行。塑料薄片或者面板206止靠于限定购物车的车筐的底壁的丝网的顶部上。放大器58、天线37和电缆56的一部分嵌入在塑料面板206内,使得天线37近似水平延伸。在一些情形中,塑料面板206有助于保护天线37和放大器58。在一些实施例中,天线37可以被设计成匹配塑性材料的介电效果。天线36被支撑在购物车的靠近后轮之一的下部上。天线36被定向成使得其竖直延伸并且近似平行于购物车的向前行进方向延伸。购物车202的使用的一种可能的情景在于当购物者准备结账并且进入在销售点 (POS)终端处的结账过道时,靠近在过道一侧的地板置放的静止的读取器12 (注意图9的绘图未按比例)发射被天线36收集和放大、通过电缆56传播、进一步被放大器58放大并且然后被天线37转播的无线信号。在购物车202的车筐内的未示意的产品将携带类似于图 2所示的标签14的、未示意的标签(示意了一个示例性标签14)。在车筐内的产品上的标签将接收由天线37转播的无线信号,并且然后将产生无线信号。在所示意的实施例中,来自标签的信号是足够强的以直接地行进到读取器12。可替代地,来自标签的信号能够被天线 37收集和放大,通过电缆56传播并且进一步被放大器58 (如果双向放大器)或者独立放大器(未示出,像图3的放大器59)放大,并且然后被天线37转播以行进到读取器。在任一情形中,在购物车内的产品能够被自动地和可靠地清查。注意,读取器能够容易地分辨来自给定标签(例如,直接来自天线37并且通过天线36)的信号的多重接收,因为来自给定标签的信号包括唯一地识别该给定标签的标签识别码。注意,在一些情形中,购物车202是金属的并且用作抑制RF信号的RF护罩;因此,在包括所示意实施例的一些实施例中,使用一个或者多个放大器。图10是包括具有与图9的购物车202的配置不同的配置的购物车222的设备221的图解透视图。塑料薄片或者面板226 (例如,类似于面板206)被支撑在购物车222的、面向上的支撑表面上。两个平板天线231和232被支撑在购物车222的下部上,每一个天线被靠近购物车的两个后轮中的相应一个置放。天线231和232被定向成使得竖直延伸并且使得每一个近似平行于购物车的向前行进方向延伸。两个进一步的平板天线233和234每一个均嵌入在塑料面板226内的隔开的位置处,并且每一个均通常水平地延伸。同轴电缆236 (或者其它电耦合结构)将天线231耦合到天线233,并且进一步的同轴电缆237将天线232耦合到天线234。单向电池操作放大器238被提供在电缆236中, 并且单向电池操作放大器239被提供在电缆237中。可替代地,放大器是双向放大器。放大器238和239是可选的,并且能够被省略。天线231、天线233、电缆236和(可选的)放大器238能够被用于以等价于以上关于图9所述的方式在结账期间使用位于结账位置处的读取器1 来清查在购物车2 上的产品。类似地,天线232、天线234、电缆237和(可选的) 放大器239能够被用于在结账期间使用位于结账位置处的读取器1 或者使用在结账位置处的第二读取器(未被示意)来清查在购物车2 上的产品。在包括示例性标签14的、所示意的实施例中,响应信号18具有足够的能量以直接地到达读取器1 而不用进一步放大或者转播。购物车222具有包括丝网车筐M4的上部。水平平板天线246被支撑在车筐244 的顶部部分上,并且竖直平板天线247被支撑在车筐M4的前侧上。同轴电缆或者其它电耦合结构)在天线246和247之间延伸。天线M6、天线247和电缆248共同地限定电气上类似于在图2中在33处所示的中间设备。然而,可替代地,中间设备能够被配置为类似于图3的中间设备53、图4的中间设备73或者图5的中间设备83或者在这里描述的其它中间设备。当购物者在商店附近移动时,被安装在商店的天花板上的读取器12b能够向天线246发射信号。这些信号将被天线246放大,将通过电缆248传播,并且将被天线247 转播到在被支撑于购物车上的产品上存在的标签。来自标签的信号将被天线247收集和放大,将通过电缆对8,并且然后将被天线246转播到读取器12b。在一个实施例中,因为信号 16未被放大,所以响应18被天线246作为信号42转播以到达读取器12b。图11是包括两个平板天线263和沈4的中间设备的一个实施例的图解侧视图。天线263水平地延伸,并且天线264竖直地延伸。天线263和264具有被牢固地耦合到彼此的相邻边缘。同轴电缆267将天线沈3电耦合到天线沈4。将会注意,在所示意的实施例中,天线沈3、天线264和电缆267共同地限定等价于在图2中在33处所示的中间设备。然而,可替代地,中间设备能够被配置为类似于图3的中间设备53、图4的中间设备73 或者图5的中间设备83或者在这里描述的其它中间设备。一对C形弹性夹268和269在竖直天线沈4的后侧上被牢固地支撑在竖直隔开的位置处。通过可移除地接合弹性夹268和沈9中的每一个与丝网购物车的相应导线,图11 的中间设备261能够被可移除地安装在购物车或者其它结构上。因此,例如,图11的中间设备261能够被可移除地安装在图9的购物车202上,或者能够替代图10所示的天线M6、 天线247和电缆M8。虽然图11示出能够可移除地将设备耦合到丝网购物车的两个夹 268和沈9,但是将可替代地可能利用能够在购物车上可移除地安装中间设备261的某种其它结构来替代夹268和沈9。图12是包括在其上带有手柄观4的外罩观3的手持式装置的一个实施例的
16图解侧视图。手柄284能够被手动抓持以便手动支撑装置观1。装置281包括具有两个天线286和观7的中间设备。天线287是从外罩观3向外近似水平延伸的细长全向天线。天线286是在外罩283上支撑以便近似竖直延伸的平板天线。在一些实施例中,天线286被选择为仅仅近场天线。天线286和Im由同轴电缆观8电耦合,并且电池操作内联放大器 291被提供在电缆观8中。可手动操作的按钮开关292靠近手柄284而被提供在外罩的外部上,并且被电耦合到放大器四1。开关292接通和关断放大器四1。在图12的实施例中, 开关是响应于按钮的相继手动操作而交替地打开和闭合的拨动开关。然而,可替代地,开关能够是正常是打开的但是只要按钮被手动按下便被闭合的瞬时按钮开关。在一个实施例中,图12的中间设备如图4的中间设备那样运行;然而,如果没有使用任何放大器,则该中间设备将类似于图2的中间设备。作为装置观1的可能使用的一个实例,假定存在除了图2的天线36和109在服装支架上不存在之外类似于在图6中在102处所示的服装支架。多件服装106被服装支架上的吊钩支撑,每一件服装在其上具有相应标签14。能够以使得平板天线的外表面面对服装支架的方式靠近服装支架手动支撑手持式装置观1。按钮292被手动按下以便接通放大器 2910吊顶式读取器12 (图2)发射被天线287收集和放大、通过电缆288传播、进一步被放大器291放大并且然后被平板天线286朝向服装支架上的标签转播的无线信号。服装上的标签将接收由天线286转播的无线信号,并且然后将产生足够强的以直接地行进到读取器 12的无线信号。参考图17,示出根据一个实施例的在RFID装置中使用的中间设备1700的一个实施例的图解视图。中间设备1700包括被定向成与读取器(未示出)通信的平板天线1702和被定向成与标签(未示出)通信的导线天线1704。例如,天线1702是天线36的一个实施例, 并且天线1704是天线37的一个实施例。天线1702和1704被传导连接器1706电耦合到一起。连接器1706可以被以各种形式实现,例如简单连接器、同轴连接器、焊接材料等等。在任一情形下,连接器1706是用于将天线1702和1704电耦合到一起的结构。中间设备1700 至少类似于图2的实施例地运行。即,来自读取器的无线信号入射在天线1702上,被天线 1702的固有增益放大,然后行进通过连接器1706,并且然后被天线1704转播,以行进到标签。类似地,从标签返回的无线信号入射在天线1704上,被天线1704的固有增益放大,行进通过连接器1706,并且然后被天线1702转播,以行进到读取器。注意,在这里描述的一些实施例中,该图和其它图的天线布置能够被反转并且以相同的方式操作。例如,参考图2的实施例,读取器12和标签14能够被切换使得读取器12 被定位成与天线37通信并且标签14被定位成与标签14通信。在几个实施例中,在这里描述的中间结构中的一个或者多个被设计成相对于读取器12和/或标签是移动的或者可定位的。例如,读取器12和标签14可以相对于彼此以一定距离或者关系定位使得其间的直接通信将不会发生,即读取器12不能够读取标签14。人们能够通过在读取器与用作在读取器和标签之间的信号的转发器的中间设备通信的位置和/或定向定位中间设备而使得读取器能够读取标签。通过选择性地定位中间设备,使用者能够允许标签被读取或者不被读取。进一步注意,在一些实施例中,中间设备的添加能够导致对用于读取全部所期望标签的更少读取器的需要。这是由于每一个读取器的范围由于使用中间设备而增加、以及在允许一个读取器在多个天线之间切换方面的灵活性增加。另外地,在几个实施例中,在这里描述的中间设备用作转发器并且能够增加在标签和读取器之间的通信范围。在一些实施例中,这个通信范围可以高达100英尺或者更大。接着参考图18,示出根据一个实施例的包括每一个均与多组1810、1812、1814和 1816的RFID标签14之一通信的多个中间设备1802、1804、1806和1808的RFID系统1800 的图解视图。这个实施例是在图8中示意的实施例的系统的更一般型式并且是基于不包括放大器的像图2所示的中间设备。在该实施例中,读取器12发射可以由中间设备1802、 1804、1806和1808中的一个或者多个接收的信号16。在一个实施例中,在每一个中间设备处采用切换机构(例如,RF标签161和中继器171或者其它电路)以指示哪一个中间设备将要转播信号41。在一个实施例中,仅仅中间设备之一被同时激活。在其它实施例中,多个中间设备被同时激活。中间设备1802、1804、1806和1808能够如在这里不同描述的那样实现。根据图18明显的是,通过使用多个中间设备,能够由一个读取器并且以读取器在不借助中间设备的情况下将正常能够读取的更大范围读取几组标签。在可替代实施例中,单一移动中间设备替代多个固定位置中间设备被使用并且被顺序地移动并且定位在示意的中间设备1802、1804、1806、1808的位置处以顺序地允许读取器12读取每组1810、1812、1814、 1816。当这个移动中间设备被移动到给定位置时,读取器能够读取给定组的标签。接着参考图19,示出根据一个实施例的RFID系统1900的图解视图,RFID系统 1900是图18的RFID系统1800的变型。在该实施例中,中间设备1902、1904、1906和1908 类似于其中信号16被沿着读取器到标签方向放大(未示出放大器)的图4所示的中间设备。 相应地,在该实施例中,响应信号18具有足够的能量以直接地到达读取器12而不要求由中间设备1902、1904、1906和1908的进一步的放大或者转播。注意,在一些情形中,响应信号18可能要求进一步的放大或者转播,在此情形中这些中间设备类似于图3所示的中间设备。接着参考图20,示出根据另一实施例的包括在RFID标签14的不同组2010、2012、 2014和2016之间选择性地切换的中间设备2002的RFID系统2000的图解视图。这个实施例类似于在图13中示意的实施例。在该实施例中,读取器12发射被中间设备2002的天线 36收集的信号16。信号16使用一个或者多个开关2004(该一个或者多个开关可以被一般地称作切换机构)而被选择性地分离或者切换到多个天线37a、37b、37c和37d中的一个或者多个。如在这里描述的,耦合结构2006经由一个或者多个开关2004而将天线37a、37b、 37c和37d中的每一个电耦合到天线36。该一个或者多个开关2004控制如何在不同的天线37之间切换、路由、多路复用或者分离信号16。在一个实施例中,仅仅天线37之一被同时激活。在其它实施例中,多个天线37被同时激活。能够如在这里不同描述的那样实现中间设备2002,例如包括放大器、中继器、RF标签、开/关开关中的一个或者多个。根据图20 明显的是,通过使用多个标签侧天线37a、37b、37c和37d,几组标签能够由一个读取器12并且以读取器在不借助于中间设备2002的情况下将正常能够读取的更大范围读取。接着参考图21,示出根据另一实施例的RFID系统2100的图解视图,RFID系统 2100是图20的RFID系统2000的变型。在该实施例中,中间设备2102类似于图4的中间设备,其中单向内联放大器2104被用于在切换之后和在转播之前放大信号16。可替代地, 一个单向内联放大器2104能够定位在天线36和该一个或者多个开关2004之间。在该实施例中,响应信号18具有足够的能量以直接地到达读取器12而不要求由中间设备2102的进一步的放大或者转播。为了清楚起见,信号18未被示意成从这些组到读取器12连续地延伸。注意,在一些情形中,响应信号18可能要求进一步的放大或者转播,在此情形中中间设备2102将类似于图3的中间设备,包括另外的单向放大器或者双向放大器2006。接着参考图22,示出了根据另一个实施例的其中多个中间设备2202和2204彼此串行地通信的RFID系统2200的图解视图。在该实施例中,中间设备2202 (还被称作RFID 转发器或者读取器转发器)类似于图2的中间设备,而中间设备2204 (还被称作RFID转发器或者读取器转发器)类似于图4的中间设备。在该实施例中,中间设备2202和2204还能够被称作RFID转发器或者读取器转发器。在操作中,来自读取器12的信号16到达天线36"并且经由放大器58而被电缆 38"引导到天线37"。信号被放大器58放大并且然后作为信号43而被以放大的形式转播到中间设备2202。信号43在天线36’处被接收并且被电缆38’耦合到天线37’。注意,电缆38’和38"可以一般地被称作用于将相应天线电耦合到一起的结构。天线37’将该信号作为被引导朝向该一个或者多个标签14的信号41进行转播。相应地,天线被选择和定向成允许所示意的通信。即,天线36"被选择和定向成与读取器14通信,并且天线37"被选择和定向成与天线36’通信。同样地,天线36’被选择和定向成与天线37"通信,并且天线 37’被选择和定向成与该一个或者多个标签14通信。在一个实施例中,中间设备2202和 2204彼此电分离。在可替代实施例中,信号43能够通过直接到中间设备2202的线缆连接而被电气地和可移除地耦合。在这种可替代实施例中,不需要天线36’和天线37";因此, 放大器58在电缆38"处的输出将通过可移除线缆连接而连接到电缆38’。类似于在这里所描述的,标签发射响应信号18,该信号在所示意的实施例中由于放大而具有足够的能量以到达读取器12而不用进一步的放大或者转播。根据一些实施例,串行地并且通信地将多于一个的中间设备耦合到一起是可能的。在所示意的实施例中,两个被串行通信地耦合到一起;然而,在其它实施例中,可以存在三个或者更多串行地和通信地被耦合到一起。在一个实施例中,这个配置允许中间设备 2202和2204被不同地设计。例如,一个能够是低成本的简单装置并且另一个能够是更高成本的更复杂的装置。例如,在一个实施例中,中间设备2202可以是简单的、低功率的、不带放大器的装置或者要求功率的其它装置。天线通常被选择和定向成根据应用以高效的方式以预期的方式通信。例如,天线36’和37"是近场天线并且天线37’和36"是远场天线 ’然而,理解的是,在其它实施例中天线可以被不同地配置。此外,中间设备2204是更复杂的装置,其中天线37"是近场天线并且天线36"是远场天线并且包括放大器58。因此,中间设备 2204是更昂贵的并且将要求电池功率并且要求维护(电池更换)。在图23中示意的这种设计的一种实际的实现方式中,RFID系统2300被示为根据另一实施例包括像图22的多个有效RFID系统。中间设备2204是能够移动的(例如,它能够被体现为图12的装置观1)并且被使用者或者自动化组件选择性地定位成邻近于数十或者数百个中间设备(被示为中间设备2202a到2202η)中的不同中间设备。当移动中间设备 2204被定向成与特定中间设备2202 (例如,图23的中间设备2202a)通信时,它将使得读取器1 能够如上所述地读取所示出的标签14的组2302。移动中间设备2204然后能够邻近下一个中间设备2202b (在位置2310b处示出)被重新定位(由箭头2308示出)以使得不同的读取器12b能够读取不同的标签组2304。同样地,移动中间设备2204能够被移动到下一个位置2310η以使得读取器12η能够读取另一个标签组2306。以此方式,在系统中将被实现为很多装置的中间设备2202a-2202n将是不要求功率或者维护的、简单的廉价系统构件。在另一方面,在系统中数目更少的中间设备2204将是要求功率和维护的、更昂贵的和更复杂的装置。注意,在其它实施例中,如果需要,图22和23的中间设备可以利用另外的放大器(例如图3的放大器)而被更改或者可以包括另外的切换或者分裂装置。进一步注意,通过把中间设备2204选择性地定位成邻近于中间设备2202并且与中间设备2202通信,像图2的中间设备那样运行的中间设备2202被动态地转换成像图4的中间设备那样运行的中间设备。图对是根据一个实施例的服装支架102(其可以被一般地称作商品化单元)的图解透视图,服装支架102是类似于图22和23的系统操作的、图16的服装支架的进一步的实施例。在该实施例中,服装支架102包括中间设备2202(在图M中未示出参考数字2202),其包括天线36’、分离器或者切换装置114和被耦合到切换装置114的天线37a’、37b’、37c’ 和37d’。中间设备2202类似于图21的中间设备2102。在操作中,中间设备2204被设置于天线36’的顶部上或者相对于天线36’被定位和定向成使得天线37"能够与天线36’通信。在所示意的实施例中,中间设备2204类似于图12的装置。当中间设备2204如所示意地定位时,现在使得读取器12能够读取服装支架102的标签14。例如,信号16由天线36" 接收,作为信号38由天线37"放大和转播。信号38在天线36’处被接收并且使用切换装置 114而被选择性地耦合到天线37a’、37b’、37c’和37d’中的一个或者多个。如所示意地,该信号然后作为信号41而被天线37a’转播到标签14。响应信号18具有足够的能量以在不进一步放大或者转播的情况下直接地到达读取器12。一旦被读取,使用者便能够移除中间设备2204并且将其重新定位于下一个商品化单元或者标签组和读取器。在该实施例中,在服装支架或者其它商品化单元处实现的中间设备是简单的和廉价的,从而使得它们对于实现大型设置而言是实际的。中间设备2204是更复杂的,但是数目少得多。通过被邻近于给定的中间设备2202定位,一个中间设备2204能够启用数十或者数百个RFID系统。注意, 能够例如在图22和23中或者在说明书中别处描述的那样改变这个系统。注意,在几个实施例中,由于天线外罩或者外套(天线36’和37"实现在相应外罩内或者被覆盖)的绝缘材料(例如,塑料),手持式中间设备2204能够被直接地设置在天线36’的顶部上从而天线37" 和天线36’不被电耦合到一起并且彼此不接触。接着参考图25,示出根据一个实施例的在其中移动读取器12和移动中间设备 2502被用于选择性地读取在各种固定位置处的标签的库存仓库中使用的设备的图解视图。 在这个实现方式中,移动读取器12被与能够巡游通过库存空间的铲车2504或者其它移动车辆集成或者是其一部分。越来越普遍的是,在库存仓库中的铲车和其它移动装置包括读取器;因此,铲车2504是完全传统的。独立的中间设备2502被以延伸所期望高度的细长部件或者柱的形式提供。在此情形中,高度对应于具有被设计成保持具有在其中嵌入或者在其上贴附的标签(未示出)的库存单元2508 (例如,板条箱或者纸板箱)的搁架2507的库存搁架单元2506的高度。中间设备2502包括具有天线36的基部2510和被附接到基部2510的一个或者多个开关2512 (例如,类似于开关2004)。还包括具有沿着部件2514的高度以间隔隔开的多
20个天线37a、37b、37c、37d、37e的细长部件2514 (例如,柱)。天线37a_37e和天线36中的每一个被通过部件2514 (例如,该部件是中空的)延伸的线缆耦合到该一个或者多个开关 2512。在操作中,系统类似于图20的实施例运行。例如,操作员使用铲车2504来拾取中间设备2502并且驾驶通过邻近搁架单元2506的库存空间。当中间设备2502接近搁架单元 2506的不同部分时,读取器将能够读取不同标签以清查单元2508。例如,读取器12发射由中间设备2502的天线36接收的信号16。该信号然后被选择性地切换(由一个或者多个开关2512)到天线37a-37e中的一个或者多个。在一个实施例中,该一个或者多个开关2514 按照次序顺序地快速地向天线37a_37e切换接收信号16。每一个天线37a_37e转播信号 41,其被范围中的标签反射作为响应信号18。响应信号18被通向一个或者多个开关2514 的接线路由到天线36。天线36将信号42发射回到读取器12。当铲车移动通过库存空间时,读取器自动地读取在全部空间中的各种高度处的任何标签。读取器数据被读取器或者被计算机装置(未示出)或者被存储器装置(未示出)保存从而被输送到计算机装置。通过了解每一个天线37a-37e的高度,计算机装置能够清查哪一个标签(即,哪一个单元2508) 在仓库中位于何处。在一些实施例中,中间设备2502不要求功率或者常规维护并且能够是简单的、廉价的装置。当完成时,使用者能够使用铲车将中间设备2502设置到存储位置以便以后使用。当它被定位和定向成使得天线36与读取器12通信时,中间设备2502如预期地运行。在其它实施例中,可能需要放大;因此,中间设备2502可以被修改为包括放大器, 这在大多数情形中将导致返回信号18直接地行进到读取器12而不用转播。在其它实施例中,中间设备2502可以被修改为包括在这里所公开的其它实施例的一个或者多个特征。接着参考图沈,示出示意根据本发明的几个实施例执行的步骤的流程图。该方法可以由在这里描述的一个或者多个RFID设备和中间设备以及由在这里未具体描述的其它结构和设备执行。起初,从RFID读取器接收无线信令(步骤400)。信令经常是使用中间设备(例如在这里描述的那些)的天线(例如,天线36)收集的现有读取器信令。接着,根据是否需要放大,步骤遵循两条路径之一。在一个实施例中,不需要放大,并且下一步骤是信令被转播(步骤402)。在一种形式中,所接收的信令被电耦合到第二天线(例如,天线37)并且被转播。接着,在RFID标签处接收转播信令(步骤404)。此时,由于从读取器发射的信号的转播,信号能够到达RFID标签,然而(when)它否则将不能到达RFID标签。接着,RFID标签发射旨在用于RFID读取器的响应信令(步骤406)。发射步骤将依赖于RFID标签的类型。 例如,无源RFID标签将使用并且反射一些接收信号以形成所发射的信号,而有源标签将主动地产生并且发射它的自身响应信令。在任一情形中,如在RFID系统中众所周知的,利用例如包括该特定标签的唯一识别码的数据来调制响应信令。接着,响应信令被接收(步骤408)。例如,如在这里描述的,在中间设备的天线处接收响应信令。接着,响应信令被转播(步骤410)。例如,天线36向RFID读取器转播响应信号。并且最终,在RFID读取器处接收响应信令(步骤412)。在一种形式中,这个过程类似于由图2的中间设备完成的过程。在图沈的方法的可替代路径中,在步骤400之后,信号被放大(步骤414)。例如, 电池供电的放大器被用于放大所接收的信令。注意,在一些实施例中,接收信令的天线可以在所接收的信号中引入增益。在一些实施例中,放大步骤与由于天线增益引起的任何放大分离。接着,信令被转播(步骤416)。在一种形式中,所接收的信令被电耦合到第二天线(例如,天线37)并且被转播。接着,转播的信令在RFID标签处被接收(步骤418)。此时,由于从读取器发射的信号的转播,信号能够到达RFID标签,然而它否则将不能到达RFID标签。 接着,RFID标签发射旨在用于RFID读取器的响应信令(步骤420)。发射步骤将依赖于RFID 标签的类型。例如,无源RFID标签将使用并且反射一些接收信号以形成所发射的信号,而有源标签将主动地产生并且发射它的自身响应信令。在任一情形中,如在RFID系统中众所周知的,利用例如包括该特定标签的唯一识别码的数据来调制响应信令。接着,因为信号在步骤414被放大,所以响应信号在RFID读取器处被直接地接收(步骤422 )。在一种形式中, 这个过程类似于由图4的中间设备完成的过程。这种方法的几个实施例与在读取器和标签之间通信的传统方法不同在于来自读取器和标签之一或者两者的信令被转发或者转播以便增加通信范围而不用修改读取器或者标签并且允许使用更少的读取器。在一些实施例中,转播被配置为将转播信号转换成具有最好地适合于给定实现方式的特性。在可替代实施例中,该方法可以利用另外的步骤(例如在本说明书全文中描述的那些)进行补充。例如,可以执行切换我们的路由步骤以触发读取器信号向可选择的RFID标签组的转播。虽然通过具体实施例、实例及其应用描述了在这里公开的发明,但是本领域的技术人员能够在不偏离在权利要求中阐述的本发明的范围的情况下对此进行众多修改和变型。
权利要求
1.一种设备,包括被配置为与射频识别(RFID)读取器通信的第一天线;与所述第一天线电分离并且被配置为与至少一个RFID标签通信的第二天线;和电耦合所述第一和第二天线的结构。
2.根据权利要求1的设备,进一步包括放大器,所述结构将所述放大器耦合在所述第一天线和所述第二天线之间。
3.根据权利要求2的设备,其中所述放大器是单向的。
4.根据权利要求2的设备,其中所述放大器是双向的。
5.根据权利要求2的设备,进一步包括被耦合到所述放大器并且被配置为接通和关断所述放大器的开关。
6.根据权利要求2的设备,其中所述放大器被电池供电。
7.根据权利要求1的设备,其中所述第一天线和所述第二天线之一或者两者放大信令。
8.根据权利要求1的设备,其中所述第一天线具有第一天线配置并且所述第二天线具有第二天线配置,所述第一天线配置不同于所述第二天线配置。
9.根据权利要求8的设备,其中所述第一和第二天线配置包括定向天线、全向天线、 近场天线、远场天线、圆偏振天线、线偏振天线、右手偏振天线和左偏振天线之一。
10.根据权利要求1的设备,其中所述第一天线和所述第二天线中的一个或者多个用作承载部件。
11.根据权利要求1的设备,其中所述结构包括导线、导电材料和电缆中的一个或者多个。
12.根据权利要求1的设备,进一步包括分离器和与所述第一天线和所述第二天线电分离并且被配置为与至少一个其它RFID标签通信的第三天线,其中所述结构将所述分离器从所述第一天线耦合到所述第二天线并且将所述第一天线耦合到所述第三天线。
13.根据权利要求12的设备,其中所述分离器进一步包括组合器。
14.根据权利要求1的设备,进一步包括开关和与所述第一天线和所述第二天线电分离并且被配置为与至少一个其它RFID标签通信的第三天线,其中所述结构将所述开关从所述第一天线耦合到所述第二天线并且将所述第一天线耦合到所述第三天线。
15.根据权利要求1的设备,进一步包括中继器,其中所述结构将所述中继器耦合在所述第一天线和所述第二天线之间;和被耦合到所述中继器并且控制所述中继器的第二 RFID标签,所述第二 RFID标签被配置为与所述RFID读取器通信。
16.根据权利要求15的设备,其中所述第二RFID标签被集成到包含所述中继器、所述第一天线和所述第二天线的外罩中。
17.根据权利要求1的设备,进一步包括中继器,其中所述结构将所述中继器耦合在所述第一天线和所述第二天线之间;和被耦合到所述中继器并且控制所述中继器的控制单元。
18.根据权利要求17的设备,其中所述控制单元包括计时器并且被配置为在预定时间打开和闭合所述中继器。
19.根据权利要求18的设备,其中所述预定时间对应于所述控制单元的唤醒和睡眠循环。
20.根据权利要求1的设备,进一步包括被配置为与所述RFID读取器通信的第三天线;与所述第三天线电分离并且被配置为与所述至少一个RFID标签通信的第四天线;和电耦合所述第三和第四天线的第二结构。
21.根据权利要求1的设备,进一步包括购物车,其中所述第一天线、所述第二天线和所述结构被机械地耦合到所述购物车。
22.根据权利要求1的设备,进一步包括商品展示单元,其中所述第一天线、所述第二天线和所述结构被机械地耦合到所述商品展示单元。
23.根据权利要求22的设备,其中所述商品展示单元包括搁架单元或者服装支架之一或者两者。
24.根据权利要求1的设备进一步包括被机械地耦合到所述第一天线和所述第二天线之一的安装结构,所述安装结构被配置为允许所述第一天线、所述第二天线和所述结构到物体的可移除耦合。
25.根据权利要求1的设备,进一步包括具有手柄的外罩,其中所述第一天线、所述第二天线和所述结构被耦合到所述外罩。
26.一种射频识别(RFID)系统,包括 读取器;被配置为与所述读取器通信的一个或者多个第一天线;与所述一个或者多个第一天线电分离的多个第二天线,所述多个第二天线中的每一个被配置为与至少一个RFID标签通信;和一个或者多个开关,用于将所述一个或者多个第一天线中的每一个选择性地电耦合到所述多个第二天线中的相应一个。
27.一种射频识别(RFID)系统,包括 RFID读取器;多个读取器转发器,其中每一个读取器转发器包括 被配置为与所述RFID读取器通信的第一天线; 与所述第一天线电分离并且被配置为与一个或者多个RFID标签通信的第二天线;和 电耦合所述第一和第二天线的结构;和多组RFID标签,每组包括所述一个或者多个RFID标签。
28.一种射频识别(RFID)系统,包括第一读取器转发器,被配置为从RFID读取器接收信令并且转播第一转发信令;和第二读取器转发器,被配置为接收所述第一转发信令并且向一个或者多个RFID标签转播第二转发信令。
29.根据权利要求观的系统,其中所述第一读取器转发器包括 被配置为与所述RFID读取器通信的第一天线;与所述第一天线电分离并且被配置为与所述第二读取器转发器通信的第二天线;放大器;和将所述放大器电耦合在所述第一和第二天线之间的第一结构。
30.根据权利要求四的系统,其中所述第二读取器转发器包括 被配置为与所述第二天线通信的第三天线;与所述第三天线电分离并且被配置为与一个或者多个RFID标签通信的第四天线;和电耦合所述第三和第四天线的第二结构。
31.一种方法,包括从射频识别(RFID)读取器接收信令; 转播所述信令;和在RFID标签处接收已被转播的所述信令。
32.根据权利要求31的方法,进一步包括在从所述RFID读取器接收所述信令之后并且在转播所述信令之前放大所述信令。
33.根据权利要求31的方法,其中所述转播步骤进一步包括在转播所述信令时转换所述信令。
34.根据权利要求31的方法,进一步包括将从所述RFID读取器接收的所述信令选择性地耦合到多个天线中的一个或者多个, 其中所述转播是由所述多个天线中的所述一个或者多个执行的。
35.根据权利要求31的方法,进一步包括 在第二 RFID标签处接收所述信令;和从所述第二 RFID标签输出控制信号以实现所述转播步骤。
36.根据权利要求31的方法,进一步包括 从控制单元输出控制信号以实现所述转播步骤。
37.根据权利要求36的方法,其中在预定时间执行所述输出步骤。
38.根据权利要求37的方法,其中所述预定时间对应于所述控制单元的唤醒和睡眠循环。
39.根据权利要求31的方法,进一步包括 操作使用者控件以实现所述转播步骤。
40.根据权利要求31的方法,进一步包括 从所述RFID标签向所述RFID读取器发射响应信令。
41.根据权利要求33的方法,进一步包括 在所述RFID读取器处接收所述响应信令。
42.根据权利要求33的方法,进一步包括 从所述RFID标签接收所述响应信令; 转播所述响应信令;和在所述RFID读取器处接收已被转播的所述响应信令。
43.根据权利要求42的方法,进一步包括在从所述RFID标签接收所述响应信令之后并且在转播所述响应信令之前放大所述响应信令。
全文摘要
几个实施例提供用于改进在RFID读取器(12)和一个或者多个RFID标签(14)之间的通信的方法和设备。在一种实现方式中,设备(33)包括被配置为与射频识别(RFID)读取器(12)通信的第一天线(36);与所述第一天线电分离并且被配置为与至少一个RFID标签(14)通信的第二天线(37);和电耦合所述第一和第二天线的结构(38)。
文档编号G06K17/00GK102177521SQ200980139651
公开日2011年9月7日 申请日期2009年8月7日 优先权日2008年8月7日
发明者B·W·威尔金逊, N·A·琼斯, R·B·乌尔里奇 申请人:沃尔玛百货有限公司

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