无线频率检测和识别系统的制作方法

专利名称：无线频率检测和识别系统的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及一种无线频率系统，更具体而言，涉及一种用于检测谐振标签和确定储存在标签中的信息的无线频率系统。
背景技术：
目前，零售商业机构和/或图书馆等设施已很广泛地采用了电子物品保安系统(EAS)，来检测和防止物品或货物的失窃、或对物品或货物的擅自带走。这些ESA系统通常采用一种可被该EAS系统检测到的报警标签，报警标签固结到要进行保护的物品上。标签可以采用许多不同的尺寸、形状和形式，这取决于使用的EAS的特定类型、物品的类型和尺寸，以及其包装等等。通常，这些EAS用于检测当被保护的物品通过或接近一个受监控的安全区域或地带时一个标签的存在。在大多数情况下，受监控的安全区域位于或接近一个零售商业机构或其他设施的出口或入口。
这样一个已经广泛使用的电子物品安全系统使用一个标签，此标签包括一个谐振回路，当谐振回路由一个具有规定特性的电磁场询问时，可以在一个单独的预定的检测频率下谐振。当具有一个附加的谐振标签的物品进入或通过监控区域时，标签暴露在一个由安全系统产生的电磁场中。当暴露在电磁场中时，在标签中感应一个电流，从而产生一个改变在监控区域中产生的电磁场的电磁场。在标签中感应的电流的幅值和相位与标签同安全系统的距离、施加的电磁场的频率、标签的谐振频率以及标签的Q因数(品质因数)有关。由于谐振标签的存在而在监控区域中产生的电磁场的改变可以由安全系统检测。此后，EAS系统向被检测的信号的特性图案施加特定的预定选择标准，以确定是否在监控区域中电磁场的变化是由于标签的存在或来自于其他原因。如果安全系统确定电磁场中的变化是由于存在一个谐振标签的结果，则触发一个警报以报告适当的安全或其他人员。
尽管上述电子物品安全系统非常有效，但这类系统的一个性能缺陷在于错误的警报。当在监控区域中产生的电磁场由一个非谐振标签源产生或改变时产生错误的警报，而且在安全系统施加预定的检测标准后仍然得出结论一个谐振标签存在于监控区域中并触发一个警报，而实际上并没有标签存在。多年以来，这类EAS系统在应用多重选择标准进行谐振标签识别以及在施加到一个可疑的谐振标签信号上的选择标准中的统计试验应用中非常复杂。但是，在有些应用场合下错误的警报仍然相当高。因此，就需要应用在这样一种电子物品安全系统中的谐振标签提供比现在的谐振标签所能提供的更多的信息，以便帮助电子物品安全系统可以分辨来自存在于一个监控区域中的谐振标签的存在而产生的信号，或是由于其他来源而产生的类似或相关的信号。
向EAS系统提供额外信息的方法在于提供一个标签，它用具有不同于询问信号的一个频率或多个频率的信号响应于询问信号。此后，具有一个这样特性的信号标签需要标签包括一个有源元件，例如一个发射器，或者一个非线性元件，例如一个整流器或二极管，这些元件都阻止了在制造这类谐振标签时将标签制造成一个平面的无源装置。
另一种向EAS系统提供额外信息的方法在于具有两个或更多谐振标签，每个标签具有不同的谐振频率，并且安装在要保护的物品之上。例如，第二标签的谐振频率可以由第一标签的谐振频率补偿一个已知的量。在此方式中，在特定预定的间隔频率(每个频率都具有一个谐振标签信号特性)下对两个或更多信号同时检测就可以在很大程度上指示在检测区域中存在多个谐振频率，因为在每个预定的频率下同时产生多个信号中的每一个的其他来源的可能性非常小。
在每个物品上利用在不同的频率谐振的多个标签的思路还没有被广泛接受，因为这需要将标签在实际上分开很大的距离，以便放置标签相互干涉，而导致各个谐振频率以一种无法遇见的方式改变。将谐振标签彼此间隔很大的距离的缺点在于，由于需要分开的放置标签的操作，因此大大增加了应用谐振标签的成本。另外，有些物品不是很大，不能将两个或更多个标签分开很大来避免相互干涉。将标签分开很大距离还影响定位以及来自标签的信号强度，从而限制了一个或多个标签的可检测性。
还有一种无线频率系统，通常称为无线频率识别(RFID)系统，它与谐振标签一起工作用于识别谐振标签附着在其上的物品或者物品要引导的目的地。同光栅编码相比，对物品识别使用谐振回路标签的优点在于它没有被灰尘遮住的问题，并且不需要将标签与标签检测系统精确地对齐。通常，用于RFID系统中的谐振标签通过激发(或去激)以及印刷、蚀刻或用其他方式附着在标签上的谐振回路布图而储存关于物品的信息。基本上，利用多个调谐回路检测的系统从而用一个具有谐振回路频率的信号询问每个谐振回路，并且等待从要检测的每个调谐回路重新发出的能量。必须在每个不同的频率相继询问标签的结果是一个很慢的检测系统，它限制了物品可以操作的速度。
本发明采用了一种具有多个谐振回路的标签，每个回路同一个谐振接收回路电连接。当在接收频率由一个脉冲询问时，标签发出一个可以检测的电磁信号，它具有对应于谐振回路的谐振频率的频率成分。因此，本发明能够减少在EAS应用场合下的错误警报而不需要将具有不同频率的单独的标签放置在一个物品上；而且可以在RFID应用场合下提供储存在标签上的信息。

发明内容
简言之，本发明包括一种用于检测一件物品存在的系统，包括一个用于在一个预定主频率下发射第一电磁信号的发射器；一个安装在物品上用于响应于接收第一电磁信号而产生一个第二电磁信号的谐振标签，第二电磁信号处于主频率下和在一个不同于主频率的预定的次级频率下；一个用于接收第二电磁信号的接收器；以及一个连接到接收器的一个输出上的计算机，所述计算机处理接收到的第二电磁信号并当在第二电磁信号中检测到次级频率时产生一个输出信号。
本发明还包括一种用于确定储存在具有不同谐振频率的多个谐振回路中的信息存在的无线频率系统，所述系统包括一个用于在一个预定的主频率下发射一个第一电磁信号的发射器；一个谐振标签，包括多个谐振回路，每个谐振回路在不同的谐振频率的之一下谐振，标签接收第一电磁信号并响应于接收第一电磁信号产生一个第二电磁信号，第二电磁信号包括多个次级频率，每个次级频率对应于多个谐振回路的一个谐振频率；一个用于接收第二电磁信号的接收器；以及一个连接到接收器输出上的计算机，所述计算机处理接收到的第二电磁信号以检测多个次级频率的存在，并对应于信息产生一个输出。
本发明还包括一种用于检测一个物品存在的方法，包括以下步骤在物品上安装一个谐振标签；以一个预定的主频率发射一个第一电磁信号；响应于标签接收第一电磁信号产生一个第二电磁信号，第二电磁信处于主频率下以及在一个不同于主频率的预定的次级频率下；接收第二电磁信号；以及处理接收到第二电磁信号并当在第二电磁信号中检测到次级频率时产生一个输出信号。
本发明还包括一种用于确定储存在具有不同谐振频率的多个谐振回路中的信息存在的方法，所述方法包括以下步骤提供一个包括多个谐振回路的标签；在一个预定的主频率下发射一个预定的电磁信号；在谐振标签中接收第一电磁信号并响应于接收第一电磁信号产生一个第二电磁信号，第二电磁信号包括多个次级频率，每个次级频率对应于多个谐振回路的一个谐振频率；接收第二电磁信号；以及处理接收到第二电磁信号以检测多个次级频率的存在，并对应于信息产生一个输出信号。


在结合附图阅读后，可以更好地理解上述说明以及以下对本发明优选实施例的描述。为了图示本发明的目的，在附图中示出优选的实施例。但是应该理解，本发明不限于所示的具体的结构和装置。
在图中图1是本发明一个优选实施例的无线频率检测和识别系统的示意框图；图2是一个优选实施例的双频谐振标签的一个回路图；
图3是一个双频谐振标签的俯视图，它具有与图2的回路图等同的一个回路；图4是图2的回路原型的一个时域响应图；图5是图2回路原型的一个频域响应图；图6是示出图1的无线频率系统的询问和响应特性的一个视图；图7是用于检测物品存在的无线频率系统操作的一个流程图；而图8是用于确定储存在多个谐振回路中的信息存在的无线频率系统操作的一个流程图。
具体实施例方式
参见附图，其中在整个附图中相同的附图标记表示同样的元件。在图1中示出一个优选实施例的RF系统10的方框图，用于检测一个物品和/或用于识别有关物品的信息，其中在物品上连接有一个具有特定电磁特性的标签。最好，RF系统10是一个脉冲收听系统，其中具有一个预定脉冲宽度、脉冲速度和载波频率的无线频率(RF)电磁能量的被发射到一个检测和识别区域中。随着每个脉冲被发射到检测和识别区域中，RF系统10特测区域中的电磁场以确定是否一个具有特定电磁特性的标签位于检测和识别区域中。
最好，RF系统10包括一个用于以一个和多个预定的主频率发射一个第一电磁信号的发射器12。最好发射器12包括一个常规的推挽式D级RF放大器，可以产生一个具有大约5微秒时长的脉冲和一个具有13.5MHz范围的载波频率的调幅脉冲信号。但是，本领域的普通技术人员应该理解，发射器12的输出信号的载波频率不限于13.5MHz。可以想到，可以在最小1.5MHz、最大7000MHz的载波频率下工作的发射器都落在本发明的实质和范围内。此外，调幅脉冲信号的脉冲宽度也不限于5微秒。本领域的普通技术人员应该理解，发射器12的脉冲宽度可以针对同行用于RF系统10中的特定标签的特性匹配而选择，这种设计选择也落入本发明的实质和范围内。
此优选实施例还包括一个频率合成器52。最好，频率合成器是与在已经被接受的名称为“采用数控振荡器的谐振回路检测和测量系统”的美国专利申请No.09/315,452中描述的数字频率合成器类似的一个数字频率合成器，所述美国专利申请在此作为参考。频率合成器52提供一个用于在主频率下确定发射器的第一输出信号。频率合成器52还提供一个用于确定一个超外差式接收器14的常规混频器40部分的第二输出信号。频率合成器52第二输出信号的频率可以与主频率相同，也可以不同(例如一个次级频率)，这取决于RF系统10选定的操作模式，这将在以下描述。
RF系统10还包括一个双频谐振标签20，用于从发射器12接收一个第一电磁信号并用于响应于接收第一电磁信号产生一个第二电磁信号。第二电磁信号包括一个对应于第一电磁信号的主频率的频率成分，以及一个对应于不同于主频率的预定的次级频率的次级频率成分。
下面参见图2，其中示出本发明一个第一实施例的双频标签20的回路图。双频标签20包括四个元件，即，一个第一感应元件或电感Lp，一个第二感应元件或电感Ls，一个第一电容元件或电容Cp，以及一个第二电容元件或电容Cs。上述电感和电容构成一个在主频率下谐振的第一谐振回路以及一个在次级频率下谐振的第二谐振回路。如果需要，可以增加额外的电感和/或电容元件或部件，如图2中虚线所示的元件Lk，Ln和Ck，Cn，以便形成与第一磁路电磁连接的额外的谐振回路。如图2所示，第二电感Ls与第二电容Cs串联。第一电容Cp与第一电感Lp并联。串联回路(Ls和Cs)则穿过并联回路(Lp和Cp)连接。最好，电感Lp和Ls由一个耦合系数K彼此磁耦合。但是，第一和第二谐振回路的耦合也可以由电容和电阻耦合完成。电感Lp、Ls，电容Cp、Cs以及耦合系数K的数值选择成使如图2中所构造的双频标签20可以同时在主频率和次级频率下谐振。
最好，第一谐振回路的谐振频率位于由国际电信联盟(ITU)分配的一个工业、科技和医药(ISM)频率带中。当前分配的的ISM带包括13，27，430-460，902-916以及2350-2450MHz的频率。最好，第二谐振回路的谐振频率位于分配给EAS系统的一个频率带中，目前包括大约1.95，3.25，4.75以及8.2MHz。在优选实施例中，第一谐振回路的谐振频率大约为13.56MHz，而第二谐振回路的谐振频率大约为8.2MHz。对于本领域的普通技术人员而言，选择电感和电容的数值来满足双频标签20的频率要求的方法是公知的，在此不需要详细描述以充分理解本发明。电容可以混合或分布在电感中，这将在以下详细描述。
图3是在图2的回路中示出的双频标签20的一个俯视图。双频标签20包括一个基本为平面的绝缘基片22，基片22具有一个第一主表面或侧面24以及一个相对的第二主表面或侧面26。基片22可以由任何固体材料或复合结构或其他材料制成，只要基片是绝缘的、相对薄的和可以用作电介质即可。最好，基片22由一种绝缘的电介质材料制成，例如一种聚合材料如聚乙烯。但是，本领域的普通技术人员可以理解，页可以采用其他电介质材料来代替形成基片22。如图3所示，基片22是透明的。但是，透明并不是基片22的必要的技术特征。
如上所述，通过布设一种导电材料在基片22的两个主表面和侧面24，26上形成标签20的回路元件。即，一个第一导电图案28(在图3中由较浅颜色示出)形成在基片22的第一侧面24上，此侧面在图3中随意地作为标签20地底面或背面。一个第二导电图案60(在图3中由较深颜色示出)形成在基片22地第二侧面26上。导电图案28，60可以由电子物品监控领域的普通技术人员公知的导电材料和方式分别形成在基片表面24，26上。最好，导电材料由一种衬底工艺(即蚀刻)布图，从而通过在耐腐蚀的墨上印刷而在需要的材料受到保护后去除不需要的材料。在优选实施例中，导电材料是铝。但是，其他导电材料(例如金、镍、铜、铜锡合金、黄铜高密度石墨、填充有银的导电环氧树脂等)页可以用于代替铝而不会改变标签20的性能或其操作。同样，也可以采用其他方法(染料切割或类似物)来在基片22上形成导电图案28，60。标签22可以由在题目为“平面回路制造方法”的美国专利No.3,913,219中描述的方法来制造，此专利在此作为参考。但是，如果需要，也可以使用其他制造方法。
如上所述，第一和第二导电图案28，60共同形成上述的谐振回路。在图3所示的实施例中，电感和电感元件Lp和Ls分别设置成导电线圈62，64的形式，它们都是第一导电图案28的一部分。相应地，电感Lp和Ls位于基片22地第一侧面24上。最好，电感Lp和Ls都如图所示在同一个方向缠绕，以便在其之间提供一个特定量的感应耦合。另外，电容元件或电容Cp和Cs的第一平板66，68形成为基片22的第一侧面24上的第一导电图案的一部分。最后，每个电容Cp和Cs的第二平板70，72形成为第二导电图案60的一部分，并位于基片22的第二侧面26上。最好，一个直接的电联接通过基片22延伸，将第一导电图案28与第二导电图案60电连接，从而将基片22的两个侧面连续保持在基本相同的静电荷水平下。参见图3，第一导电图案28包括一个位于线圈部分62的最内端上的基本为正方形的区域74，它形成第一电感Lp。同样，一个基本为正方形的区域78形成为第二导电图案60的一部分，并由一个导电臂杆80与第二导电图案60的一部分连接，此部分形成第一电感Cp的第二板70。如图3所示，导电区域74，78彼此对齐。直接的电联接由一种完全焊接连接(未示出)的方式进行，焊接在第一导电图案28的导电区域74以及第二导电图案60的导电区域78之间延伸。最好，区域74，78之间的直接电连接由EAS领域的普通技术人员公知的一种焊接方式形成。
参见图4，其中示出在用一个具有5微秒脉冲宽度以及13.56MHz的载波频率的脉冲电磁场对双频标签20进行发射后的双频标签20一个优选实施例的原型的瞬态响应图。此原型设计成可以同时在13.56MHz和8.2MHz下谐振。原型标签被放置在一个由1英寸铜带加工的矩形环形天线的中心，并通过向天线施加一个无线频率(RF)信号而被辐射。一个连接到一个示波器上的探头用于测量当传送的信号被关闭时在原型标签附近的振铃电磁场。图4清楚地示出在时域神宇信号中的至少两个频率成分。在图4中示出的时域信号随后通过在信号数据上施加一个快速傅氏变换(FFT)而被转换到频域。向图4的数据施加傅氏变换的结果在图5中示出，其中所示的频谱的明显的峰值约为13.56MHz和约为8.2MHz。
优选实施例的RF系统10还包括一个常规类型的超外差式接收器14，用于由一个天线开关50和一个带通滤波器32从一个天线30接收第二电磁信号，并用于接收的RF信号转换成一个基带信号。接收器包括一个RF放大器36，一个带通滤波器38，混频器40，一个低通滤波器42以及提供模/数转换器44。RF放大器36和带通滤波器38具有一个用于转换需要检测的信号的范围的带宽。在优选实施例中，RF放大器36和带通滤波器具有一个从约5.0MHz到约15.0MHz的带宽。RF放大器36和带通滤波器38的带通特性可以是一个单独的基本平坦的带通特性，一个多通带的特性，或者可以根据设计需要转化成多个窄带宽。
最好，带通滤波器38的输出连接到混频器40上。混频器40接收来自带通滤波器38的输出信号以及来自频率合成器52的第二输出信号，并通过将带通滤波器38的输出信号与频率合成器52的第二输出信号相乘将带通滤波器38的输出信号频率转变成一个基带信号。在将基带信号施加到模/数转换器44上之前，混频器40的输出由低通滤波器42滤波。模/数转换器44将模拟的基带信号转换成一个可以与计算机46兼容的数字信号。本领域的普通技术人员应该理解，接收器14不限于接收一个从约5.0MHz到约15.0MHz的一个输入信号。可以想到，一个可以接收最低1.5MHz、最大7000MHz的接收器落入本发明的实质和范围中。RF系统还包括一个天线30，用于发射第一电磁信号并向接收器14提供从标签20接收的第二电磁信号。最好，天线是一个环状天线，可以在天线30的附近提供一个检测和识别区域，并通常提供在远处对电磁场的消除。一个适当的天线在题目为“发送和接收环状天线”的美国专利No.5,602,556中公开，此专利在此全部作为参考。但是，也可以使用其他类型的天线。当发射器12发送第一电磁信号、即在“脉冲周期”中时，天线30由天线开关50连接到发射器12上，而在需要接收第二电磁信号、即在“收听”期间时，天线30连接到接收器14上。
优选实施例的RF系统10还包括与接收器14的一个输出相连的一个计算机46、计算机46处理接收到的第二电磁信号，并当接收到的第二电磁信号的特性满足一个预定的标准时产生一个输出信号。如下所述，用于产生输出信号的标准可以只包括次级频率的检测，也可以同时包括主频率和次级频率的检测。这种用于检测谐振标签存在的方法对于本领域的普通技术人员而言是公知的，并且为了清楚起见在以下不再进一步描述。计算机46还提供对RF系统10的全面计时和控制。最好，计算机46包括一个商业上可以获得的数字信号处理器计算机芯片，例如从美国德州的TexasInstruments Corporation公司可以获得的TMS320C54X，随机存储器(RAM)以及只读存储器(ROM)。存储在ROM中的、在计算机芯片中执行的、以及在RAM中的计算机可执行的软件代码通过对控制线圈34提供控制信号控制RF系统10，从而控制频率合成器52的频率，发射器12的输出信号的脉冲宽度以及天线开关50的位置。
下面参见图6和图7，图中示出一个处理器100的计时流程图，示出根据本发明的用于检测一个具有两个电磁耦合的谐振回路的谐振标签20的RF系统10的操作过程。在时间t0至t1(步骤102)，计算机46控制频率合成器52以产生一个在主频率下的信号，控制天线开关50将发射器12与天线30相连，并且打开发射器12以产生一个RF能量的脉冲，从而形成在预定主频率下的第一电磁信号。从时间t2到t3(步骤104)，计算机46控制天线开关将天线30与接收器14相连，从而使接收器14准备接收在主频率下的第二电磁信号。由接收器14接收的在主频率下的第二电磁信号由计算机46处理(步骤106)，以确定是否信号满足表明标签20的在主频率下的振铃(ring-down)信号的特性，此标准存储在计算机46中。如果对于振铃信号存储的标准由接收的信号满足，计算机46在时间t4到t5重新发送在主频率下的第一电磁信号。如果振铃信号(ring-downsignal)不满足预定的标准，重新进行步骤102。在时间t6到t7(步骤110)，计算机46控制频率合成器52以产生一个在预定的次级频率下的信号，并控制天线开关50将接收器14与天线30相连，以使接收器14准备接收在次级频率下的第二电磁信号。由接收器14接收的在次级频率下的第二电磁信号由计算机46处理，以确定是否信号满足也储存在计算机46中的预定的标准，此标准表明标签20在次级频率下的振铃信号的特性。如果接收的信号满足对于在次级频率下的振铃信号的储存标准，计算机46产生一个警报，表示在检测区域中存在一个谐振标签20(步骤114)。如果振铃信号不满足预定的标准，检测标签20的过程回到步骤102。
本领域的技术人员可以理解，在主频率和次级频率下同时检测来自标签20的振铃信号可以大大减小在一个干涉的环境中工作的EAS系统错误警报的比例。但是，本领域的技术人员还应当理解，如优选实施例中所述，不需要必须相继检测第二电磁信号的主频率和次级频率。主频率和次级频率也可以基于主频率的一个单独的发送而同时检测。此外，通过只检测主频率或只检测次级频率而完成对标签20的检测，这也落入本发明的实质和范围中。
在实际中，包括谐振标签20的谐振回路的谐振频率具有制造误差，这可能会导致振铃信号的频率偏离预定的主频率和次级频率，从而降低对谐振标签20的检测精度。最好，谐振标签20的第一谐振回路由一个激光和其他方式微调，以便第一谐振回路的谐振频率可以接受地接近预定的主频率。对此，接收器的带宽可以为了检测主频率而变窄，而为了检测次级频率而变宽，以便允许存在在次级频率下的第二谐振回路的公差。或者，第二谐振回路还可以经过调整以接近预定的次级频率。
在谐振标签20的第一和/或第二谐振回路具有一个相对于可以接收的接收器14的RF带宽最大值大很多的谐振频率时，可以进行以下变化a.用第一电磁信号的频率扫描第一谐振回路的不确定的范围，这同常规类型的脉冲-收听EAS系统的做法相同；当指示在主频率下的一个检测时，重新在指示的主频率下发送第一电磁信号并通过以下方式检测在次级频率下的第二电磁信号(1)采用一个在接收器14中的覆盖第二谐振回路的不确定范围的RF带宽，(2)使用一些并行的滤波器，例如由一个FFT提供，以覆盖第二谐振回路的不确定范围，或者(3)连续地重新发送主频率并扫描第二谐振回路的不确定的范围。
b.用第一电磁信号的频率扫描第一谐振回路的不确定范围；对于主频率的每个发送，通过以下方式在次级频率下检测第二电磁信号(1)采用一个在接收器14中的覆盖第二谐振回路的不确定范围的RF带宽，(2)使用一些并行的滤波器，例如由一个FFT提供，以覆盖第二谐振回路的不确定范围，或者(3)连续地重新发送主频率并扫描第二谐振回路的不确定的范围。
本发明不限于仅仅通过检测一个或两个谐振回路的振铃信号来检测在一个检测区域中谐振标签20的存在而完成一个EAS监控的功能。本发明还在其范围内包括一个无线频率识别(RFID)功能，它采用一个单独的标签，标签具有两个或更多谐振回路(见图2)，每个谐振回路设计成在一个不同的频率下谐振。这样一个标签具有一个在主频率下谐振的单独的第一谐振回路以及多个第二谐振回路，每个第二谐振回路在一个不同的频率下谐振，并且每个第二谐振回路与第一谐振回路电磁耦合。例如，谐振标签20可以包括一个在主频率下的第一谐振回路以及四个不同的第二谐振回路，每个第二谐振回路在相关设备的检测范围中在一个不同的谐振频率下谐振。通过识别标签的各个谐振回路在此谐振的具体频率，可以从标签获得识别信息。
在此优选实施例中，优选的检测频率范围从约10MHz到约30MHz。但是，也可以使用其他的频率范围。使用目前的制造设备，可以在商业的角度生产一种在其上具有两个或更多谐振回路的便宜的无线频率识别标签，以建立一种独特的特性，使每个谐振回路的谐振频率可以控制，这样谐振回路以精度为±200KHZ的一个预定频率谐振。以此方式，在10-30MHz的检测频率范围中，可以具有多至50个谐振回路，每个回路在一个不同的频率下谐振而不会彼此重叠或相互干涉。这样，对于一个具有四个独立的谐振回路的标签，第一谐振回路可以在检测频率范围中以一个第一选定的频率谐振，例如14.4MHz，剩下49个在检测频率范围中可以获得的频率用于标签的其他三个谐振回路。第二谐振频率则可以选择成以在检测频率范围内的一个次级频率谐振，例如15.6MHz，为标签的其余两个谐振回路留下48个可能的频率。第三谐振频率可以选择成使制造的标签以一个例如20MHz的第三频率谐振，为第四谐振频率留下47个可能的频率。然后可以选择第四谐振频率而且使制造的标签在一个例如19.2MHz的第四频率下谐振。当被询问时，一个具有四个特定识别的谐振频率和一个独特的特性的标签就被分配一个特别的识别号码。由于在检测频率范围中的潜在的频率数量，一个在其上具有四个谐振回路、每个回路具有不同的频率的标签就可以具有大约5.2百万的组合或大约22比特的数据。
图8是使用如图1所示的RF系统10的一个优选过程200的流程图，用于通过以RFID标签的主频率询问标签以及通过在N个次级谐振频率的每个频率下检测一个预定振铃性能的存在来识别RFID标签的谐振频率。在步骤202计算机46控制频率合成器52以产生一个在主频率下的信号，控制天线开关50将发射器12与天线30相连，并且打开发射器12以产生一个RF能量的脉冲，从而形成在预定主频率下的第一电磁信号。在步骤204，计算机46控制天线开关50将天线30与接收器14相连，从而使接收器14准备接收在主频率下的第二电磁信号。由接收器14接收的在主频率下的第二电磁信号由计算机46处理(步骤206)，以确定是否信号满足表明标签20的在主频率下的振铃信号的特性，此标准存储在计算机46中。如果对于振铃信号存储的标准由接收的信号满足，计算机46设置一个计数器为整数“1”(标准208)并重新发送在主频率下的第一电磁信号(标准210)。在标准212，计算机46控制频率合成器52以产生一个在第K个预定次级频率下的信号，并控制天线开关50将接收器14与天线30相连，从而使接收器14准备接收在第K个次级频率下的第二电磁信号。由接收器14接收的在次级频率下的第二电磁信号经过处理，以确定是否信号满足预定的振铃特性标准，并且由计算机46储存处理结果(步骤214)。在步骤216，将计数器的当前数值与代表要接收的次级频率的数量的数字“N”进行比较。如果计数器的数值K小于N，过程200在步骤210继续进行。如果计数器的数值K等于N，过程200结束，并报告接收到的次级频率具有预定的振铃特性(步骤218)，而且RFID过程200重新在步骤202开始。
总之，本发明提供了一种用于在一个单独的(主)频率下询问一个谐振标签并通过一个或多个在不同于主频率的频率下谐振的谐振回路接收储存在标签中的信息的系统和方法。因此，本发明提供了一种减小一个EAS系统的错误警报发生率的措施以及一种通过只在单独的(主)频率下发射电磁能量以接收储存在标签中的信息而用于询问一个RFID标签的措施。
本领域的技术人员可以理解，在不背离本发明的保护范围的前提下，可以对以上实施例进行许多修改。因此可以理解，本发明不限于上述公开的具体实施例，而是旨在覆盖由所附权利要求限定的本发明的实质和范围内的各种变化。
权利要求
1.一种用于检测一件物品存在的系统，包括一个用于在一个预定主频率下发射第一电磁信号的发射器；一个安装在物品上用于响应于接收第一电磁信号而产生一个第二电磁信号的谐振标签，第二电磁信号在主频率下和在一个不同于主频率的预定的次级频率下；一个用于接收第二电磁信号的接收器；以及一个连接到接收器的一个输出上的计算机，所述计算机处理接收到的第二电磁信号并当在第二电磁信号中检测到次级频率时产生一个输出信号。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，标签包括一个用于在主频率下谐振的第一谐振回路，以及一个用于在次级频率下谐振的第二谐振回路，第一和第二谐振回路电磁耦合。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，第一电磁信号是调幅脉冲。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，接收器还检测主频率并只有当主频率和次级频率都检测到时产生一个输出信号。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，接收器连续对主频率和次级频率进行调谐。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，主频率和次级频率彼此之间不会调和。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，标签是只包括电感和电容的无源类型。
8.一种用于确定储存在具有不同谐振频率的多个谐振回路中的信息存在的无线频率系统，所述系统包括一个用于在一个预定的主频率下发射一个第一电磁信号的发射器；一个协作关标签，包括多个谐振回路，每个谐振回路在不同的谐振频率的之一下谐振，标签接收第一电磁信号并响应于接收第一电磁信号产生一个第二电磁信号，第二电磁信号包括多个次级频率，每个次级频率对应于多个谐振回路的一个谐振频率；一个用于接收第二电磁信号的接收器；以及一个连接到接收器输出上的计算机，，所述计算机处理接收到的第二电磁信号以检测多个次级频率的存在，并对应于信息产生一个输出。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，标签包括一个第一谐振回路和多个第二谐振回路，多个第二谐振回路中的每一个与第一谐振回路电磁耦合。
10.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，第一电磁信号是调幅脉冲。
11.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，标签是只包括电感和电容的无源类型。
12.一种用于检测一个物品存在的方法，包括以下步骤在物品上安装一个谐振标签；以一个预定的主频率发射一个第一电磁信号；响应于标签接收第一电磁信号产生一个第二电磁信号，第二电磁信号在主频率下以及在一个不同于主频率的预定的次级频率下；接收第二电磁信号；以及处理接收到第二电磁信号并当在第二电磁信号中检测到次级频率时产生一个输出信号。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，第一电磁信号是调幅脉冲。
14.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，还包括检测主频率以及只当主频率和次级频率都被检测到时产生一个输出信号。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，主频率和次级频率被连续检测。
16.一种用于确定储存在具有不同谐振频率的多个谐振回路中的信息存在的方法，所述方法包括以下步骤提供一个包括多个谐振回路的标签；在一个预定的主频率下发射一个预定的电磁信号；在谐振标签中接收第一电磁信号并响应于接收第一电磁信号产生一个第二电磁信号，第二电磁信号包括多个次级频率，每个次级频率对应于多个谐振回路的一个谐振频率；接收第二电磁信号；以及处理接收到第二电磁信号以检测多个次级频率的存在，并对应于信息产生一个输出信号。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，第一电磁信号是调幅脉冲。
全文摘要
本发明公开了一种用于检测一件物品存在的系统。系统包括一个用于在一个预定主频率下发射第一电磁信号的发射器。谐振标签安装在物品上用于响应于接收第一电磁信号而产生一个第二电磁信号。第二电磁信处于主频率下和在一个不同于主频率的预定的次级频率下。系统还包括一个用于接收第二电磁信号的接收器。计算机连接到接收器的一个输出上，用于处理接收到的第二电磁信号并当在第二电磁信号中检测到次级频率时产生一个输出信号。
文档编号H04B1/59GK1427984SQ01809169
公开日2003年7月2日 申请日期2001年5月4日 优先权日2000年5月8日
发明者埃里克·埃克斯坦, 约翰·戴维·帕朗尼诺, 尼梅斯·沙阿 申请人:关卡系统股份有限公司