应答机、尤其RFID应答机、和运行应答机、尤其RFID应答机的方法技术

本发明专利技术涉及一种应答器，其中，形成至少一个由至少一个第一和至少一个第二天线构成的第一列，天线分别按照反向散射的方式设计并运行，并且天线在功能上相互连接，即它们在接收到信号时将信号按照反向散射的方式通过成形的辐射特性反向散射。本发明专利技术还涉及一种用于运行应答器的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】应答机、尤其RFID应答机、和运行应答机、尤其RFID应答机的方法
本专利技术涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的应答机、尤其是RFID应答机。本专利技术还涉及一种根据权利要求10的前序部分所述的用于运行应答机、尤其是运行RFID应答机的方法。
技术介绍
在工业4.0的背景下，人和物体的辨识和定位变得越来越重要，其中，一个重要的方面就是无线模态。通过所谓的射频识别(RFID)系统可以替代从一个标签(应答器)到一个读取器(询问机、阅读器)的信息。这种系统通常由少数几个读取器和许多个标签构成。也可以设想不对称的复杂性，即从读取器到标签的信息交换、或者多节点场景(例如Zigbee技术)、在所有存在的标签与读取器之间的信息交换。除了信息交换以外，遥测信息也是重要的组成部分，以便拓展该系统的工作能力。遥测的基础组成部分是定位和取向确定，它们要分开强调。取向确定在此与姿态确定是相同的意思，并且在不限制普遍性的情况下测量滚转角、俯仰角和偏航角。相反，定位则与位置确定是相同的意思，它是在不限制普遍性的情况下测量高度、宽度和长度或者方位角、仰角和间距。利用能够汇集和传输所述数量的信息的系统，可以实现广泛的应用组合。例如可以转用于物流中的监控并且可以实现随之引起的应用可行性，例如智能储存等等。或者，能够对起重机上的负载进行定位并且确定姿态，以便对其进行最佳调节。利用这种系统可以实现许多其他的应用，在这里对此不再进一步探讨。鉴于一些性能参数，例如通信的鲁棒性、标签与读取器之间的作用距离(衰减与作用距离成比例：衰减～r-4)、标签的功率消耗、设计尺寸、标签的电路复杂度和由此带来的成本，这种系统应(在复杂的环境中)经受住许多的电磁(EM)效应，如多路径反射和阴影效应。多路径扩散是一种严重降低表现的效应。多路径的挑战在于由于多路径扩散而产生的效应。也就是说，一个信号在进行测量的空间内被多次地反射并且多次到达接收器。由来自所有路径的信号的重叠相加得到的总信号重叠成无法解释的总数据流。作用距离、多路径扩散、姿态确定和系统复杂性作为关键表现指数被辨识，其中，它们与信号通信的鲁棒性直接相关。此外，当标签与读取器之间的间距减少到最小间距时，读取器中出现动态问题。已知，由至少一个读取器和至少一个应答器构成总系统。应答器可以相对于读取器被定位，并且/或者实现数据交换。为了使得系统能够鉴于作用距离而进行定位，读取器使用雷达。如果还要评估角度信息，那么考虑MIMO方案，即所谓的MIMO读取器。为了检测尽可能大的空间扇区，使用全向的天线配置。还用到定向的天线配置，其例如提高了作用距离并且在改进分辨率的背景下能够扫描所关注的空间领域。因此，在100mWerip(有效全向辐射功率“equivalentisotropicallyradiatedpower”)时，功率限制大约为24GHzISM频段。通过相应的基带处理来确保通信评估。在此，标签以反向散射(BS)-天线基点调制(Antennenfusspunktmodulation)为基础。常见的反向散射标签的工作方式如下：不是在标签中产生RF载波，而是再次使用在读取器中产生的RF载波，令它进行调制并且受控地被反射。这种辐射尽可能全向地进行，以便与标签的取向无关地在读取器处接收信号。以这种方式能够利用简单的硬件设计实现高效的无线电通信，其中，硬件复杂度转移到读取器上。在标签方面避免了收发机链路。在这种已知系统中，根据天线系统的和频带的设计只能实现有限的无线电通信作用距离和有限的定位，并且对于许多应用来说有局限性。因此，譬如在物流中要以很大的作用距离为前提，才能由基站利用读取器辨识、定位并追踪带有标签的货柜。此外，利用这种系统也不能确定贴有标签的物体的姿态。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种解决方案，其克服了现有技术的缺点。该目的通过一种具有权利要求1所述特征的应答器、尤其是RFID应答器以及通过符合权利要求10所述特征的、用于运行应答器、尤其是RFID应答器的方法来实现。在根据本专利技术的应答器中，设计有至少一个由至少一个第一天线和至少一个第二天线构成的第一列，第一天线和第二天线分别按照反向散射的方式设计并运行，并且第一天线和第二天线在功能上相互连接，从而它们在接收到信号时将信号按照反向散射的方式通过所成形的辐射特性反向散射。在此，在本专利技术的意义内，按照反向散射的方式设计并在功能上连接意味着，例如天线和进行反射的部件形成反向散射元件，该反向散射元件实现反向散射功能。根据本专利技术设置的其他天线在功能上总是如下地运行，即它们也总是实现反向散射功能。在根据本专利技术的用于运行应答器、尤其是RFID应答器的方法中，形成至少一个由至少一个第一天线和至少一个第二天线构成的第一列，第一天线和第二天线分别按照反向散射的方式设计并运行，并且第一天线和第二天线在功能上相互连接，从而它们在接收到信号时以最简单的情况下相同的调制频率以相对于彼此的、尤其是可控的相位偏差将该信号按照反向散射的方式反向散射。通过本专利技术达到的作用距离提高通过根据本专利技术的标签设计得以显著放大。此外，还具有低的硬件复杂度，即尤其是雷达方面的硬件复杂度转变成了反向散射方面的较低的硬件复杂度，并且因此是成本高效的，其中，根据本专利技术聚焦地辐射并且根据本专利技术的具体设计方案提升了方向性，从而因此随着聚焦的提高而直接成比例地提高了作用距离。在此，根据本专利技术的设计方案与所使用的读取器的天线配置无关。结合反向散射式运行，聚焦的应用在接收时和发送时都发挥了这些优势。本专利技术的有利改进方案是从属权利要求的对象。本专利技术的重要可行性和其改进方案是，通过针对性地调谐反向散射-阵列-相位而实现灯塔信号行为的生成。由系统决定，信号反射最大值围绕着阵列进行旋转。通过找到最大值，可以确定反向散射阵列相对于读取器的角度。这可以通过反向散射相位配置与信号反射最大值的直接关联来实现。根据本专利技术的聚焦通过本专利技术的天线配置及其改进方案来实现，因为它们实现了波束成形(Beamforming)。在此，根据本专利技术的标签具有以下灵活性，即，根据对标签的要求，可以构建成被动的、半被动的或者主动的。根据本专利技术，波束成形和由其引起的照射至少在二维空间内实现。通过本专利技术的改进方案可以将其扩展到三维空间。对于二维空间内的解决方案，在第一列上布置至少两个天线，其中，所有天线都加载有相同的调制频率。根据本专利技术，还通过控制天线元件之间的相位来产生具有方向性的专用辐射角。因此，根据本专利技术，在第一和第二天线中分别在最简单的情况下加载相同的调制频率，其中，在第二天线中相对于第一天线产生独有的相位偏差。这通过增加天线元件得以改进，增加天线元件会导致装置的孔径增大并从而不仅提升方向性还扩大作用距离。也可以有区别地选择天线之间的调制频率。由此，波束成形可以以数字形式事后在读取器的信号处理部分中实现。对读取器的这种访问在该设备的数字部分中进行，并且因此仅仅需要软件改变。本专利技术也由以下得以改进，即至少3个天线布置在一个平面中。由此，能够照射一个三维空间，其中，天线在该改进方案中也在最简单的情况下加载有相同的调制频率，并且分别相对彼此具有相位偏差。相位偏差可以根据另一种改进方案来调整，从而能够实现匹配。因此，从天线阵列的局部限定的坐标系出发，可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应答器、尤其是RFID应答机，设计为形成至少一个由至少两个天线构成的第一列，所述天线分别按照反向散射的方式设计并运行，并且所述天线在功能上相互连接，从而所述天线在接收到信号时将信号按照反向散射的方式通过所成形的辐射特性反向散射。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.04.29 DE 102016207424.51.一种应答器、尤其是RFID应答机，设计为形成至少一个由至少两个天线构成的第一列，所述天线分别按照反向散射的方式设计并运行，并且所述天线在功能上相互连接，从而所述天线在接收到信号时将信号按照反向散射的方式通过所成形的辐射特性反向散射。2.根据前述权利要求所述的应答器，其特征在于，按照反向散射的方式设计并运行的所述天线以分别相同的调制频率以相对于彼此的、尤其是可控制的相位偏差将信号反向散射。3.根据前述两个权利要求中任一项所述的应答器，其特征在于，按照反向散射的方式设计并运行的所述天线以分别相同的相位偏差以相对于彼此的、尤其是可控制的调制频率将信号反向散射。4.根据前述权利要求中任一项所述的应答器，其特征在于，按照反向散射的方式在功能上设计并运行的至少一个第三天线在功能和位置上布置为，使得第一天线、第二天线和所述第三天线展开一个面。5.根据前述权利要求中任一项所述的应答器，其特征在于，与所述天线连接有控制装置，所述控制装置尤其至少部分地通过逻辑电路实现。6.根据前述权利要求中任一项所述的应答器，其特征在于，所述控制装置设计为逻辑电路、尤其是可编程的逻辑电路。7.根据前述两个权利要求中任一项所述的应答器，其特征在于，所述控制装置与存储装置在功能上连接。8.根据前述权利要求中任一项所述的应答器，其特征在于，功能上的连接设计为，...

【专利技术属性】
技术研发人员：多米尼克·贝格斯，松克·克里斯托夫·威廉·阿佩尔，安德烈亚斯·泽洛夫，
申请(专利权)人：西门子股份公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE