确定调制的反向散射通信系统中应答器方向的方法和设备技术方案

公开了一种用于确定应答器的方向的方法和系统。该方法和系统包括发送（Ｒ）第一信号给希望与应答器通信的区域；从第一信号产生希望的第二信号；经由第一（Ｒ）和第二天线（Ｂ）接收第二信号，从经由第一和第二天线接收的第二信号形成差信号（２０１）；通过把经由第一天线接收的第二信号与经由第三天线接收的第二信号相加来形成第三信号；对差信号进行延迟；并且将延迟的差信号的第一极性与第三信号的第二极性进行比较（２１２）。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及射频识别(RFID)阅读器和应答器，特别地涉及在调制的反向散射通信系统中能够确定相对于阅读器的应答器的移动的方向的RFID阅读器。
技术介绍
在自动识别行业，RFID应答器的使用已作为一种跟踪有关RFID应答器所附着的物体的数据的方法得到显著地发展。一个RFID应答器通常包括一个可以存贮数字信息的半导体存储器。用于与RFID应答器通信的一种已知的技术称为“反向散射调制”，其中RFID应答器通过调制他们的天线的匹配阻抗以反映由RFID阅读器产生的电磁场的变化的量来发送存贮的数据。这种通信技术的一个优点是RFID应答器能够独立于激励电磁场的频率工作，结果，阅读器可以工作在多个频率上从而避免了射频(RF)干扰，例如使用跳频扩频调制技术。RFID应答器可以从激励电磁场中提取他们的能量，从而去除了需要一个单独的电源。在许多的应用中，希望RFID阅读器从RFID应答器获得除了存贮的数据外的位置和方向信息。典型地，RFID应答器和阅读器之间的相对位置的确定已由系统的灵敏度和天线的方向图一起决定。例如，合适增益方向图的天线被用来提供对单一的业务航线的覆盖以便询问器能够与在那个航线而不是别的航线上的车辆上的RFID应答器建立通信。这种类似的技术已被成功地用于其中最多一个携带应答器的物体物理上位于阅读器天线的覆盖区内的系统中。然而，当几个应答器位于阅读器天线的覆盖区中时，会出现模糊问题。对于这样的情况，必须从物理上确定哪个应答器已建立与阅读器的通信，或者作为选择地，相对于阅读器的位置和方向应答器是什么位置。有许多已知的技术使用天线阵列和测量由应答器发射的信号强度或波的到达方向从而确定从一单个位置到应答器的方向。Hane(U.S.专利号4,728,955)描述了运用一个天线阵列定位一个调制的反向散射的应答器的一种这样的技术。应答器产生一个包含副载波调制的单边带抑制的载波调制的反向散射信号。到达的方向通过测量几个天线中的每一个中的信号的相位和根据测量的相位计算到达的方向来确定。该技术的一个明显的缺陷是它是复杂的、麻烦的并且依靠精细地保持放大器和检测器的线性。而且，Hane技术包括测量相位角和运用计算机去计算应答器的方向，并且这样不适合于运用限幅放大器的接收机，例如由Koelle et.al.(U.S.专利号4,739,328)所示的那些。限幅放大器去除了对于使用Hane技术精确地确定位置是必要的详细的相位信息。限幅放大器的输出只提供信号是在参考相位的0±90°(即同相)还是在参考相位的180±90°(即反相)的信息。所有详细的相位信息因此在限幅放大器中是丢失的。更特别地，Hane技术不适合于使用与单边带技术对立的微波载波的直接调制的调制的反向散射系统。这是因为在Hane中，混频器的输出对于不能产生单边带抑制的载波信号的应答器呈现相对应答器位置的“正交零信号”。Koelle et.al.通过在与应答器通信的阅读器中运用多信道接收机和限幅放大器来去除“正交零信号”效应。这样，Hane技术对于由Koelle et.al.公开的类型的应答器不能提供方向信息，即使考虑到使用限幅放大器，把Hane中的混频器用Koelle et.al.的多信道零差接收机代替。另一个方向定位系统由Koelle et.al.(美国专利5,510,795)公开。根据Koelle et.al.，方向定位系统测量一个应答器是朝着还是远离阅读器移动。如果一个应答器移动经过阅读器，那么方向定位系统将提供一个应答器的移动在阅读器的方向上何时是零的指示。除非应答器的路径被限制(例如，安装在轨道上的一个物体上)，系统不能够被用来确定应答器的方向。同样地，如果阅读器的天线以搜索模式旋转，那么系统不能被用来确定应答器的方向，原因是应答器和阅读器之间的距离在那种情况下不能改变。同时还能确定使用一种双静态零差的无线系统的应答器的位置，其中发射天线和接收天线被分开一段相对于微波波长相当大的距离。这样一种排列在R.J.King的“微波零差系统”(MicrowaveHomodyne System)，pp.206-216(1978)中作了描述。在阅读器系统的发射和接收天线的增益图相交叉的地方，发生与应答器的通信。这种交叉定义了可能与应答器通信的空间的范围。这样的一个系统对紧凑的，手持式的阅读器没有用，也不能用来确定如果几个应答器位于一个通信区间时的一个特定的应答器的位置。其它的方向定位技术被用来确定一个传统的雷达目标的方向。一种被称为“同时扫掠域“单脉冲”的方法在M.I.Skolnik的“雷达系统入门(Introduction to Radar System)pp.175-184(McGraw-Hill1962)中作了描述。根据这种方法，形成和、差波束的配置好的或接近地隔开的天线使用相位和/或幅度检测器来精确地确定何时雷达波束扫过一个远程目标。该方法的一个缺点是当它靠近产生的信号比应答器产生的信号强的其它的散射体时，它不能被用来确定一个反向散射应答器的方向。另外地，由于提供要求的覆盖范围的需要，阅读器天线的典型的天线方向图是相对低增益的(例如6到15dBi)。如果使用了低增益的天线组件，用于产生两个波束以形成和、差波束的偏置注入技术导致差波束具有非常小的增益，这对RFID应用是不可用的。这样，用于传统的雷达系统中的正常的方向定位技术不适用于调制的反向散射系统。相应地，希望确定在使用限幅放大器实现信号的放大的反向散射通信系统中从阅读器到应答器的方向。
技术实现思路
本专利技术公开了用来确定在调制的反向散射通信系统中的应答器的方向的方法和系统。更特别地，这样的系统和方法使用至少两个天线来接收来自应答器的散射或调制的信号，例如一个RF ID反向散射标记。一个附加的天线被用作确定应答器的方向的一个参考，并且同时被用于发射信号给应答器，信号之后变成调制的或散射的。在两个天线上接收的信号被用来形成一个差信号。由于通过两个天线接收信号会有产生了信号的两个不同的版本(即不同相位)的效应，将天线的输出相减将产生不会是零值的一个差信号。这个差信号被延迟90度。延迟的信号的极性与由参考天线接收的散射的或调制的信号的极性进行比较来确定应答器相对于参考天线的方向。本专利技术的第一个目的是提供一种简单但准确的用于确定应答器相对于参考天线的方向的方案。本专利技术的另一个目的是提供用于实现本专利技术的方法的一个简单的电路。本专利技术的还有一个目的是能够使得公开的系统和方法用于使用限幅放大器的反向散射标记接收机中。附图说明图1是表示根据本专利技术的一个三天线方向定位系统的排列的图形；图2是包括一个双静态的天线阵列的方向定位系统的示例性原理图；图3是示意来自双静态的天线阵列的差信道信号的图形；和图4是表示根据本专利技术的一个三天线方向定位系统的排列的另一 具体实施例方式现在参考附图，其中相同的附图标记自始自终被用于相同的组件，在图1中所示，天线R发射一个信号到希望与应答器通信的区域。信号被应答器调制和散射并且被天线R，A和B接收。第一个多信道零差接收机可被连到天线R以提供通信到应答器或来自应答器的通信的链路(未示出)。一个微波合并器(图2中的组件201)通过形成天线A和天线B之间的差信号，被用来提供第二信道。差信号被延迟90°本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于确定应答器的方向的方法，包含：发送第一信号给希望与应答器通信的一个区域；从第一信号产生第二信号；经由第一、第二和第三天线接收第二信号；从经由第一、第二天线接收的第二信号形成一个差信号；对差信号进行延迟；并且将 延迟的差信号的第一极性与经由第三天线接收的第二信号的第二极性进行比较。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：杰雷米兰德特，
申请(专利权)人：TC许可有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]