專利名稱：改進的標識讀取器的制作方法
技術領域：
本發明與一種改進的標識讀取器有關。
背景技術：
本說明書就射頻(RF)標識(ID)讀取器對本發明的使用進行說明。然而可以理解本發明也可用于其他ID讀取器。
RFID讀取器在該技術領域內是眾所周知的。通常，這種設備用于諸如入口控制、動物飼養和動物衛生、庫存控制、過程控制和/或防盜/保安應用之類的情況。
這些讀取器的使用情況通常如下。
一個諸如應答器之類的設備通常通過一個大的交變磁場。這種應答器往往呈現為一張卡的形式。
應答器從這個交變磁場提取能量，反射一個以預定方式編碼的回波信號，使得讀取器可以檢測應答器內存有的一個獨特的唯一代碼。通常，讀取器是也產生磁場的設備。
已經采用若干種調制手段，包括振幅鍵控(ASK)、移頻鍵控(FSK)和相移鍵控(PSK)。此外，還有若干具有不同的比特時間和比特流長度的格式。這些格式導致若干不同的調制手段，要求RFID應答器與為給定調制手段特別設計的讀取器匹配。
這可以引起許多問題。
一個問題是在希望對一個現有的入口控制或者其他類型的采用不同的標識讀取器的系統進行升級時出現的。如果希望增添另外具有不同的調制手段和/或格式的讀取器，那末整個系統必須大動，而不是只添加一些模塊。在這里應該看到，通常會出現改變調制手段，因為客戶想要改變系統的格式，而這會導致改變調制手段。
此外，不同的調制手段不能保證使現有的系統與新系統很容易地相互綜合在一起。例如，可以有一個用于庫存控制的調制手段和另一個用于入口控制的調制手段。這將需要在一個物理區域內用兩個不同的ID設備(諸如控制器、讀取器和卡)。
這樣重疊配置不僅是不經濟，而且還使用戶感到灰心。
重疊配置還涉及必須維持多條RFID成品(讀取器)料線。這可能是不經濟的；特別是每種類型必須保持足夠數量以滿足客戶需要。
所有的參考文獻，包括在本說明書中所提到的任何專利或專利申請，都列為參考予以引用。不承認任何參考文獻構成現有技術。對參考文獻的討論只是引述它們的作者所宣稱的，本申請人保留評論所引用的這些文件的準確性和切合性的權利。可以清楚地看到，雖然在這里參考了若干現有技術的公布內容，但這種參考并不是承認這些文件中的任何文件在新西蘭或任何其他國家形成在該技術領域內的普通常識部分。
本發明的目的是針對這些問題，至少為公眾提供一個有用的選擇。
本發明的其他方面和優點從下面只是以舉例方式給出的說明中可以清楚地看到。
發明內容
按照本發明的一個方面，提供了一種標識讀取器，這種標識讀取器包括能對具有不同調制手段的信號進行解碼的解碼裝置。
按照本發明的另一個方面，提供了一種包括在標識讀取器內的解碼裝置，這種解碼裝置能對具有不同調制手段的信號進行解碼。
本說明書將對標識讀取器為射頻標識讀取器而信號為射頻波段信號進行說明。這不應該看作對本發明的限制。
這種解碼裝置可以檢測ID系統內目前使用的或將來可能使用的任何調制手段。在本發明的優選實施例中，能被解碼的調制手段包括ASK、FSK和PSK調制手段。
雖然可以將若干個各能對一個不同的調制手段解碼的讀取器合并在一起，但就費用、大小和一般使用方便來說這是不實際的。
例如，一種可以實現本發明的方法是通過多個調諧放大器分析輸入信號(從應答器反射的)，用大量解調硬件確定編碼技術，分析各種比特率，比較各種比特流的前同步碼，再對數據解碼。這需要大量的硬件、空間，實現起來很不經濟。
然而，在本發明的優選實施例中，將使用與現有的讀取器中所用的類似的組成部件，但有兩個值得注意的改變。
典型的應答器在本產業中對于電源和時鐘都利用來自讀取器的載波信號。應答器一得到供電，時鐘電路就通過它的含有用于該設備的數據的存儲器使一個計數器計數。然后，用數據以某種方式對輸入信號編碼，將數據發回給讀取器。所有的讀取器都特別構造成對它們的獨特應答器供電和進行讀取，而沒有別的。
在這些讀取器內的一個組成部件是帶通放大器。通常，頻帶很窄，讀取器配置成只讀取它所要接收的在與調制手段相應的一個特定頻率范圍內的信號。
因此，按照本發明的一個方面，提供了一種包括一個頻譜很寬的帶通濾波器的標識讀取器。在一個實施例中，濾波器可以通過的載波或數據頻率約為150Hz至125kHz。這個頻率范圍覆蓋了典型的調制手段的范圍，無論它們是ASK、FSK還是PSK調制。濾波器可以是硬件或軟件，也可以有或沒有一個放大器配合。
放大器設計成在由于線圈的“增益”而信號強度足夠的低頻區具有低的增益。理想上，放大器在線圈效率低的高頻率具有高的增益。
在典型的ID讀取器中有一個微處理器，用來對輸入的比特流解碼和查找同步字符，使它可以讀取數據比特和為了正確起見進行奇偶校驗或CRC校驗。如果這個比特流是可接受的，微處理器就將數據發送給用戶計算機進行進一步分析。
因此，微處理器并不確定哪種調制手段加到了所接收的信號上，它只與預期的調制手段匹配。
在本發明的優選實施例中，配置有一個輔助解碼器，這個輔助解碼器在微處理器查找調制手段內的同步字符前計算正在使用的是哪種調制手段。
這個輔助解碼器可以只是在讀取器的一個現有微處理器內的附加操作軟件。或者，也可以這個解碼器是一個獨立的硬件部分，例如是一個附加的微處理器。
在一個實施例中，調制解碼器/檢測器可以如下面所述那樣工作。
寬頻帶放大器的輸出可以發送給解碼器，解碼器只是測量調制信號的頻率。如果頻率是載波(通常為125kHz)的次諧波，這個應答器或許是一個有效的應答器。
在下面這個表中，給出了確定典型的現有調制手段所用的調制方案的方式。這不應該看作限制，可以設想可以開發出本發明的有些實施例可以解碼的其他類型的調制手段。
微處理器或解碼器僅僅必須判定正在使用的是這些調制手段中的哪種手段，就可以確定數據是曼徹斯特數據、差動雙相數據、改良差動雙相數據或直接數據。然后，解碼器為它賦以1或0的值，通過包括RS232、RS485 Wiegand和ABA接口在內的任何傳送協議發送給用戶的計算機。
可以看到，由于使用一個如上的解碼器，讀取調制方案不同的多種信號只需要極少的附加組成部件。因此，本發明用軟件代替硬件，提供一種可以讀取不同調制手段的信號的緊湊而經濟的讀取器。這使得對現有系統進行升級或綜合一些系統比較容易，因此在一個物理區域內可以使用一些不同的識別設備。
本發明還提供了不必運行巨大的料線，因為只需要庫存一種讀取器而不是多種分別用于不同調制手段的讀取器。
在本發明的有些實施例中可以有基于市場需要的格式按用戶需要設計的讀取器。例如，一個用戶可以用一些適當的接入卡送入他們現有的讀取器中的一個讀取器。于是，申請人可以開發一種按用戶需要設計的格式，用于可以讀取由這些卡提供的所有調制手段的解碼器。
本發明的其他方面從下面結合附圖只是以例子給出的說明中可以清楚看出，在這些附圖中圖1為一個典型的識別系統的總體方框圖；圖2為修改成讀取所有的標準標簽的典型識別系統的總體方框圖；以及圖3為按照本發明設計的識別系統的總體方框圖。
具體實施例方式
圖1示出了一個典型的RFID讀取器。晶體振蕩器1為微處理器提供時鐘，還由分頻器2分頻至通常為125khz的頻率。晶體1可以是電源頻率的任何倍數，在這個例子中為4.00MHz。分頻器2將它32分頻成125kHz。這個信號驅動強電流驅動器3，強電流驅動器3再驅動天線線圈4。線圈4兩端的電壓通常峰峰值從75伏至幾百伏。
峰值檢測器5將執行對在線圈4上產生的載波的AM檢測器檢測。峰值檢測器5的輸出饋入多級帶通放大器6，由它濾除噪聲和放大來自線圈4的小信號。帶通放大器6的放大和濾波的結果是一個干凈的表示來自應答器的數據的信號。這個信號可以是下一級所需要的。下一級7是一個適合所用調制手段的檢測器。這個檢測器產生一個數據比特流，送至微處理器8。
微處理器8對進入的比特流解碼，查找同步字符，因此它可以讀取這些數據比特，并且為了準確起見進行奇偶校驗或CRC校驗。如果這個比特流是可接受的，微處理器8就通過諸如RS-232、RS485或Wiegand 9之類的接口邏輯將這數據發送給用戶的計算機作進一步分析。
圖2示出了一個典型的設計人員在需要一個實際的多種技術讀取器的情況下要做些什么。每種載波和數據協議要有一個獨立的用來放大和解碼的裝置。
晶體振蕩器10產生時鐘，提供給微處理器，還由分頻器11分頻至通常為125kHz的頻率。分頻器11在這個例子中將它32分頻，產生125kHz的頻率。
這個信號驅動電流驅動器12，電流驅動器12再驅動天線線圈13。線圈13兩端的電壓通常峰一峰值從75伏到幾百伏。
每個峰值檢測器或濾波器恢復加在來自線圈13的載波上的信號，這信號經放大后由微處理器19檢驗。例如，如果應答器設計成以除以2的電源頻率發回PSK，第一峰值檢測器或者說濾波器/放大器/相位檢測器14對信號進行檢測或者濾波、放大和濾波，而相位檢測器14每當信號改變相位時給出一個不同的輸出。這個信號由微處理器19接收，受到同步和奇偶校驗或CRC(循環冗余校驗)檢驗。
這種方法是可以的，但是笨拙和低效的。每種數據載波和調制要有一個獨立的解碼器。如果載波是125kHz(f)除以2(f/2)，就要用第一信道14。如果載波是f/4，就要用第二信道15。如果載波是f/8和f/10，就要用第三信道16。如果回波信號是f/16，就對第四信道17的帶通放大器的輸出解碼，因為數據不在載波上。原始數據加載到主電源上并反射給讀取器。如果回波信號如最后一個信道18所示是f/32或f/64，情況也是這樣。
圖3示出了本發明的改進方案。晶體21產生振蕩，這振蕩使微處理器29工作，還由分頻器22分頻。所得到的信號驅動功率放大器23，功率放大器23再驅動天線線圈24。峰值檢測器26檢測到有信號，即應答器25處在線圈24的電磁場內。
峰值檢測器26的輸出饋給一個在較低的頻率(f/16或更低)增益小而在較高的頻率(直到f/2)增益大得多的寬帶帶通放大器27。這個放大器的帶通特性是補償天線在較高的頻率信號回收效率較低所必需的。結果是天線/峰值檢測器/放大器組合在從100Hz到70kHz的整個頻率范圍內有著幾乎平坦的響應。
這是用一個峰值檢測裝置(Carroll等人的“增強的峰值檢測器”(“Enhanced peak detector”，Pat No.5.594.384，1997年1月14日))與一個為編程成判別ASK、FSK和PSK調制的RISC微處理器(Carroll等人的“利用一個單片微處理器和一個天線的電子識別裝置和方法”(“E lectronic Identification Apparatus and MethodUtilizing a Single Chip Microprocessor and an Antenna”，September 13，1994))提供一個輸入信號的具有特殊帶通特性的放大器相連接來實現的。這信息提供給一個第二RISC微處理器或者由第一微處理器使用，將來自標簽的信號解碼成一個比特流，可以通過RS232、RS485、Wiegand或ABA協議提供給外圍設備以進行隨后的解碼。
以上只是以舉例方式對本發明的一些情況進行說明，應該理解在如所附權利要求書給出的本發明的專利保護范圍內可以對這些情況作出各種修改和增添。
權利要求
1.一種標識讀取器，包括能對具有不同調制手段的信號解碼的解碼裝置。
2.如權利要求1所述的標識讀取器，所述標識讀取器對射頻波段的信號進行解碼。
3.如權利要求1或2所述的標識讀取器，能對ASK、FSK和PSK方案中的兩種或更多種調制手段進行解碼。
4.如權利要求1至3中任一項所述的標識讀取器，包括一個頻譜很寬的帶通濾波器。
5.如權利要求4所述的標識讀取器，其中所述帶通放大器可以通過的載波或數據頻率約為150Hz至125kHz。
6.如權利要求4或5所述的標識讀取器，其中所述放大器在低頻率具有低增益而在高頻率具有高增益。
7.如權利要求1至6中任一項所述的標識讀取器，包括一個微處理器，用來對進入的比特流解碼和查找同步字符。
8.如權利要求7所述的標識讀取器，包括一個解碼器，用來在微處理器查找調制手段內的同步字符前計算正在使用的是哪種調制手段。
9.如權利要求1至8中任一項所述的標識讀取器，其中調制信號對載波信號的次諧波的值確定需解碼的是哪種調制手段。
10.一種解碼裝置，用于如在權利要求1至9的任一項所述的標識讀取器。
11.一種標識讀取器，實質上如在這里結合附圖所說明的和如附圖所示的。
12.一種解碼裝置，實質上如在這里結合附圖所說明的和如附圖所示的。
全文摘要
本發明提出了一種標識讀取器，包括能對具有不同調制手段的信號進行解碼的解碼裝置。
文檔編號G06K7/10GK1488118SQ01822323
公開日2004年4月7日 申請日期2001年12月12日 優先權日2000年12月22日
發明者加里·湯馬斯·卡羅爾, 休·多納爾·奧伯恩, 詹姆斯·多納爾德·波利, 多納爾德 波利, 加里 湯馬斯 卡羅爾, 納爾 奧伯恩 申請人:加拉格爾集團有限公司