用于重疊物體的rfid設備和方法

專利名稱：：用于重疊物體的rfid設備和方法
技術領域：
：本發明屬于射頻識別(RFID)設備領域。相關領域說明射頻識別(RFID)標簽和簽條(本文統稱為“設備”)被廣泛用于關聯物體與識別碼或其它信息。例如，RFID標簽用于與汽車內安全鎖結合、用于建筑物門禁控制和用于跟蹤庫存和包裹。RFID設備一般具有天線和模擬和/或數字電子元件的組合，其可以包括例如通信電子元件、數據存儲器和控制邏輯。如上所述，RFID設備一般歸類于簽條或標簽。RFID標簽是直接粘附到物體上的RFID設備或具有以另外的方式直接附到物體上的表面的RFID設備。相反，RFID簽條通過其它方式固定在物體上，例如通過使用塑料緊固件、繩子或其它緊固方式。在使用RFID設備時一個可能的問題是，當設備一起靠近時，設備可能不期望地彼此相互作用。應該理解，減小或消除這種影響可能是期望的。
發明內容根據本發明的一個方面，在重疊物體上的不同重疊射頻識別(RFID)設備具有不同的天線配置。不同的天線配置減小RFID設備之間的近場相互作用，同時保持RFID設備的遠場可讀性。根據本發明的另一方面，識別多個物體的方法包括以下步驟將各自的RFID設備放置在物體上；和以重疊配置對齊物體。這種對齊使RFID設備相互重疊。相鄰的重疊的RFID設備具有相互不同的天線配置。根據本發明的又一方面，RFID設備網或片包括多個RFID設備。每個RFID設備在相同的相對天線位置(location)處具有天線接收位置(antenna-receivingposition)。鄰近的RFID設備包括不同的天線配置，每個天線配置都基本上占滿天線接收位置。根據本發明的又一方面，一個物體組包括多個互相重疊的物體。所述物體各自具有與物體機械連接的射頻識別(RFID)設備。所述RFID設備互相重疊。至少一些RFID設備與其它RFID設備相比具有不同的天線配置。為完成前述和相關結果，本發明包括在下文中充分描述并在權利要求書中特別指出的特征。以下描述和附圖詳細闡明本發明的一些示例性實施方式。但是，這些實施方式僅表示了其中使用了本發明的原理的多種方式中的少數實施方式。當結合附圖考慮時，通過以下詳細的本發明的描述，本發明的其它目的、優勢和新特征將變得顯而易見。附圖簡述在所述附圖中，沒有必要按照比例圖1是依據本發明的實施方式的、帶有重疊RFID設備的一堆重疊物體的正交視圖；圖2是圖1堆疊物體中的一個的頂視圖；圖3是在圖1堆疊物體上的一個RFID設備的部分的頂視圖4是圖3中的RFID設備的分解剖面圖；圖5是圖1堆疊物體上一個RFID設備的部分的頂視圖，所述RFID設備是其天線配置為圖3的RFID設備的天線配置的鏡像的RFID設備；圖6是圖1堆疊物體上一個RFID設備的部分的頂視圖，所述RFID設備是其天線配置為圖3的RFID設備的天線配置的旋轉形式的RFID設備；圖7是圖1堆疊物體上一個RFID設備的另一可能天線配置的頂視圖；圖8是圖1堆疊物體上一個RFID設備的又一可能天線配置的頂視圖；圖9示意性地闡述了用于依據本發明的實施方式的重疊設備的各種RFID設備的磁場和電場位置；圖10是圖1堆疊物體上一個RFID設備的另一可能天線配置的頂視圖；圖11是圖1堆疊物體上一個RFID設備的又一可能天線配置的頂視圖；圖12是圖1堆疊物體上一個RFID設備的又一可能天線配置的頂視圖；圖13是依據本發明的實施方式的RFID設備的網或片的平面圖；和圖14是制備圖13的網或片的系統和方法的示意圖。發明詳述通過使重疊RFID設備具有不同天線配置，重疊的物體上的重疊的射頻識別(RFID)設備——如堆疊服裝上的RFID標簽——的可讀性被提高。每一對最靠近或相鄰的重疊的RFID設備可以具有各自不同的天線配置。各自不同的天線配置可以是彼此的鏡像，或可以具有相同形狀，在二者之間相對旋轉。不同天線配置可以基本占滿天線接收部分，所述天線接收部分位于每個RFID設備內相同的相對位置(location)，天線接收部分覆蓋RFID設備的大部分區域。不同天線配置的饋電點——用于接收耦合到天線配置的帶狀物(耦合帶，strap)或插件一一可以在相同的相對位置(location)。天線配置可以是環槽(loop-slot)配置或其它合適的配置。通過改變RFID設備的天線配置，與RFID設備的通信被增強，因為設備的彼此干擾減小。圖1顯示在其上具有各自的射頻識別(RFID)設備14a_14d的物體12a_12d的堆10。圖2顯示單個物體12，物體12a-12d中之一，其RFID設備14，RFID設備14a_14d之一。圖3和4進一步顯示關于RFID設備14的詳細數據。物體12a_12d可以是多種物體的任一種，例如各種服裝、包裝和容器。物體12a-12d的尺寸和形狀都可以基本相同。物體12a-12d形成堆10，在這個意義上，物體12a-12d互相重疊，例如物體12a_12d彼此對齊以便物體12a-12d基本上完全彼此重疊。此處所用術語“重疊”，指物體12a-12d中一個物體在其它的物體12a-12d中另一物體的上面或下面，在由物體12a-12d個體的整個形狀的主要表面的垂直投影所限定的空間內。更特別地，重疊可以指覆蓋主要表面的至少一部分。例如，不同尺寸物品可互相重疊，但物品各自的RFID設備仍然互相重疊。本處所用術語“堆疊”指其中基本相同尺寸的物品基本排列整齊重疊或其中基本相同尺寸的物品堆積起來并且物品的RFID設備互相重疊的情況。盡管物體12a-12d被顯示為垂直重疊或堆疊，但是可以理解，如本處所用的術語，重疊和堆疊可以是水平或以任何其它方向，或稍微張開為不整齊的堆疊或重疊配置。在示例性實施方式中，RFID設備14a_14d可以是標簽或簽條，并且可以在尺寸和形狀上基本彼此相同。RFID設備14a-14d在物體12a_12d之上或之內的各自位置16a_16d與物體12a-12d機械連接。位置16a-16d可以都是物體12a_12b上基本相同的相對位置(location)。即，相對于物體12a_12d上一些常用參考位置，如物體12a_12d的角部，或物體12a-12d的中心或表面中心，位置16a-16d可以基本上相同。應該理解，位置16a_16d也可以在物品(item)上變化但設備14a-14d將仍然彼此重疊成堆。因此，隨著物體12a_12d彼此重疊并整齊排列(堆疊)，RFID設備14a-14d也可以基本完全彼此重疊并整齊排列。如以下所更詳細解釋的，一些RFID設備14a-14d與其它RFID設備14a_14d相比具有不同的配置，這允許它們在重疊物體12a-12d的堆10中重疊時具有更好的性能。圖4顯示RFID設備14的層的一個可能配置。所顯示的層是RFID標簽層，但將會理解的是，其它層和簽條配置是可能的。RFID設備14在襯底22之上具有天線配置20。襯底22可以是用于接收天線配置的多種合適的材料的任一種，如合適的聚合物材料和紙。天線配置20可以是多種已知天線配置的任一種。環槽配置，如圖3中所示，是用于RFID設備的天線的一種可能配置。其它可能的配置包括環狀天線、偶極子天線(dipoleantenna)、縫隙天線和前述類型的組合。不同RFID設備14a_14d的天線配置20可以處于RFID設備14a_14d上相同的相對位置。不同RFID設備14a-14d的天線配置20可以基本占滿所述設備14a_14d的天線接收位置。插件或帶狀物26包括芯片或集成電路28和導電引線(conductivelead)30。導電引線30電耦合至芯片28，如通過芯片28底部上的導電接觸。導電引線30被用于在天線配置20的饋電點32處將芯片28電耦合至天線配置20。所述電耦合可以通過芯片28和天線配置22之間的直接導電路徑進行。可選地，部分電耦合可以包括間接耦合，如通過電容耦合或磁性耦合(或者磁性耦合與電容耦合的組合)。插件或帶狀物26可以具有另外的結構，例如具有支撐導電引線30的插件襯底。插件26可以通過使用合適的導電或非導電粘合劑附連至天線配置20。附連可以是面向上(face-up)模式，其中芯片28遠離天線配置20，如圖4中所示。可選地，插件26可以以面向下的配置附連，其中芯片28附連至面向天線配置20的導電引線30的表面。可印制的覆蓋層36覆在插件26和天線配置20上。覆蓋層可以具有薄部分40，其位于覆蓋層36覆在插件26之上的地方。可以通過割削覆蓋層36的材料以除去材料并因此減少厚度來形成薄部分40。可選地，可以通過局部擠壓覆蓋層36的材料、砑光(calendaring)材料以減少其厚度來形成薄部分40。覆蓋層36可以是許多印制材料如紙。插件26可以位于RFID設備14之上，以使插件26遠離其中覆蓋層36被印制的覆蓋層36的區域設置。這在圖2中闡述，其顯示了印制的物質42，其遠離而不覆蓋RFID設備14的插件26而設置。將會理解，其它層和/或涂層可以被添加在覆蓋層36之上或之下。例如，涂層或另外的層可以被用于阻止水或其它污染物觸及天線20和插件26。通過使用粘合劑或其它合適的附連機構，覆蓋層36可以被附連至襯底22。襯底22的底部表面覆蓋有粘合劑層44。剝離層(releaselayer)46被用于在使用RFID設備10之前覆蓋粘合劑層44。粘合劑44可以是各種合適粘合劑中的多種，如壓敏粘合劑、溫度活化粘合劑(temperature-activatedadhesive)或可再潤濕粘合劑(rewettableadhesive)。可以在將RFID設備14粘附至物體12之前除去剝離層46。RFID設備14a_14d的至少一些與其它RFID設備相比具有不同的天線配置。這么做是為了減少重疊的RFID設備14a-14d之間的近場相互作用。因為RFID設備14a_14d在堆10中彼此重疊，所以RFID設備14a-14d在近場內彼此互相作用。如果所有的RFID設備14a-14d是相同的，則設備14a-14d之間的近場相互作用會相對地強。可以通過變動一些RFID設備14a-14d的天線配置20上的高磁場點和高電場點的相對位置來減少設備14a-14d之間的該近場相互作用。這樣做時保持所有RFID設備14a_14d相似(或者至少可接受的)的遠場性能是期望的。此外，具有用于放置每個RFID設備14a-14d的插件26的常規安裝位置是期望的。具有常規安裝位置有利于RFID設備14a-14d的制造，并為薄的覆蓋層部分40，或任何泵或由于設備插件或帶狀物26的存在而引起的RFID設備14a_14d內的其它不規則物，提供一致的相對位置。術語“遠場”與更接近天線的“近場”相對比使用。兩個術語均描述天線(或任何其它的電磁輻射源)周圍的場。在三個區域模式中，遠場是其中Maxwell方程中的主項為與Ι/r成比例的那些所處的地方，其中r是距離天線(或其它輻射源)的距離。近場包括電抗性場(反應場，reactivefield)或Fresnel區，其中主項與Ι/r3成比例；以及近輻射場或過渡區，其中主項與Ι/r2成比例。近場和遠場之間的邊界常常取為(并被本文考慮為)距天線的距離等于λ/2π，其中λ是天線發射的輻射的波長。關于近場和遠場之間的邊界的進一步細節可參見Capps，Charles，“Nearfieldorfarfield？，11EDN，August16，2001，于www,edn.com/contents/imaRes/150828.pdf可得。“鄰近效應耦合(Proximitycoupling)”或“鄰近場耦合(proximityfieldcoupling)發生在超出近場耦合、超出電抗性近場和輻射近場的范圍，包括更遠區域，其中足夠能量可以經分布的讀取結構被轉移至操作簽條。如同以上所指出的，近場和遠場之間的邊界常取為聚天線的距離等于λ/2π，其中λ是天線發射的輻射的波長。但是，應該意識到，足夠的能量可用于操作RFID設備，所述RFID設備被設計為根據分布的天線設計和經過耦合器的功率輸入通過磁場或電場耦合而在遠大于此的范圍進行耦合。通常理解的是，其中電力(通電，powering)經最初單個場分量，保留有利的近場耦合特征的區域有可能離讀取系統近似1個波長之外。因此，鄰近效應耦合可以被定義為發射能量離讀取系統超出約1個波長的范圍遠。盡管如本文定義的鄰近區域超出如以上所定義的近場區域之外，術語“遠場”將在本文使用數次，指這樣的區域超出鄰近效應耦合發生的鄰近區域的區域。因此，如本文所用的“遠場”因而可以指，超出近場或超出鄰近場(鄰近場包括近場區域但比近場區域超出更遠)。圖5顯示RFID設備14‘，其具有天線20‘，所述天線是RFID設備14(圖3)的天線配置20的鏡像。RFID設備14'具有饋電點32'，所述饋電點與RFID設備14的饋電點32在相同的相對位置。因此RFID設備14和14'的插件26和26'可以被放置在設備上相同的相對位置，盡管兩個設備14和14'的天線配置是不同的。使用鏡像天線配置20和20'為電場和/或磁場高值“熱點”提供了不同路線的場所。相對于具有相同天線配置的重疊設備的情形，當其重疊時，這減少了設備14和14'之間的相互作用。圖6顯示另一可選的天線配置，天線配置20"與天線配置20相同，但旋轉180°。天線配置20"的饋電點32"可以處于RFID設備14和14'(圖3和5)的相應饋電點32和32'相同的相對位置。可以理解，RFID設備14"可以與RFID設備14的僅僅旋轉不同。依賴于設備14和14"放置在物體12上時的方位，設備14和14"其上可以具有印制的材料。僅是整個RFID設備14的旋轉可以導致印制材料的顛倒。圖7顯示帶有天線60的RFID設備54，所述天線在配置上完全不同于RFID設備14(圖3)的天線配置20。設備54的插件66在饋電點72處被耦合至天線60，所述饋電點72可以與RFID設備14的饋電點32的相對位置相對應。圖8顯示帶有天線80的又一配置的RFID設備74。設備74的插件86在饋電點92處被耦合至天線80，所述饋電點92可以具有與饋電點32和72相同的相對位置。圖9示意性地顯示了通過操作三個連續重疊的RFID設備14a、14b和14c所建立的場。RFID設備14a、14b和14c的近場磁場回路94a、94b和94c處于不同的位置。RFID設備14a、14b和14c的近場電場的高點96a、96b和96c也可以處于不同的位置。但是，高點96a、96b和96c的不同位置可能對RFID設備14a、14b和14c的遠場可讀性沒有任何實質上的影響。即，RFID設備14a、14b和14c的近場電場行為的位置變化的影響可以是微弱的(insubstantial)。但是，磁場回路94a、94b和94c位置的不同可以顯著減少RFID設備14a、14b和14c之間的不期望的近場相互作用。現在參考圖10，RFID設備114包括具有芯片128的插件或帶狀物126，所述芯片與天線配置120耦合，天線配置120包括天線中心部分122和多個天線終端部分124和125。天線終端部分124和125被耦合至芯片128的不同輸入端(input)，并且可以被同時用于涉及RFID設備114的通信。天線終端部分124和125每個可以具有不同的配置，并且相應放置的不同RFID設備的終端部分可以具有不同的配置。示于圖11和12的RFID設備114'和114"具有可選的天線配置120'和120"，來自其的不同的終端部分124'和124"用于設備114的終端部分124。終端部分125'和125"可以與終端部分125的配置相同或不同。此外，天線中心部分122'和122"的配置可以與天線中心部分122的配置不同。例如，天線中心部分122'和122"的一個或兩個可以是天線中心部分122的鏡像。為了減少近場相互作用，鄰近設備在天線終端部分或天線中心部分之一中具有不同的配置可能是足夠的。在闡述的實施方式中，有十八個可能的天線配置，每個天線終端部分有三個獨立的配置，天線中心部分有兩個配置。大量可能的配置減少了隨機選擇的鄰近設備彼此之間不期望的近場相互作用的機會。將會理解的是，可以利用較多或較少數量的天線可能的天線配置。示于圖3和5-12中的具有各種天線配置的RFID設備可以在網或片200上形成，如圖13所示。來自網或片200的RFID設備14a_14d可以被挑出(singulated)，如通過切削與網或片200物理地分離，并與連續物體12(圖1)機械耦合，然后其被堆疊以形成堆10(圖1)。網或片100可以被配置以使連續的RFID設備14a-14d具有不相同的天線配置。網或片200的鄰近設備的天線配置可以是彼此的鏡像，可以相對于彼此旋轉，或者在天線配置中可以具有其它非鏡像和非旋轉差異。在連續的重疊物體上使用不同的天線配置和連續的RFID設備可以減少RFID設備間的不期望的近場相互作用。減少這些近場相互作用可以提高遠場中的RFID設備的可讀性。圖14闡述了形成RFID設備的網200的卷對卷(roll-to-roll)方法。網絡200始于供應輥204。使用天線形成設備如打印機210將天線沉積在網200上。然后使用安放設備214將插件26放置在天線20的饋電點。可以從插件網220放置插件26。最后，網200將卷到(woundup)卷繞輥(take-uproll)224上。盡管已參考某些優選的實施方式(一個或多個)顯示和描述了本發明，但是明顯的是，本領域技術人員在閱讀并理解了本說明和附圖后將會想到等同物變更和改進。特別是關于由以上描述的元件(部件，組件，設備，布置等)所履行的各種功能，除非另外指明，用于描述這些元件的術語(包括參考“裝置(means)”)意圖相應于履行上述元件的具體功能的任何元件(即功能上等同)，即使在結構上不等同于所公開的結構——其履行本文闡述的本發明示例性實施方式(一個或多個)的功能。此外，當本發明的特定特征可以僅參考幾個闡述的實施方式中的一個或多個作如上描述，這樣的特征可以與其它實施方式的一個或多個其它特征結合，如可以期望用于和有利于任何給定的或特定的應用。權利要求1.識別多個物體的方法，其中所述方法包括將各自的射頻識別(RFID)設備放置在所述物體上；和使重疊配置中的所述物體對齊(以重疊配置對齊所述物體？？)；其中所述對齊使所述RFID設備相互重疊；和其中相鄰的重疊的RFID設備具有彼此不同的天線配置。2.根據權利要求1所述的方法，其中所述對齊包括使所述物體彼此堆疊。3.根據權利要求1所述的方法，其中所述放置包括將所述RFID設備放置在所有物體上的相同的相對位置。4.根據權利要求1所述的方法，其中所有所述RFID設備對于它們各自的天線配置具有相同的相對天線位置。5.根據權利要求1所述的方法，其中對于將所述RFID設備的插件耦合至所述天線配置的饋電點，所有所述天線配置具有相同的相對饋電點位置。6.根據權利要求1所述的方法，其中所述不同的天線配置基本上是彼此的鏡像。7.根據權利要求1所述的方法，其中所述不同的天線配置之一是所述不同的天線配置中的另一個的旋轉形式。8.根據權利要求1所述的方法，其中所述不同的天線配置之一既不是所述不同的天線配置中的另一個的旋轉形式，也不是所述不同的天線配置中的另一個的鏡像形式。9.根據權利要求1所述的方法，其中所述放置包括從RFID設備的網或片取走所述RFID設備。10.根據權利要求9所述的方法，其中所述網或片上的鄰近的RFID設備具有所述不同的天線配置。11.射頻識別(RFID)設備網或片，其包括多個RFID設備；其中每個所述RFID設備在相同的相對位置處具有天線接收位置；和其中鄰近的所述RFID設備包括不同的天線配置，每個天線配置基本上占滿所述天線接收位置。12.根據權利要求11所述網或片，其中對于將所述RFID設備的插件耦合至所述天線配置的饋電點，所有的所述天線配置具有相同的相對饋電點位置。13.根據權利要求11所述網或片，其中所述不同的天線配置基本上是彼此的鏡像。14.根據權利要求11所述網或片，其中所述不同的天線配置中的一個是所述不同的天線配置中的另一個的旋轉形式。15.根據權利要求11所述網或片，其中所述不同的天線配置中的一個既不是所述不同的天線配置中的另一個的旋轉形式，也不是所述不同的天線配置中的另一個的鏡像形式。16.根據權利要求11所述網或片，其中所述RFID設備包括與各自的天線配置耦合的各自的芯片；其中每個所述天線配置包括與所述芯片的各自輸入端耦合的多個天線終端部分；和其中所述不同的終端部分在至少一個所述終端部分的配置上彼此不同。17.一個物體組，其包括多個互相重疊的物體；其中所述物體具有與所述物體機械耦合的各自的射頻識別(RFID)設備；其中所述RFID設備互相重疊；和其中至少一些所述RFID設備與其它所述RFID設備相比具有不同的天線配置。18.根據權利要求17所述的組，其中所述物體被堆疊，在其重疊中基本上對齊。19.根據權利要求18所述的組，其中所述RFID設備被堆疊，在其重疊中基本上對齊。20.根據權利要求17所述的組，其中對于將所述RFID設備的插件耦合至所述天線配置的饋電點，所有的所述天線配置具有相同的相對饋電點位置。全文摘要通過使重疊RFID設備具有不同天線配置，提高重疊的物體上的重疊的射頻識別(RFID)設備——如堆疊服裝上的RFID標簽——的可讀性。每一對最靠近的重疊的RFID設備可以具有各自不同的天線配置。各自不同的天線配置可以是彼此的鏡像，或可以具有相同形狀，二者間相對旋轉。不同天線配置可以基本占滿天線接收部分，所述天線接收部分位于每個RFID設備內相同的相對位置，天線接收部分覆蓋RFID設備的大部分區域。不同天線配置的饋電點——用于接收耦合至天線配置的帶狀物或插件——可以在相同的相對位置。文檔編號G06K19/077GK101999130SQ200980112336公開日2011年3月30日申請日期2009年2月2日優先權日2008年2月8日發明者I·J·福斯特申請人:艾利丹尼森公司