Мультичастотная радиометка резонансного типа

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к конструкции радиометки с многоэлементной антенной. Радиометка содержит многоэлементную антенну, выполненную в виде нанесенных на диэлектрическую подложку коаксиальных колец из электропроводящего материала. Каждое кольцо при облучении сигналом мультичастотного генератора в радиодиапазоне отражает сигнал с наибольшей амплитудой на резонансной частоте. Подложка выполнена из материала с низкой диэлектрической проницаемостью. Элементы антенны выполняют методом печати. Техническим результатом является упрощение конструкции, удешевление в производстве и обеспечение возможности хранения и передачи значительного объема информации. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к области радиотехники, а более конкретно к конструкции радиометок, и может быть использовано при изготовлении и применении идентификационных меток, работающих в радиодиапазоне (RFID).

Во второй половине XX наблюдалась активизация исследований в области создания миниатюрных систем идентификации объектов, на которых размещались интегральные схемы (микрочипы) и встроенные передатчики. Некоторые передатчики имели автономное питание (активные RFID), другие запитывались от энергии принятого сигнала, что позволяло обходиться без громоздких батарей (пассивные RFID). На практике, для считывания информации с чипа достаточно поднести к нему на определенное расстояние (от сантиметров до нескольких метров) активный сканер.

По данным: исследовательской фирмы VDC, на сегодняшний день общий объем продаж и услуг RFID превышает 2 млрд долларов. При этом радиометки применяются как в торговле товарами, так и в других областях, например в удостоверениях личности и даже в средствах защиты банкнот.

Из уровня техники известны многочисленные конструкции RFID. В частности, можно упомянуть решение, описанное в патенте США №7619530 [1]. Это решение предусматривает выполнение радиометки в виде малогабаритной антенны в виде диполя и микрочипа с идентификационными данными.

В другом решении (см. патент США №7605706) [2] основное внимание уделяется конструкции антенны, при этом одну из частей такой антенны выполняет металлическая поверхность объекта, к которому прикрепляют радиометку.

Еще одно опубликованное решение (см. патент США №7604178) [3] предлагает способ активации радиометки.

Общим недостатком решений-аналогов является обязательное наличие в составе радиометки микрочипа, что усложняет конструкцию радиометки и повышает ее стоимость.

Более перспективными представляются пассивные радиометки, не содержащие в своем составе микрочипа. Примером может служить решение, предложенное в патенте США №7498940 [4], где используется антенна, состоящая из набора элементов, отражающих считывающий сигнал в определенном направлении и с определенной поляризацией, что позволяет считывать несколько бит информации, идентифицирующей объект.

Наиболее близким по замыслу к заявляемому изобретению является решение, описанное в патенте США №7460014 [5], где также используется антенна, состоящая из набора элементов, отражающих считывающий сигнал в определенном направлении и с определенными фазовыми характеристиками, что позволяет считывать несколько бит информации, идентифицирующей объект. Основным недостатком двух последних решений является сложная конфигурация антенны и ограниченный объем передаваемой информации, затрудняющей использование таких радиометок на объектах, выпускаемых массовым тиражом.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, состоит в разработке простой по конструкции, дешевой в производстве радиометки, позволяющей хранить и передавать значительный объем информации.

Технический результат достигается за счет разработки радиометки, содержащей многоэлементную антенну, отличительным признаком которой является то, что антенна выполнена в виде нанесенных на диэлектрическую подложку коаксиальных колец из электропроводящего материала, каждое из которых при облучении мультичастотным генератором в радиодиапазоне отражает сигнал с наибольшей амплитудой на резонансной частоте.

Таким образом, считываемый отраженный широкополосный сигнал проявляет картину с определенным набором разнесенных на определенное расстояние резонансных пиков амплитуды, характеризующих конкретную радиометку, имеющую лишь ей присущее сочетание коаксиальных кольцевых антенных элементов. Подобный подход позволяет без существенных затрат увеличить объем сохраняемой радиометкой информации до 32 и более бит за счет числа кольцевых элементов и их радиусов, определяющих резонансную частоту.

Для лучшего понимания существа заявляемого изобретения далее приводятся его пояснения с привлечением графических материалов.

На Фиг.1 показана конфигурация радиометки согласно изобретению в виде набора нанесенных на диэлектрическую подложку (в данном примере толщиной в 0,035 мм) концентрических антенных элементов разного радиуса. При этом каждый антенный элемент дает наиболее сильное отражение радиосигнала на резонансной частоте, определяемой шириной и радиусом данного антенного элемента.

На Фиг.2 приведена диаграмма интенсивности (картина) распределения по частотам амплитуд отраженного разными антенными элементами широкополосного сигнала генератора.

На Фиг.3 приведена диаграмма направленности отраженных сигналов в диапазоне 3,5 ГГц.

Устройство работает следующим образом.

Мультичастотный генератор излучает сигнал с изменяющейся частотой, формируя электромагнитные волны.

Электромагнитные волны попадают на коаксиальную антенну радиометки.

Сигнал на частоте, совпадающей с резонансной частотой одного из антенных элементов, отражается, а несовпадающий по частоте сигнал не отражается (эта картина приведена на Фиг.2).

При реализации заявляемого изобретения представляется целесообразным в качестве подложки использовать листовой материал с низкой диэлектрической проницаемостью.

Представляется также целесообразным выполнять антенные элементы методом печати, при этом размещать их, по возможности, плотнее один к другому для миниатюризации радиометки.

Заявленная конструкция мультичастотной радиометки резонансного типа легко реализуется с помощью существующего в настоящее время технологического оборудования. При этом размеры применяемых в настоящее время радиометок могут быть уменьшены на порядок.

Следует учитывать, что вышеизложенное описание приведено с целью иллюстрации заявляемого изобретения, поэтому специалистам должно быть ясно, что возможны различные модификации и изменения, не противоречащие букве и духу испрашиваемого в данной заявке объема охраны.

1. Радиометка, содержащая многоэлементную антенну, отличающаяся тем, что многоэлементная антенна выполнена в виде нанесенных на диэлектрическую подложку коаксиальных колец из электропроводящего материала, причем каждое кольцо при облучении сигналом мультичастотного генератора в радиодиапазоне отражает сигнал с наибольшей амплитудой на резонансной частоте.

2. Радиометка по п.1, отличающаяся тем, что подложка выполнена из материала с низкой диэлектрической проницаемостью.

3. Радиометка по п.1, отличающаяся тем, что элементы антенны выполняют методом печати.