Lector para un sistema RFID que comprende: un excitador de señales (56) para generar una señal de excitación y un circuito resonante (58) que presenta un circuito de sintonización de capacitancia (36) y una antena transmisora (34) acoplada con dicho circuito de sintonización de capacitancia para transmitir dicha señal de excitación que presenta una frecuencia portadora en el espacio que rodea dicha antena transmisora,

en forma de un campo magnético que tiene una intensidad de campo, en el que dicho circuito de sintonización de capacitancia comprende un condensador (38, 42, 47, 49), que tiene una capacitancia, y un conmutador de condensador (40, 44, 46 48, 50), que presenta una posición abierta y una posición cerrada, caracterizado porque dicho conmutador de condensador es un relé de estado sólido que comprende un transistor de efecto de campo (60), un primer diodo de conmutación (62) dispuesto en serie con dicho transistor de efecto de campo, un segundo diodo de conmutación (64) dispuesto en paralelo con dicho primer diodo de conmutación (62) y dicho transistor de efecto de campo (60) y con una orientación direccional opuesta con el primer diodo de conmutación (62), un primer terminal de conmutación (66) acoplado con dicho transistor de efecto de campo, un segundo y un tercer terminales de conmutación (68 y 70) acoplados en paralelo uno con respecto al otro mediante una primera trayectoria paralela que comprende dicho transistor de efecto de campo y dicho primer diodo de conmutación en serie y mediante una segunda trayectoria paralela que comprende dicho segundo diodo de conmutación

Sintonización de un lector RFID con conmutadores electrónicos.

Campo técnico

La presente invención se refiere en general a los sistemas RFID, particularmente a la estructura y funcionamiento de un lector y un transpondedor asociado de un sistema RFID y más particularmente a la estructura y funcionamiento de un lector que presenta una capacitancia de sintonización ajustable para mejorar el alcance del lector en la comunicación con el transpondedor.

Antecedentes de la invención

Los sistemas de identificación por radiofrecuencia (RFID) suelen comprender por lo menos un lector y una pluralidad de transpondedores, que habitualmente adoptan la forma de documentos de identidad, tarjetas, etiquetas, etc. El transpondedor puede ser un dispositivo de comunicación por radiofrecuencia activo o pasivo que está directamente unido o incorporado a un artículo que el lector debe identificar o caracterizar de alguna manera. Como alternativa, el transpondedor puede estar incorporado a un sustrato portátil, tal como una tarjeta o una etiqueta, que es transportado por la persona a quien el lector debe identificar o caracterizar de alguna manera. Un transpondedor activo es accionado por su propia fuente de alimentación interna, tal como una batería, que suministra la energía de funcionamiento para los circuitos del transpondedor. En cambio, un transpondedor pasivo se caracteriza por ser dependiente de la energía del lector. El lector "excita" o acciona el transpondedor pasivo transmitiendo, en el espacio que rodea al lector, unas señales de excitación de frecuencia determinada que son recibidas por el transpondedor y aportan la energía para el funcionamiento de los circuitos del transpondedor receptor.

Los circuitos resonantes cooperativos de los que están provistos cada lector y cada transpondedor permiten la comunicación entre el lector y el transpondedor. El circuito resonante de un lector comprende habitualmente un inductor y un condensador. El condensador está acoplado en serie entre el inductor y un excitador de señales. El inductor suele adoptar la forma de una bobina de antena que es capaz de acoplarse magnéticamente con un inductor del circuito resonante de un transpondedor compatible a través de inductancia mutua. La comunicación se inicia cuando se sitúa un transpondedor cerca del lector. El lector presenta una fuente de alimentación que conduce una corriente hasta el circuito resonante del lector, que provoca la generación por la antena del lector de una señal de excitación en forma de un campo electromagnético. La señal de excitación se acopla con la antena del transpondedor situado cerca del lector a través de la inductancia mutua, y la señal de excitación se activa proporcionando el impulso de reloj para los circuitos del transpondedor, que entonces entra en funcionamiento.

Las funciones del transpondedor comprenden la generación de una señal de respuesta a una frecuencia específica y la transmisión de la señal de respuesta resultante del transpondedor al lector. En particular, el circuito resonante del transpondedor recibe una corriente como respuesta a la señal de excitación que causa la generación por la antena del transpondedor de una señal de respuesta en forma de campo electromagnético. La señal de respuesta se acopla a través de inductancia mutua con la antena del lector de una manera sustancialmente igual a la descrita anteriormente con respecto al acoplamiento de la señal de excitación con la antena del transpondedor.

El transpondedor modula la señal de respuesta para codificar los datos almacenados en la memoria de los circuitos del transpondedor en la señal de respuesta. Cuando la señal de respuesta se acopla con la antena del lector, se induce una tensión eléctrica correspondiente en la antena del lector a la frecuencia especificada. El lector procesa la tensión eléctrica inducida para leer los datos codificados en la señal de respuesta. Los datos resultantes se pueden transmitir a un dispositivo de salida, tal como una pantalla, una impresora o un dispositivo de memoria y, de forma simultánea o alternativa, se pueden transmitir a un ordenador principal, si lo hubiera y éste estuviera conectado en red en el sistema RFID.

Un parámetro operativo importante del lector es el alcance del lector cuando se está comunicando con un transpondedor. El alcance del lector se ve fuertemente afectado, entre otras cosas, por la intensidad del campo electromagnético generado por el circuito resonante del lector. Para generar una intensidad de campo que dote al lector del rango adecuado, el diseñador del lector debe establecer bien las características del circuito resonante para que esté correctamente sintonizado con una frecuencia predeterminada para la aplicación deseada del sistema RFID.

Las características del entorno operativo en el que se encuentra el lector a menudo alteran el alcance éste. En un caso común, en el que el lector está montado en un lugar fijo sobre una estructura de apoyo, el alcance del lector es sensible a los materiales del lugar de instalación y otros objetos situados dentro del entorno operativo. Por ejemplo, si el lugar de instalación del lector se halla en un entorno operativo que comprende un metal cercano, el metal puede desintonizar el circuito resonante del lector con respecto a la frecuencia predeterminada y reducir drásticamente el alcance del lector. La presencia en el entorno operativo del lector de uno o más transpondedores que presentan variaciones en sus respectivos circuitos resonantes debido a tolerancias de fabricación imprecisas puede provocar la desintonización del circuito resonante del lector. Las tolerancias de fabricación imprecisas del circuito resonante del lector también pueden desintonizar el circuito resonante del lector.

Una manera de superar los problemas mencionados anteriormente consiste en dotar al circuito resonante del lector de una capacidad de sintonización ajustable, para sintonizar de ese modo el circuito resonante del lector desintonizado como consecuencia de variaciones en su entorno operativo. Así pues, la presente invención reconoce la necesidad de disponer de un lector de sistema RFID que sea adaptable a las variaciones del entorno operativo. En consecuencia, el objetivo general de la presente invención es proporcionar un sistema RFID provisto de un lector que presente características de rendimiento satisfactorias y que al mismo tiempo se ajuste a las variaciones de un determinado entorno operativo de sistema. Más particularmente, uno de los objetivos de la presente invención consiste en ofrecer un lector que alcance un nivel de rendimiento uniformemente satisfactorio cuando dicho lector se emplea en entornos operativos diferentes. Otro objetivo de la presente invención consiste en ofrecer un lector provisto de un circuito resonante que se autorresintoniza automáticamente para mantener el nivel de rendimiento deseado como respuesta a las variaciones del entorno operativo del lector. Estos y otros objetivos se alcanzan de conformidad con la presente invención descrita en la presente memoria.

En el preámbulo de las reivindicaciones 1 y 10, se hace referencia al documento US-A-5 491 715.

Sumario de la invención

La presente invención está establecida en las reivindicaciones 1 y 10.

Los dibujos y la descripción detallada siguientes permiten lograr una mejor comprensión de la presente invención.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 es un diagrama de bloques de un sistema RFID en el que se emplea un lector.

La figura 2 es una vista esquemática de un generador de señales de lector que comprende un circuito de sintonización de capacitancia que tiene utilidad en el lector de la figura 1.

La figura 3 es una vista esquemática de un conmutador de relé de estado sólido empleado en el circuito de sintonización de capacitancia de la figura 2.

La figura 4 es una vista esquemática de un generador de señales de lector que comprende un par de circuitos de sintonización de capacitancia que tienen utilidad en el lector de la figura 1.

Las formas de realización de la presente invención se ilustran a título de ejemplo no limitativo en las figuras citadas anteriormente, en las que se utilizan caracteres de referencia similares para identificar elementos iguales o similares. Debe tenerse en cuenta que las expresiones "forma de realización", "forma de realización alternativa", "forma de realización preferida" o similares utilizadas en la presente memoria...

1. Lector para un sistema RFID que comprende:

un excitador de señales (56) para generar una señal de excitación y

un circuito resonante (58) que presenta un circuito de sintonización de capacitancia (36) y una antena transmisora (34) acoplada con dicho circuito de sintonización de capacitancia para transmitir dicha señal de excitación que presenta una frecuencia portadora en el espacio que rodea dicha antena transmisora, en forma de un campo magnético que tiene una intensidad de campo,

en el que dicho circuito de sintonización de capacitancia comprende un condensador (38, 42, 47, 49), que tiene una capacitancia, y un conmutador de condensador (40, 44, 46 48, 50), que presenta una posición abierta y una posición cerrada, caracterizado porque dicho conmutador de condensador es un relé de estado sólido que comprende un transistor de efecto de campo (60), un primer diodo de conmutación (62) dispuesto en serie con dicho transistor de efecto de campo, un segundo diodo de conmutación (64) dispuesto en paralelo con dicho primer diodo de conmutación (62) y dicho transistor de efecto de campo (60) y con una orientación direccional opuesta con el primer diodo de conmutación (62), un primer terminal de conmutación (66) acoplado con dicho transistor de efecto de campo, un segundo y un tercer terminales de conmutación (68 y 70) acoplados en paralelo uno con respecto al otro mediante una primera trayectoria paralela que comprende dicho transistor de efecto de campo y dicho primer diodo de conmutación en serie y mediante una segunda trayectoria paralela que comprende dicho segundo diodo de conmutación.

2. Lector según la reivindicación 1, en el que dicho condensador es un primer condensador de sintonización precisa, dicha capacitancia es una primera capacitancia de sintonización precisa y dicho conmutador de condensador es un primer conmutador de condensador de sintonización precisa, comprendiendo además dicho circuito de sintonización de capacitancia un segundo condensador de sintonización precisa que presenta una segunda capacitancia de sincronización precisa y un segundo conmutador del condensador de sintonización precisa que presenta una posición abierta y una posición cerrada, en el que dicha segunda capacitancia de sintonización precisa se añade a la capacitancia de un circuito resonante ajustable de dicho circuito resonante cuando dicho segundo conmutador de condensador de sintonización precisa se halla en dicha posición cerrada y dicha segunda capacitancia de sintonización precisa se sustrae de dicha capacitancia del circuito resonante ajustable cuando dicho segundo conmutador de condensador de sintonización precisa se halla en dicha posición abierta.

3. Lector según la reivindicación 2, en el que dicho primer condensador de sincronización precisa está acoplado en paralelo con dicho segundo condensador de sincronización precisa en dicho circuito de condensador de sintonización.

4. Lector según la reivindicación 1, en el que dicho circuito de sintonización de capacitancia comprende además un condensador de frecuencia portadora (45) que tiene una capacitancia de frecuencia portadora, en el que dicha capacitancia de frecuencia portadora se añade a la capacitancia de frecuencia resonante ajustable de dicho circuito resonante, y dicho condensador de frecuencia portadora establece dicha primera frecuencia portadora de dicha primera señal de excitación en cooperación con dicha antena transmisora.

5. Lector según la reivindicación 4, en el que dicha señal de excitación es una primera señal de excitación, dicha frecuencia portadora es una primera frecuencia portadora, dicho condensador de frecuencia portadora (45) es un primer condensador de frecuencia portadora y dicha capacitancia de frecuencia portadora es una primera capacitancia de frecuencia portadora, comprendiendo además dicho circuito de sintonización de capacitancia un primer conmutador de condensador de frecuencia portadora (46) que presenta una posición abierta y una posición cerrada, un segundo condensador de frecuencia portadora que tiene una segunda capacitancia de frecuencia portadora y un segundo conmutador de condensador de frecuencia portadora (48) que presenta una posición abierta y una posición cerrada, en el que dicha primera señal de excitación que tiene dicha primera frecuencia portadora se transmite desde dicha antena transmisora cuando dicho primer conmutador de condensador de frecuencia portadora se halla en dicha posición cerrada y dicho segundo conmutador de condensador de frecuencia portadora se halla en dicha posición abierta, y en el que una segunda señal de excitación que tiene una segunda frecuencia portadora se transmite desde dicha antena transmisora cuando dicho primer conmutador de condensador de frecuencia portadora se halla en dicha posición abierta y dicho segundo conmutador de condensador de frecuencia portadora se halla en dicha posición cerrada.

6. Lector según la reivindicación 2, en el que dicha señal de excitación es una primera señal de excitación, dicha frecuencia portadora es una primera frecuencia portadora, dicho circuito de sintonización de capacitancia comprende además un primer condensador de frecuencia portadora que tiene una primera capacitancia de frecuencia portadora, un primer conmutador de condensador de frecuencia portadora (46) que presenta una posición abierta y una posición cerrada, un segundo condensador de frecuencia portadora que tiene una segunda capacitancia de frecuencia portadora y un segundo conmutador de condensador de frecuencia portadora (48) que presenta una posición abierta y una posición cerrada, en el que dicha primera señal de excitación que tiene dicha primera frecuencia portadora se transmite desde dicha antena transmisora cuando dicho primer conmutador de condensador de frecuencia portadora se halla en dicha posición cerrada y dicho segundo conmutador de condensador de frecuencia portadora se halla en dicha posición abierta, y dicho circuito resonante se resintoniza a dicha primera frecuencia portadora como respuesta a la desintonización aplicando selectivamente a dicho primer y segundo conmutadores de condensador una transición entre dicha posición abierta y dicha posición cerrada mientras dicho primer conmutador de condensador de frecuencia portadora se halla en dicha posición cerrada y dicho segundo conmutador de condensador de frecuencia portadora se halla en dicha posición abierta, en el que además una segunda señal de excitación que tiene una segunda frecuencia portadora se transmite desde dicha antena transmisora cuando dicho primer conmutador de condensador de frecuencia portadora se halla en dicha posición abierta y dicho segundo conmutador de condensador de frecuencia portadora se halla en dicha posición cerrada, y dicho circuito resonante se resintoniza a dicha segunda frecuencia portadora como respuesta a la desintonización aplicando selectivamente a dicho primer y dicho segundo conmutadores de condensador de sintonización precisa una transición entre dicha posición abierta y dicha posición cerrada mientras dicho primer conmutador de condensador de frecuencia portadora se halla en dicha posición abierta y dicho segundo conmutador de condensador de frecuencia portadora se halla en dicha posición cerrada.

7. Lector según la reivindicación 1, en el que dicho circuito resonante es un primer circuito resonante, dicho circuito de sintonización de capacitancia es un primer circuito de sintonización de capacitancia, dicho condensador es un primer condensador de sintonización precisa, dicha capacitancia es una primera capacitancia de sintonización precisa, dicho conmutador de condensador es un primer conmutador de condensador de sintonización precisa, dicha antena transmisora es una primera antena transmisora, dicha señal de excitación es una primera señal de excitación y dicha frecuencia portadora es una primera frecuencia portadora, comprendiendo además dicho lector un segundo circuito resonante acoplado en paralelo con dicho primer circuito resonante que tiene una capacitancia de circuito resonante ajustable, comprendiendo dicho segundo circuito resonante un segundo circuito de sintonización de capacitancia y una segunda antena transmisora acoplada con dicho segundo circuito de sintonización de capacitancia para transmitir una segunda señal de excitación que tiene una segunda frecuencia portadora en forma de un campo magnético que tiene una primera intensidad de campo en el espacio que rodea dicha segunda antena transmisora, y comprendiendo dicho segundo circuito de sintonización de capacitancia un segundo condensador de sintonización precisa que tiene una segunda capacitancia de sintonización precisa y un segundo conmutador de condensador de sintonización precisa que presenta una posición abierta y una posición cerrada.

8. Lector según la reivindicación 7, en el que dicho primer circuito de sintonización de capacitancia comprende además un primer condensador de frecuencia portadora y un primer conmutador de condensador de frecuencia portadora (46) que presenta una posición abierta y una posición cerrada, presentando dicho primer condensador de frecuencia portadora una primera capacitancia de frecuencia portadora, y en el que dicho segundo circuito de sintonización de capacitancia comprende además un segundo condensador de frecuencia portadora y un segundo conmutador de condensador de frecuencia portadora (48) que presenta una posición abierta y una posición cerrada, teniendo dicho segundo condensador de frecuencia portadora una segunda capacitancia de frecuencia portadora.

9. Lector según la reivindicación 8, en el que dicha primera señal de excitación que tiene dicha primera frecuencia portadora se transmite desde dicha primera antena transmisora cuando dicho primer conmutador de condensador de frecuencia portadora se halla en dicha posición cerrada y dicho segundo conmutador de condensador de frecuencia portadora se halla en dicha posición abierta y dicho segundo condensador de frecuencia portadora se halla en dicha posición abierta, y dicho primer circuito resonante se resintoniza a dicha primera frecuencia portadora como respuesta a la desintonización aplicando selectivamente a dicho primer conmutador de condensador de sintonización precisa una transición entre dicha posición abierta y dicha posición cerrada mientras dicho primer conmutador de condensador de frecuencia portadora se halla en dicha posición cerrada y dicho segundo conmutador de condensador de frecuencia portadora se halla en dicha posición abierta, en el que además dicha segunda señal de excitación que tiene dicha segunda frecuencia portadora se transmite desde dicha segunda antena transmisora cuando dicho primer conmutador de condensador de frecuencia portadora se halla en dicha posición abierta y dicho segundo conmutador de condensador de frecuencia portadora se halla en dicha posición cerrada, y dicho segundo circuito resonante se resintoniza a dicha segunda frecuencia portadora como respuesta a la desintonización aplicando selectivamente a dicho segundo conmutador de condensador de sintonización precisa una transición entre dicha posición abierta y dicha posición cerrada mientras dicho primer conmutador de condensador de frecuencia portadora se halla en dicha posición abierta y dicho segundo conmutador de condensador de frecuencia portadora se halla en dicha posición cerrada.

10. Procedimiento de resintonización de un lector para un sistema RFID, que comprende las etapas siguientes:

generar una señal de excitación en un excitador de señales (56);

transmitir dicha señal de excitación a un circuito resonante (58) que presenta un circuito de sintonización de capacitancia (36) y una antena transmisora (34) acoplada a dicho circuito de sintonización de capacitancia;

transmitir dicha señal de excitación que tiene una frecuencia portadora en el espacio que rodea dicha antena transmisora en forma de un campo magnético que tiene una intensidad de campo y

resintonizar dicho circuito resonante a dicha frecuencia portadora como respuesta a la desintonización aplicando a un conmutador de condensador (40, 44, 46, 48, 50) una transición desde una posición abierta hasta una posición cerrada para añadir a dicho circuito resonante la capacitancia de sintonización precisa de un condensador de sintonización precisa (38, 42, 47, 49) acoplado con dicho conmutador de condensador, o aplicando a dicho conmutador de condensador una transición desde dicha posición cerrada hasta dicha posición abierta para sustraer de dicho circuito resonante dicha capacitancia de sintonización precisa de dicho condensador de sintonización precisa, caracterizado porque dicho conmutador de condensador es un relé de estado sólido que comprende un transistor de efecto de campo, un primer diodo de conmutación situado en serie con dicho transistor de efecto de campo, un segundo diodo de conmutación situado en paralelo con dicho primer diodo de conmutación y dicho transistor de efecto de campo y dispuesto en orientación direccional opuesta a dicho primer diodo de conmutación y un primer terminal de conmutación acoplado con dicho transistor de efecto de campo, y estando acoplados dicho segundo y tercer terminales de conmutación en paralelo entre sí mediante una primera trayectoria paralela que comprende dicho transistor de efecto de campo y dicho primer diodo de conmutación en serie y mediante una segunda trayectoria paralela que comprende dicho segundo diodo de conmutación.