Antena dipolar de gran escala plegada para aplicaciones RFID de campo próximo.

Un conjunto de antena para uso en un dispositivo lector RFID con una señal portadora predeterminada que tieneuna frecuencia predeterminada y una longitud de onda asociada con ella,

que comprende una antena dipolar, ydicha antena dipolar incluye dos elementos conductores eléctricos (100, 110) de longitudes desiguales, en dondecada uno de los dos elementos conductores eléctricos (100, 110) está conectado en un extremo de un punto dealimentación común y tiene otro extremo, en donde los dos elementos conductores eléctricos (100, 110) tienen unaforma similar a un bucle con un pequeño espacio (120) entre el otro extremo de cada uno de los dos elementosconductores eléctricos (100, 110), caracterizado porque la longitud de la antena a lo largo de su elemento más largo(100) es igual a una longitud de onda, o mayor que o igual a, dos longitudes de onda de la señal portadora y no esun múltiplo simple de la longitud del elemento más corto (110).

Antena dipolar de gran escala plegada para aplicaciones RFID de campo próximo Esta solicitud está relacionada con y reivindica la prioridad de la Solicitud Provisional de Patente de EEUU Nº 60/969.576, presentada el 31 de agosto de 2007.

Campo del invento.

La presente invención se refiere a una antena dipolar plegada de gran escala o a una serie de tales antenas, usadas en un sistema RFID que requiere una amplia cobertura, bajo coste, poco espesor (perfil) , tal como estanterías inteligentes u otros dispositivos de almacenamiento o de presentación visual usados en aplicaciones UHF o a nivel de elementos RFID de microondas.

Antecedentes.

Los sistemas de identificación por radiofrecuencia (RFID) usan típicamente una o más antenas lectoras para enviar ondas portadoras electromagnéticas codificadas con señales digitales a elementos que contienen o están equipados con etiquetas RFID. El uso de tales etiquetas RFID para identificar un elemento o persona es muy conocido en la técnica. En el caso de sistemas RFID pasivos, una etiqueta RFID es activada por la onda portadora electromagnética. Una vez activada, la etiqueta pasiva interpreta las señales de radiofrecuencia (RF) y proporciona una respuesta apropiada creando una perturbación intermitente temporizada en la onda portadora electromagnética. Estas perturbaciones, que codifican la respuesta de la etiqueta, son detectadas por el lector a través de una de las antenas del lector, estableciendo de este modo el bucle de comunicaciones lector-etiqueta. En el caso de sistemas RFID activos o semipasivos la etiqueta contiene su propia fuente de energía. En los sistemas RFID activos la energía se usa para comunicaciones con el lector creando las ondas portadoras propias de la etiqueta y las señales RF codificadas; mientras que en los sistemas RFID semipasivos el suministro de energía de la etiqueta se usa solamente para activar el IC de la etiqueta, no para comunicación.

En la mayoría de las aplicaciones RFID a nivel de elementos cada elemento es etiquetado con un ID único asociado. El RFID a nivel de elementos puede capacitar a los usuarios para rastrear de forma precisa el inventario y la situación de los elementos identificados en tiempo real o en tiempo casi real. En muchas aplicaciones grandes cantidades de elementos etiquetados se colocan en un entorno denso, y a menudo las etiquetas RFID pasivas en o en los identificadores que tienen factores de forma muy pequeños. Con el fin de conseguir una visibilidad a nivel de los elementos las antenas lectoras han de ser llevadas muy cerca de las etiquetas RFID pasivas debido al corto intervalo de trabajo de las etiquetas. No obstante, las antenas tradicionales son diseñadas para aplicaciones de campo distante, no para aplicaciones de campo próximo. En la aplicación de diseños de antena tradicionales para aplicaciones de RFID de campo próximo nos encontramos con varios problemas inherentes: 1) algunos parámetros de antena ya no son válidos para evaluar el funcionamiento de la antena, tal como la direccionalidad; 2) pueden existir zonas muertas en la proximidad de la antena, es decir, no se detectarán los elementos etiquetados que caen en estas zonas; 3) la cobertura efectiva puede no ser lo suficientemente amplia para cubrir un área específica. Este último problema puede resolverse disponiendo una serie de antenas. Sin embargo, esto aumenta el coste del sistema, su complejidad, y el tiempo de respuesta.

El documento GB 2.254.440 A describe un dispositivo para detectar una radiación de microondas, el cual comprende una antena en una placa de circuito impreso, en donde la antena incluye dos elementos conductores eléctricos de distinta longitud, en donde cada uno de los dos elementos conductores eléctricos está conectado en un extremo a un punto de alimentación común y tiene otro extremo, en donde los dos elementos conductores tienen una forma similar a un bucle con un pequeño espacio entre el otro extremo de cada uno de los dos elementos conductores eléctricos.

El documento CA 2.414.124 describe también una antena con control de radiación de campo próximo que tiene dos elementos conductores de distinta longitud, en donde ambos elementos están conectados en un extremo a un punto de alimentación común y forman un espacio pequeño en el extremo libre.

Compendio.

La presente invención se refiere a una antena dipolar plegada de gran escala o a una serie de tales antenas.

En un aspecto se ha dispuesto un conjunto antenas como está definido en la reivindicación 1.

En otro aspecto se ha dispuesto un método como está definido en la reivindicación 12.

Éstos y otros aspectos y ventajas de las realizaciones se describen a continuación.

Breve descripción de los dibujos.

La Figura 1 muestra una antena dipolar de gran escala plegada con una red de adaptación de impedancia, como se describe en las realizaciones de la presente invención.

La Figura 2 muestra ejemplos de formas de antena alternativas.

Descripción detallada.

Introducción.

Para superar las desventajas de las antenas RFID tradicionales antes mencionadas se ha inventado una antena dipolar de gran escala plegada para aplicaciones RFID de campo próximo, que se describe a continuación. Por “grande” entendemos que la longitud total de la antena (en al menos una dimensión) es preferiblemente al menos el doble de la longitud de onda de la onda portadora RFID (banda base) . De este modo, una antena dipolar “grande” es larga con relación a la longitud de onda de las ondas que son enviadas y recibidas por la antena. La antena dipolar tradicional descrita en la técnica anterior tiene sólo dos brazos conductores, usualmente con longitudes iguales pero a veces diferentes, aunque no con características que puedan causar zonas sin información que se mueven como se describe aquí. Las antenas dipolares tienen las características favorables de bajo coste, bajo perfil, fácil fabricación, e instalación sencilla. Como se ha mencionado antes, es conveniente usar menos antenas para cubrir un espacio de trabajo especificado para un RFID a nivel de elementos, es decir se prefiere una antena mayor efectiva más que una serie de antenas pequeñas. Sin embargo, las antenas dipolares grandes usualmente tiene zonas sin información en sus patrones de radiación (puntos a lo largo de la antena en donde la intensidad de campo emitida es débil y en donde la capacidad de la antena para detectar las señales entrantes es también débil) , y el número de zonas sin información aumenta con el aumento del tamaño del dipolo. La situación exacta de estas zonas sin información a lo largo de la longitud de la antena dipolar tradicional depende de la longitud de onda de la señal y de la longitud del dipolo. En general, para un brazo conductor de antena dipolar lineal que es aproximadamente N veces la longitud de la longitud de onda de la banda base (donde N = 2, 3, 4...) , entonces habrá aproximadamente 2N-1 zonas sin información a lo largo del brazo conductor de la antena. Debido a estos resultados, una antena dipolar mayor (con un área de cobertura nominal mayor) da lugar usualmente a un mayor número de “zonas muertas” y de áreas de etiquetas RFID no detectadas debido a las zonas sin información, y a una intensidad de señal media menor en las áreas cerca de las zonas sin información. En contraposición con la técnica anterior, la invención actual describe una antena en la que los extremos exteriores de dos brazos conductores de longitudes desiguales son llevados uno cerca de otro, que forman una antena bidimensional (similar a un bucle con un espacio) . Esto es, en tanto que la antena dipolar en la técnica anterior es generalmente recta con ambos brazos conductores que caen a lo largo de una línea común, la invención actual es una antena dipolar doblada o “plegada” en la que los brazos conductores han sido “plegados” uno hacia el otro de modo que los brazos conductores de la antena están curvados, y adoptan la forma generalmente de un círculo, elipse, óvalo, cuadrado, o cualquier otra forma bidimensional. Se ha resaltado que los extremos exteriores de los dos brazos conductores curvados o doblados no se tocan entre sí, pero están cerca uno de otro. De este modo, la antena, ya sea doblada o plegada en una forma curvada, no es una antena de cuadro auténtica, sino que todavía es una antena dipolar auténtica en la que los dos brazos conductores de la antena están conectados a un cable de alimentación común o punto de alimentación en los extremos de la fuente, y dejados libres (desconectados eléctricamente) en los otros extremos de los brazos conductores. Esta antena eficiente en cuanto al coste proporciona una gran... [Seguir leyendo]

1. Un conjunto de antena para uso en un dispositivo lector RFID con una señal portadora predeterminada que tiene una frecuencia predeterminada y una longitud de onda asociada con ella, que comprende una antena dipolar, y dicha antena dipolar incluye dos elementos conductores eléctricos (100, 110) de longitudes desiguales, en donde cada uno de los dos elementos conductores eléctricos (100, 110) está conectado en un extremo de un punto de alimentación común y tiene otro extremo, en donde los dos elementos conductores eléctricos (100, 110) tienen una forma similar a un bucle con un pequeño espacio (120) entre el otro extremo de cada uno de los dos elementos conductores eléctricos (100, 110) , caracterizado porque la longitud de la antena a lo largo de su elemento más largo (100) es igual a una longitud de onda, o mayor que o igual a, dos longitudes de onda de la señal portadora y no es un múltiplo simple de la longitud del elemento más corto (110) .

2. El conjunto de antena de la reivindicación 1, en donde la forma similar a un bucle es regular.

3. El conjunto de antena de la reivindicación 2, en donde la forma regular es la rectangular, circular, elíptica o triangular.

4. El conjunto de antena de la reivindicación 1, en donde la forma similar a un bucle es irregular.

5. Un conjunto de antena de la reivindicación 1, que además incluye otra antena dipolar, y la otra antena dipolar comprende otros dos elementos conductores eléctricos de longitudes desiguales que tampoco son múltiplos simples uno de otro y cuando se transmite otra señal portadora en otra longitud de onda se crea al menos una zona sin información que se mueve dentro de la otra antena dipolar, en donde cada uno de los otros dos elementos conductores eléctricos está conectado en un primer extremo a otro punto de alimentación común y tiene un segundo extremo, en donde los otros dos elementos conductores eléctricos tienen una forma similar a un bucle con otro pequeño espacio (120) entre el segundo extremo de cada uno de los otros dos elementos conductores eléctricos.

6. El conjunto de antena de la reivindicación 5, en donde la longitud de onda y la otra longitud de onda son la misma

o diferente.

7. El conjunto de antena de la reivindicación 5, en donde los dos elementos conductores eléctricos (100, 110) están dispuestos dentro de una cubierta y los otros dos elementos conductores eléctricos (100, 110) están dispuestos dentro de otra cubierta.

8. El conjunto de antena de la reivindicación 7 que además incluye un sistema principal situado en la vecindad de al menos una de la cubierta y de la otra cubierta para monitorizar los elementos etiquetados RFID, en donde el sistema principal comprende: un ordenador principal; una unidad de control de conmutación; un lector de RFID acoplado a cada una de la antena dipolar y de la otra antena dipolar a través de la unidad de control de conmutación y acoplado al ordenador principal, en donde el lector RFID y la unidad de control de conmutación están monitorizados por el ordenador principal.

9. El conjunto de antena de la reivindicación 5, en donde la forma similar a un bucle de la antena dipolar es diferente de la forma similar a un bucle de la otra antena dipolar, y la al menos una zona sin información en la antena dipolar es diferente de la al menos una zona sin información en la otra antena dipolar.

10. El conjunto de antena de la reivindicación 1, en donde los dos elementos conductores eléctricos están dispuestos dentro de una cubierta.

11. El conjunto de antena de la reivindicación 1, en donde los elementos etiquetados RFID monitorizados por un sistema principal están situados en la vecindad de la antena dipolar y en donde el sistema principal comprende: un ordenador principal; un lector de RFID acoplado a la antena dipolar y acoplado al ordenador principal, en donde el lector de RFID está controlado por el ordenador principal.

12. Un método de eliminación de la recepción de espacios muertos para una pluralidad de elementos estacionarios etiquetados RFID que usan una antena dipolar lectora de RFID asociada con ellos, que transmite en una señal portadora predeterminada que tiene una frecuencia predeterminada y una longitud de onda asociada con ella a cada uno de los elementos estacionarios etiquetados RFID, y dicho método comprende los pasos de:

proveer a la antena dipolar estacionaria lectora de RFID con dos elementos conductores eléctricos (100, 110) de longitudes desiguales, en donde cada uno de los dos elementos conductores eléctricos (100, 110) está conectado en un extremo a un punto de alimentación común y tiene otro extremo, en donde los dos elementos conductores eléctricos tienen una forma similar a un bucle con un pequeño espacio (120) entre el otro extremo de cada uno de los dos elementos conductores eléctricos (100, 110) , caracterizado porque la longitud del elemento más largo (100) no es un múltiplo simple de la longitud del elemento más corto (110) para que cuando se transmita en la longitud de onda de la señal portadora, se cree al menos una zona sin información que se mueve dentro de la antena dipolar del lector RFID estacionario; y

disponer que la longitud del elemento más largo sea igual a una longitud de onda o mayor que o igual a dos longitudes de onda de la señal portadora; y

hacer que la antena dipolar del lector RFID estacionario transmita la señal portadora a la pluralidad de elementos etiquetados RFID estacionarios de modo que la señal portadora dentro de la antena dipolar lectora de RFID

estacionaria tenga al menos una zona sin información que se mueve creada en ella, en donde la zona sin información que se mueve elimina sustancialmente los espacios muertos de recepción, que de otro modo podrían producirse entre la antena dipolar lectora de RFID estacionaria y la pluralidad de elementos etiquetados RFID estacionarios.

13. El método de acuerdo con la reivindicación 12, en donde el paso de proporcionar la antena dipolar lectora de RFID estacionaria proporciona otra antena dipolar lectora de RFID estacionaria que incluye otros dos elementos conductores eléctricos (100, 110) de longitudes desiguales que tampoco son múltiplos simples uno de otro, de modo que cuando se transmite otra señal portadora en otra longitud de onda se cree al menos una zona sin información que se mueve dentro de otra onda dipolar lectora RFID estacionaria, en donde cada uno de los otros dos elementos conductores eléctricos está conectado en un primer extremo a otro punto de alimentación común, y tiene un segundo extremo, en donde los otros dos elementos conductores eléctricos tienen una forma similar a un bucle con otro pequeño espacio entre el segundo extremo de cada uno de los otros dos elementos conductores eléctricos; y

en donde el paso de hacer que la antena dipolar lectora RFID estacionaria haga que cada uno de la pluralidad de elementos etiquetados RFID reciba al menos una de la señal portadora en la longitud de onda y la señal portadora en la otra longitud de onda.