МОДУЛЯТОР СИГНАЛА РАДИОЧАСТОТНОЙ МЕТКИ

Область техники, к которой относится полезная модель
Настоящая полезная модель относится к технике связи и может использоваться для изменения ответного сигнала радиочастотной метки.
Уровень техники
Наиболее близкий аналог предлагаемого модулятора описан в патенте на полезную модель РФ №74482, где на фиг.2 представлены радиочастотные метки ближнего поля, изменяющие ответный сигнал с помощью переключателя в контуре антенны за счет воздействия внешнего магнитного поля. В данном случае модулятором выступает магнит.
Сущность полезной модели
Задачей настоящей полезной модели является разработка такого модулятора сигнала радиочастотной метки, который будет способен изменить ответный сигнал обычной радиочастотной метки, не имеющей в своем составе переключателя.
Для достижения указанного технического результата предлагается модулятор сигнала радиочастотной метки, содержащий управляющий элемент, переключающий модулятор в активное или неактивное состояние; расположенный от радиочастотной метки на расстоянии не более пяти сантиметров; изменяющий ответный сигнал радиочастотной метки таким образом, что ответный сигнал радиочастотной метки при активном состоянии модулятора отличается от ответного сигнала той же метки, когда модулятор неактивный; отличающийся тем, что содержит по крайней мере одну передающую антенну, излучающую электромагнитную энергию, которая взаимодействуя с электромагнитной энергией,
излученной радиочастотным считывателем, изменяет ответный сигнал радиочастотной метки.
В одном из способов осуществления модулятор излучает электромагнитную энергию в диапазоне частот равном или близком рабочему диапазону частот модулируемой радиочастотной метки.
В другом случае модулятор излучает электромагнитную энергию таким образом, что суммарная мощность излучения модулятора и считывателя возле радиочастотной метки меньше, чем мощность излучения считывателя возле упомянутой радиочастотной метки.
Так же модулятор может содержать приемную антенну воспринимающую сигнал радиочастотного считывателя, при этом сигнал с приемной антенны модулятор использует для формирования сигнала передающей антенны.
Возможен вариант, когда модулятор содержит устройство, которое изменяет электротехнические параметры передающей антенны под воздействием управляющего элемента модулятора. При этом это устройство может быть магнитоуправляемым контактом, а для излучения электромагнитной энергии передающей антенной модулятор использует электромагнитную энергию, излученную считывателем.
Кроме того модулятор может быть рамкой из металла, с дополнительными или без дополнительных реактивных нагрузок, в которую последовательно включен геркон.
Подробное описание полезной модели
Модулятор по настоящей полезной модели может быть реализован в нескольких вариантах, которые, тем не менее, осуществляются сходным образом. Основой модулятора является устройства, генерирующее электромагнитный шум, который делает невозможным считывание
радиочастотной метки радиочастотным считывателем. Частота работы радиочастотной метки может быть любой, в качестве примера будет рассматривать радиочастотные метки UHF стандарта ЕРС Gen2.
В первом варианте модулятором является генератор высокочастотного шума с антенной, которая расположена в непосредственной близости от антенны метки. Если на генератор не подается электропитание или его антенна отсоединена (с помощью реле), то радиочастотная метка может быть прочитана радиочастотным считывателем. Как только генератор шума переходит в активное состояние, то в его антенне появляется сигнал. Если сигнал достаточно мощный и частота находится в диапазоне частот метки (865-866 МГц для Европы), то метка не сможет быть прочитана считывателем. Дополнительно в антенну можно подавать сигнал, имеющий гармоники во всем спектре рабочих частот метки.
В другом варианте модулятором является устройство, имеющее антенну на прием, и антенну на передачу, находящиеся на удалении друга от друга. Допустим нужно смодулировать ответный сигнал метки ближнего поля (например, Impinj PaperClip) находящейся рядом с длинной частью антенны считывателя, выполненной в виде прямоугольной рамки, при этом метка и упомянутая длинная часть антенны находятся в одной плоскости. Метка воспринимает магнитное поле антенны, силовые линии которой представляет собой концентрические окружности с центром в антенне. Обе антенны модулятора в этом случае представляют собой проволочные одновитковые рамки. Передающую антенну модулятора можно установить параллельно метке на расстоянии одного-двух миллиметров от антенны метки, а приемную антенну перпендикулярно к ним, но так же вдоль оси упомянутой части антенны. В выключенном состоянии модулятор не препятствует чтению радиочастотной метки. Когда модулятор включается, то он во принимает ЭДС, создаваемую в
приемной антенне магнитным полем антенны радиочастотного считывателя. Эта ЭДС в виде электрического сигнала может быть инвертирована и усилена (например, с помощью высокочастотного транзистора), а затем подана на передающую антенну. В результате внутри рамки передающей антенны возникает магнитное поле, по амплитудно-частотным характеристикам схожее с магнитным полем антенны считывателя, но направленное в противоположную сторону. Нужный коэффициент усиления транзистора можно рассчитать, зная размеры приемной и передающей антенн модулятора и их удаление от антенны считывателя. В результате суперпозиции магнитных полей антенны считывателя и передающей антенны модулятора вблизи антенны радиочастотной метки магнитное будет равно практически нулю. И ответный сигнал метки или отсутствует, или будет очень слаб, что приведет к изменению величины индикатора уровня ответного сигнала метки (RSSI). Еще в одном подварианте сигнал антенны считывателя можно подать на модулятор с помощью ответвления (Т-коннектора) от коаксиального между считывателем и его антенной, в этом случае приемная антенна модулятора не нужна.
В третьем варианте в качестве основной части модулятора выступает антенна модулятора с изменяемой резонансной частой. Причем одна из частот близка к или находится в рабочем диапазоне частот метки. В одном случае это может быть диполь: например отрезок провода диаметром 0.5 мм длиной 165 мм, посередине которого расположен геркон. В замкнутом состоянии геркона резонансная частота такой антенны 866 МГц, а в разомкнутом - около 1150 МГц (так как разомкнутый геркон представляет собой емкость). В случае меток ближнего поля основной частью модулятора может быть проволочная рамка размерами 5×11.5 мм, в которой в середине одной длинной стороны стоит емкость 2пФ, а в
середине другой - геркон. Опять же при замкнутом герконе резонансная частота равна 866 МГц, а разомкнутом - 2030 МГц.
Герконами можно управлять с помощью электромагнита, и модулировать ток в антенне модулятора. Эффект воздействия на радиочастотную метку заключается в том, что антенна модулятора забирает себе часть энергии электромагнитного поля антенны считывателя, преобразуя ее в тепло, и изменяя RSSI метки. Например, в магнитной антенне модулятора под воздействием переменного магнитного поля антенны считывателя возникает электрический ток, создающий магнитное поле направленное против поля антенны считывателя. Если антенна модулятора расположена близко и параллельно радиочастотной метке, то она сильно уменьшит проходящее через метку магнитное поле, создаваемое считывателем. В результате измениться уровень ответного сигнала, вплоть до невозможности считать метку.
С другой стороны не только геркон может изменять резонансную частоту антенны. В контур антенны может быть включен, например, датчик Холла. Если же использовать перекидной геркон, с резистором на одном из перекидных контактов и без резистора на другом, то будет изменятся не резонансная частота антенны модулятора, а добротность.
Таким образом включая/выключая генератор шума или модулятор по второму варианту (управляющий элемент модулятора - выключатель системы электропитания), замыкая размыкая геркон (управляющий элемент модулятора - электромагнит) можно модулировать ответный сигнал серийной радиочастотной метки. При этом можно определить, какая именно радиочастотная метка расположена рядом с модулятором.