CN102055048B - 天线切换器及其天线切换方法 - Google Patents

Abstract

一种天线切换器及其天线切换方法。天线切换器包括切换单元、手动切换键、感测器输入输出接口及微控制单元。切换单元用以将无线射频辨识读取器与数个天线其中之一电性连接。感测器输入输出接口连接至感测器，感测器感测天线上的物品状态变化以输出感测信号。微控制单元根据感测信号产生感测切换命令，并判断手动切换键是否被触发及无线射频辨识读取器是否读取数据中，如果手动切换键未被触发且该无线射频辨识读取器非读取数据中，该微控制单元根据感测切换命令控制切换单元。

Description

天线切换器及其天线切换方法

技术领域

本发明涉及一种天线切换器及其天线切换方法，且特别涉及一种无线射频辨识(Radio Frequency Identification，RFID)技术的天线切换器及其天线切换方法。

背景技术

请参照图1，图1绘示为传统无线射频辨识系统的示意图。无线射频辨识(Radio Frequency Identification，RFID)系统1包括无线射频辨识读取器12(RFID Reader)、无线射频辨识标签(未绘示)及天线14。无线射频辨识(Radio Frequency Identification，RFID)系统1使用射频传输对物体进行辨识、分类、定位以及追踪。无线射频辨识系统1包括无线射频辨识读取器12(RFID Reader)、无线射频辨识标签(未绘示)及天线14。无线射频辨识标签贴于需要追踪的物体上，并可进行编程以广播表示物体身份的一特定数据流，例如序号及型号、价格、库存码以及日期。

天线14设置于货架16上，使得无线射频辨识读取器12经由天线14读取无线射频辨识标签的数据，以迅速地得知货架上的物品变化。无线射频辨识系统1可进一步连接至一网络系统，网络系统将关于物品的信息发送至感兴趣的各方，例如零售商及产品制造商。无线射频辨识标签被视为智慧条码，其可与一网络系统进行通信来追踪与一指定标签相关的每一物体。所以，无线射频辨识标签广泛地应用于批发、配送及零售业中。

现有的无线射频辨识读取器12在搭配天线14时，一台无线射频辨识读取器12只能配置4组天线14。所以，当实际运用的环境中，需要使用到超过4组以上的天线14时，则必须增加另外一台无线射频辨识读取器12来搭配。然而，现阶段无线射频辨识读取器12的价格仍高居不下，因此若无线射频辨识读取器12的个数增加时将造成成本上的增加。因此，如何减少无线射频辨识读取器12的使用个数即成为急需解决的重要课题。

发明内容

本发明涉及一种天线切换器及其天线切换方法。

根据本发明的一方面，提出一种天线切换器。天线切换器包括切换单元、手动切换键、感测器输入输出接口及微控制单元。切换单元用以将无线射频辨识(Radio Frequency Identification，RFID)读取器与数个天线其中之一电性连接。感测器输入输出接口连接至感测器，感测器感测天线上的物品状态变化以输出感测信号。微控制单元根据感测信号产生感测切换命令，并判断手动切换键是否被触发及无线射频辨识读取器是否读取数据中，如果手动切换键未被触发且该无线射频辨识读取器非读取数据中，该微控制单元根据感测切换命令控制切换单元。

根据本发明的另一方面，提出一种天线切换器的天线切换方法。天线切换器的天线切换方法用以将无线射频辨识(Radio FrequencyIdentification，RFID)读取器与数个天线其中之一电性连接。天线切换方法包括：感测天线上的物品状态变化以产生感测切换命令；判断无线射频辨识读取器是否正读取数据中；若无线射频辨识读取器正读取数据中，则等待并暂存该感测切换命令；若无线射频辨识读取器非读取数据中，判断天线切换器的手动切换键是否被触发；以及若手动切换键未被触发，将根据感测切换命令控制天线与无线射频辨识读取器之间的连接。

为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举一优选实施例，并配合附图，作详细说明如下：

附图说明

图1绘示为传统无线射频辨识系统的示意图。

图2绘示为依照本发明第一实施例的无线射频辨识系统的示意图。

图3绘示为依照本发明第一实施例的天线切换器的示意图。

图4绘示为天线切换器操作于手动切换模式的天线切换方法的流程图。

图5绘示为天线切换器操作于感测切换模式的天线切换方法的流程图。

图6绘示为天线切换器操作于感测切换搭配手动切换模式的天线切换方法的流程图。

图7绘示为依照本发明第二实施例的天线切换器的示意图。

【主要元件符号说明】

1：无线射频辨识系统

2：依照本发明实施例的无线射频辨识系统

12：无线射频辨识读取器

14、14a～14p：天线

16：货架

20：天线切换器

40：感测器

50：外部装置

212：切换单元

214：手动切换键

216：感测器输入输出接口

218：微控制单元

220：处理单元

222：存储单元

226：外部输入输出接口

228：无线射频辨识读取器连接端口

230a～230p：天线连接端口

232a：第一阻抗单元

232b：第二阻抗单元

234a：第一突波保护电路

234b：第二阻抗匹配电路

236a：第一阻抗匹配电路

236b：第二突波保护电路

238：电池

240：充电器

242：电源供应单元

244：显示单元

412、414、416、418、420、422、424、512、514、516、518、520、522、524、612、614、616、618、620、622、624、626、628、630：步骤

710：模拟数字转换器

S1：感测信号

具体实施方式

为了减少无线射频辨识读取器的使用个数，下述实施例公开一种天线切换器及其天线切换方法。天线切换器包括切换单元、手动切换键、感测器输入输出接口及微控制单元。切换单元用以将无线射频辨识(RadioFrequency Identification，RFID)读取器与数个天线其中之一电性连接。感测器输入输出接口连接至感测器，感测器感测天线上的物品状态变化以输出感测信号。微控制单元根据感测信号产生感测切换命令，并判断手动切换键是否被触发及无线射频辨识读取器是否读取数据中，如果手动切换键未被触发且该无线射频辨识读取器非读取数据中，该微控制单元根据感测切换命令控制切换单元。

天线切换方法包括：感测天线上的物品状态变化以产生感测切换命令；判断无线射频辨识读取器是否正读取数据中；若无线射频辨识读取器正读取数据中，则等待并暂存该感测切换命令；若无线射频辨识读取器非读取数据中，判断天线切换器的手动切换键是否被触发；以及若手动切换键未被触发，将根据感测切换命令控制天线与无线射频辨识读取器之间的连接。

第一实施例

请参照图2，图2绘示为依照本发明第一实施例的无线射频辨识系统的示意图。无线射频辨识(Radio Frequency Identification，RFID)系统2包括无线射频辨识读取器12(RFID Reader)、无线射频辨识标签(未绘示)、天线切换器20及天线14a至14p。天线切换器20用以将无线射频辨识读取器12与天线14a至14p其中之一电性连接。天线14a至14p设置于货架16上，使得无线射频辨识读取器12经由天线14a至14p读取无线射频辨识标签的数据，以迅速地得知货架上的物品变化。需特别说明的是，无线射频辨识系统2经由天线切换器20与超过4组以上的天线14电性连接，因此能无线射频辨识读取器12的使用个数并大幅地降低成本。

请参照图3，图3绘示为依照本发明第一实施例的天线切换器的示意图。天线切换器20包括切换单元212、手动切换键214、感测器输入输出(I/O)接口216、微控制单元218(Micro Control Unit，MCU)、外部输入输出(I/O)接口226、无线射频辨识读取器连接端口228、天线连接端口230a至230p、第一阻抗单元232a、第二阻抗单元232b、电池238、充电器240、电源供应单元242及显示单元244。手动切换键214用以供使用者手动设定欲切换的天线连接端口的编号及设定时间。切换单元212用以将无线射频辨识读取器12与天线14a至14p其中之一电性连接。显示单元244用以显示设定的天线连接端口的编号及设定时间。

外部输入输出接口226用以连接外部装置50，外部装置50例如为计算机。外部装置50可经由外部输入输出接口226及微控制单元218控制切换单元212并设定下一个欲切换的天线。感测器输入输出接口216连接至感测器40，感测器40用以感测天线14a至14P上的物品状态变化以输出感测信号S1。微控制单元218根据感测信号S1产生感测切换命令，并于手动切换键214未被触发时根据感测切换命令控制切换单元212。

无线射频辨识读取器连接端口228用以连接无线射频辨识读取器12，而天线连接端口230a至230p用以连接天线14a至14p。第一阻抗单元232a连接无线射频辨识读取器连接端口228及切换单元212，而第二阻抗单元232b，连接天线连接端口230a至230p及切换单元212。第一阻抗单元232a包括第一突波保护电路234a及第一阻抗匹配电路236a，第二阻抗单元232b包括第二突波保护电路236b及第二阻抗匹配电路234b。第一突波保护电路234a连接无线射频辨识读取器连接端口228及第一阻抗匹配电路236a，第一阻抗匹配电路236a连接切换单元212。第二突波保护电路236b连接天线连接端口230a至230p及第二阻抗匹配电路243b，第二阻抗匹配电路234b连接切换单元212。第一阻抗匹配电路236a及第二阻抗匹配电路234b用以阻抗匹配，避免无线射频辨识读取器12的电波信号经天线切换器20后过度减损电波强度而影响读取率。第一突波保护电路234a及第二突波保护电路236b用以避免电波反弹造成电路损坏。

充电器240用以对电池238进行充电，电池238并于无外部电源提供至天线切换器20时，供应天线切换器20所需的工作电源。电源供应单元242连接至充电器240并根据外部电源提供天线切换器20所需的工作电源。

上述天线切换器20能选择性地操作外部切换模式、自动切换模式、手动切换模式及感测切换模式其中之一。外部切换模式由外部装置50设定欲切换的天线连接端口的编号，而自动切换模式由天线切换器20依序自动切换天线连接端口230a至230p与无线射频辨识读取器12之间的连接。

手动切换模式

请同时参照图3及图4，图4绘示为天线切换器操作于手动切换模式的天线切换方法的流程图。首先如步骤412所示，处理单元220检测手动切换键214。接着如步骤414所示，处理单元220判断手动切换键214是否被触发？若手动切换键214未被触发，则重复执行步骤412。如果手动切换键214被触发，则执行步骤416，处理单元220并根据手动切换键214的设定产生对应的手动切换命令。在步骤416中，处理单元220判断无线射频辨识读取器12是否读取数据中？若无线射频辨识读取器12非读取数据中，则执行步骤418。在步骤418中，处理单元220根据手动切换命令控制切换单元212进行切换天线连接端口230a至230p与无线射频辨识读取器连接端口228之间的连接。

相反地，如果无线射频辨识读取器12读取数据中，则执行步骤420。在步骤420中，处理单元220等待无线射频辨识读取器12将目前的数据读取完毕并暂存手动切换命令至存储单元222。接着如步骤422所示，处理单元220判断无线射频辨识读取器12是否仍读取数据中？若无线射频辨识读取器12仍读取数据中，则重复执行步骤420直到无线射频辨识读取器12读取数据完毕。当无线射频辨识读取器12读取数据完毕，则执行步骤424，处理单元220读取先前暂存于存储单元222的手动切换命令。然后如步骤418所示，处理单元220根据手动切换命令控制切换单元212进行切换天线连接端口230a至230p与无线射频辨识读取器连接端口228之间的连接。

感测切换模式

请同时参照图3及图5，图5绘示为天线切换器操作于感测切换模式的天线切换方法的流程图。首先如步骤512所示，感测器40感测天线14a至14p上的物品状态变化。在天线14a至14p上的物品状态发生变化前，天线切换器20可操作于一自动切换模式并根据一读取顺序依序自动切换天线连接端口230a至230p与无线射频辨识读取器12之间的连接。举例来说，读取顺序依序为天线连接端口230a、天线连接端口230b、天线连接端口230c、天线连接端口230d至230p。当天线14a至14p上的物品状态发生变化，感测器40输出感测信号S1。感测信号S1经感测器输入输出接口216输入至微控制单元218，处理单元220根据感测信号S1输出感测切换命令。

接着如步骤514所示，处理单元220根据感测信号S1判断天线14a至14p上的物品状态是否发生变化。如果天线14a至14p上的物品状态未发生变化，则重复执行步骤512。如果天线14a至14p上的物品状态发生变化，则如步骤516所示，处理单元220判断无线射频辨识读取器12是否仍读取数据中？若无线射频辨识读取器12非读取数据中，则执行步骤518。在步骤518中，处理单元220根据感测切换命令控制切换单元212进行切换天线连接端口230a至230p与无线射频辨识读取器连接端口228之间的连接。跟着如步骤526所示，处理单元220根据物品状态发生变化前的读取顺序控制切换单元212进行切换天线连接端口230a至230p与无线射频辨识读取器连接端口228之间的连接。

相反地，如果无线射频辨识读取器12读取数据中，则执行步骤520。在步骤520中，处理单元220等待无线射频辨识读取器12将目前的数据读取完毕并暂存感测切换命令至存储单元222。接着如步骤522所示，处理单元220判断无线射频辨识读取器12是否仍读取数据中？若无线射频辨识读取器12仍读取数据中，则重复执行步骤520直到无线射频辨识读取器12读取数据完毕。当无线射频辨识读取器12读取数据完毕，则执行步骤524，处理单元220读取先前暂存于存储单元222的感测切换命令。然后如步骤518所示，处理单元220根据感测切换命令控制切换单元212进行切换天线连接端口230a至230p与无线射频辨识读取器连接端口228之间的连接。跟着如步骤526所示，

处理单元220根据物品状态发生变化前的读取顺序控制切换单元212进行切换天线连接端口230a至230p与无线射频辨识读取器连接端口228之间的连接。

举例来说，如果天线14a至14p上的物品状态未发生变化，天线切换器20应操作于自动切换模式且天线连接端口230a至天线连接端口230p根据读取顺序依序切换。也就是说，如果天线14a至14p上的物品状态未发生变化，则天线连接端口230a切换至天线连接端口230b后，应由天线连接端口230b切换至天线连接端口230c。但是，如果天线14e上的物品状态发生变化，则天线连接端口230a切换至天线连接端口230b后，应由天线连接端口230b切换至天线连接端口230e。

为了确保数据读取的完整性，天线连接端口的切换过程中，必须等待无线射频辨识读取器12经由前一个天线连接端口读取数据完毕后才能切换至下一个天线连接端口。亦即，处理单元220需先将感测切换命令暂存，并等待无线射频辨识读取器12经由天线连接端口230b读取数据完毕，才能读取先前暂存的感测切换命令并根据感测切换命令将天线连接端口230b切换至天线连接端口230e。

当无线射频辨识读取器12经由天线连接端口230e读取数据完毕后，处理单元220再根据物品状态发生变化前的读取顺序将天线连接端口230e切换至天线连接端口230c。

感测切换搭配手动切换模式

请同时参照图3及图6，图6绘示为天线切换器操作于感测切换搭配手动切换模式的天线切换方法的流程图。首先如步骤612所示，感测器40感测天线14a至14p上的物品状态变化。在天线14a至14p上的物品状态发生变化前，天线切换器20可操作于一自动切换模式并根据一读取顺序依序自动切换天线连接端口230a至230p与无线射频辨识读取器12之间的连接。举例来说，读取顺序依序为天线连接端口230a、天线连接端口230b、天线连接端口230c、天线连接端口230d至230p。当天线14a至14p上的物品状态发生变化，感测器40输出感测信号S1。感测信号S1经感测器输入输出接口216输入至微控制单元218，处理单元220根据感测信号S1输出感测切换命令。

接着如步骤614所示，处理单元220根据感测信号S1判断天线14a至14p上的物品状态是否发生变化。如果天线14a至14p上的物品状态未发生变化，则重复执行步骤612。如果天线14a至14p上的物品状态发生变化，则如步骤616所示，处理单元220判断无线射频辨识读取器12是否仍读取数据中？若无线射频辨识读取器12读取数据中，则执行步骤624。在步骤624中，处理单元220等待无线射频辨识读取器12将目前的数据读取完毕并暂存感测切换命令至存储单元222。如果无线射频辨识读取器12非读取数据中，则执行步骤618。在步骤618中，处理单元220判断手动切换键214是否被触发？若手动切换键214是否被触发，则执行步骤624。相反地，如果手动切换键214未被触发，则执行步骤620。在步骤620中，处理单元220根据感测切换命令控制切换单元212进行切换天线连接端口230a至230p与无线射频辨识读取器连接端口228之间的连接。接着如步骤622所示，处理单元220根据物品状态发生变化前的读取顺序控制切换单元212进行切换天线连接端口230a至230p与无线射频辨识读取器连接端口228之间的连接。

前述步骤624执行完毕后，执行步骤626。在步骤626中，处理单元220判断无线射频辨识读取器12是否仍读取数据中？若无线射频辨识读取器12读取数据中，则执行步骤624。如果无线射频辨识读取器12非读取数据中，则执行步骤628。在步骤628中，处理单元220判断手动切换键214是否被触发？若手动切换键214是否被触发，则执行步骤624。相反地，如果手动切换键214未被触发，则执行步骤620。在步骤620中，处理单元220根据感测切换命令控制切换单元212进行切换天线连接端口230a至230p与无线射频辨识读取器连接端口228之间的连接。接着如步骤622所示，处理单元220根据物品状态发生变化前的读取顺序控制切换单元212进行切换天线连接端口230a至230p与无线射频辨识读取器连接端口228之间的连接。

举例来说，如果天线14a至14p上的物品状态未发生变化或手动切换键214未被触发，天线切换器20应操作于自动切换模式且天线连接端口230a至天线连接端口230p根据读取顺序依序切换。也就是说，如果天线14a至14p上的物品状态未发生变化或手动切换键214未被触发，则天线连接端口230a切换至天线连接端口230b后，应由天线连接端口230b切换至天线连接端口230c。但是，如果天线14e上的物品状态发生变化或手动切换键214设定切换至天线14e，则天线连接端口230a切换至天线连接端口230b后，应由天线连接端口230b切换至天线连接端口230e。

为了确保数据读取的完整性，天线连接端口的切换过程中，必须等待无线射频辨识读取器12经由前一个天线连接端口读取数据完毕后才能进一步判断是否切换至下一个天线连接端口。无线射频辨识读取器12经由前一个天线连接端口读取数据完毕后，还要进一步判断手动切换键214是否被触发？当无线射频辨识读取器12经由前一个天线连接端口读取数据完毕且手动切换键214未被触发才能切换天线连接端口。亦即，当无线射频辨识读取器12经由前一个天线连接端口读取数据中或手动切换键214被触发时，处理单元220需先将感测切换命令暂存，并等待无线射频辨识读取器12经由天线连接端口230b读取数据完毕，才能读取先前暂存的感测切换命令并根据感测切换命令将天线连接端口230b切换至天线连接端口230e。

当无线射频辨识读取器12经由天线连接端口230e读取数据完毕后且手动切换键214未被触发，处理单元220再根据物品状态发生变化前的读取顺序将天线连接端口230e切换至天线连接端口230c。

第二实施例

请参照图7，图7绘示为依照本发明第二实施例的天线切换器的示意图。天线切换器70与天线切换器20不同之处在于：天线切换器70还包括模拟数字转换器710。当感测器40输出的感测信号S1为数字信号时，则如第一实施例所述，感测信号S1经感测器输入输出接口输入至微控制单元218。相反地，当感测器40输出的感测信号S1为模拟信号时，则需经由模拟数字转换器710将感测信号S1转换为数字信号后再输入至微控制单元218。微控制单元218根据数字信号产生感测切换命令。

本发明上述实施例所公开的天线切换器及其天线切换方法，能减少无线射频辨识读取器的使用个数并大幅地降低成本。

综上所述，虽然本发明已以一优选实施例公开如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视所附权利要求书所界定者为准。

Claims (12)

1.一种天线切换器，包括：

一切换单元，用以将一无线射频辨识读取器与多个天线其中之一电性连接；

一手动切换键；

一感测器输入输出接口，连接至多个感测器，这些感测器用以感测这些天线上的物品状态变化以输出一感测信号；以及

一微控制单元，用以根据该感测信号产生一感测切换命令，并判断该手动切换键是否被触发及该无线射频辨识读取器是否读取数据中，如果该手动切换键未被触发且该无线射频辨识读取器非读取数据中，该微控制单元根据该感测切换命令控制该切换单元，

其中该微控制单元包括：

一存储单元；以及

一处理单元，用以根据该感测信号产生该感测切换命令，并根据该感测切换命令控制该切换单元，当该无线射频辨识读取器读取数据中，将该感测切换命令暂存至该存储单元。

2.如权利要求1所述的天线切换器，其中当该感测切换命令暂存至该存储单元后，该处理单元判断该手动切换键是否被触发及该无线射频辨识读取器是否读取数据中，如果该手动切换键未被触发且该无线射频辨识读取器非读取数据中，该处理单元执行该存储单元所暂存的该感测切换命令。

3.如权利要求1所述的天线切换器，还包括：

一模拟数字转换器，用以将该感测切换信号转换为数字信号输出至该微控制单元。

4.如权利要求1所述的天线切换器，还包括：

一外部输入输出接口，用以连接至一外部装置，该外部装置经该外部输入输出接口及该微控制单元控制该切换单元。

5.如权利要求1所述的天线切换器，还包括：

一无线射频辨识读取器连接端口；

多个天线连接端口；

一第一阻抗单元，连接该无线射频辨识读取器连接端口及该切换单元；

一第二阻抗单元，连接这些天线连接端口及该切换单元。

6.如权利要求5所述的天线切换器，其中该第一阻抗单元包括一第一突波保护电路及一第一阻抗匹配电路，该第二阻抗单元包括一第二突波保护电路及一第二阻抗匹配电路，该第一突波保护电路连接该无线射频辨识读取器连接端口及该第一阻抗匹配电路，该第一阻抗匹配电路连接该切换单元，该第二突波保护电路连接这些天线连接端口及该第二阻抗匹配电路，该第二阻抗匹配电路连接该切换单元。

7.如权利要求1所述的天线切换器，还包括：

一电池；

一充电器，用以对该电池进行充电；以及

一电源供应单元，连接至该充电器并根据一外部电源提供一工作电源。

8.一种天线切换器的天线切换方法，用以将一无线射频辨识读取器与多个天线其中之一电性连接，该天线切换方法包括：

感测这些天线上的物品状态变化以产生一感测切换命令；

判断该无线射频辨识读取器是否正读取数据中；

若该无线射频辨识读取器读取数据中，则等待数据读取完毕并暂存该感测切换命令；

若该无线射频辨识读取器非读取数据中，判断该天线切换器的一手动切换键是否被触发；以及

若该手动切换键未被触发，根据该感测切换命令进行切换，

其中于感测这些天线上的物品状态变化以产生一感测切换命令的该步骤还包括：

感测这些天线上的物品状态变化以输出一感测信号；以及

根据该感测信号产生该感测切换命令。

9.如权利要求8所述的天线切换方法，其中于感测这些天线上的物品状态变化以产生一感测切换命令的该步骤还包括：

感测这些天线上的物品状态变化以输出一感测信号；

将该感测信号转换为数字信号；以及

根据该数字信号产生该感测切换命令。

10.如权利要求8所述的天线切换方法，还包括：

根据物品状态发生变化前的读取顺序进行切换。

11.如权利要求8所述的天线切换方法，其中若该手动切换键被触发，则等待并暂存该感测切换命令。

12.如权利要求11所述的天线切换方法，还包括：

判断该无线射频辨识读取器是否正读取数据中；

若该无线射频辨识读取器正读取数据中，则等待并暂存该感测切换命令；

若该无线射频辨识读取器非正读取数据中，判断该天线切换器的该手动切换键是否被触发；以及

读取该感测切换命令以根据该感测切换命令切换这些天线与该无线射频辨识读取器电性连接。

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