技术领域
[0001] 本
发明实施例涉及通讯领域，尤其涉及一种天线结构、阅读器和智能售货设备。
背景技术
[0002]
射频识别(Radio Frequency Identification，RFID)技术是一种非
接触式的自动识别技术。在工作时，阅读器通过读写天线发送出一定
频率的无线
信号，当
电子标签进入
磁场时，凭借感应
电流所获得的
能量发送出存储在芯片中的产品信息。
[0003] 目前无线射频识别技术已经成功应用于智能售货机领域。通常的方案是一个大功率阅读器配多个近场天线，每一层货架铺设1个或2个近场天线，以依次切换近场天线读取电子标签的方式盘存售货机的商品。一旦检测到客户将购物柜子
门关闭，就会立即盘存，而后很快结账，且将客户的购物品类以及所扣款信息发给客户手机终端。
[0004] 如图1所示，由于近场天线线圈1内外的磁场方向相反，当电子标签3横跨在近场天线线圈1上时，电子标签3内部产生两个方向相反的感应电流，导致电子标签3内感应电流很小，不足以让电子标签3正常工作，在盘存的时候对应的物品信息就不能被读取到。因此，近场天线线圈1就存在一个横跨线圈边缘的读取盲区2。如果客户拿了商品，但是没有购买，再次放回的时候，没有放置到要求的
位置，而是放在这些读取盲区2，系统盘点的时候就会误以为该商品被客户拿走，记录客户的错误购买信息，造成不必要的纠纷。因此货物在货架上需要任何位置都能被读取到，这是RFID智能售货机亟需解决的问题。
发明内容
[0005] 本发明提供一种天线结构、阅读器和智能售货设备，以改善甚至规避大面积近场天线内部以及近场天线跨界位置存在电子标签读取盲区的问题，减少甚至消除货架上的读取盲区。
[0006] 第一方面，本发明实施例提供了一种天线结构，包括：至少一个天线单元，每个天线单元包括至少两个近场天线，天线结构中，存在相邻两个近场天线的天线区部分重叠，其中，天线区为一个近场天线所围成的区域。
[0007] 可选的，任意相邻两个近场天线的天线区部分重叠。
[0008] 可选的，近场天线为矩形线圈或包括曲折线形状。
[0009] 可选的，近场天线为矩形线圈；
[0010] 天线单元包括第一近场天线和第二近场天线，第一近场天线和第二近场天线的大小相同，第一近场天线相对的两边分别与第二近场天线相对的两边部分重叠。
[0011] 可选的，天线单元还包括第三近场天线和第四近场天线，第三近场天线和第四近场天线的大小及位置关系与第一近场天线和第二近场天线的大小及位置关系相同，且第三近场天线另一相对的两边分别与第一近场天线另一相对的两边部分重叠，第四近场天线另一相对的两边分别与第二近场天线另一相对的两边部分重叠。
[0012] 可选的，天线单元还包括第五近场天线，第五近场天线
覆盖第一近场天线、第二近场天线、第三近场天线和第四近场天线的天线区共同的重叠区域。
[0013] 可选的，近场天线包括具有曲折线形状的第一部分和位于第一部分一侧且与所述第一部分电连接的第二部分，第二部分为直线形；
[0014] 天线单元包括第六近场天线和第七近场天线，第六近场天线和第七近场天线的形状和大小相同，第六近场天线的第二部分和第七近场天线的第二部分部分重叠。
[0015] 可选的，第一部分包括多个弯折区，第六近场天线的每个弯折区与第七近场天线对应的弯折区部分重叠。
[0016] 可选的，天线单元包括第八近场天线和第九近场天线，第八近场天线和第九近场天线的大小、形状及位置关系与第六近场天线和第七近场天线的大小、形状及位置关系相同；
[0017] 第八近场天线和第六近场天线关于一中心线对称，且第八近场天线的每个弯折区与第六近场天线对应的弯折区部分重叠；第九近场天线和第七近场天线关于上述中心线对称，且第九近场天线的每个弯折区与第七近场天线对应的弯折区部分重叠。
[0018] 可选的，天线单元还包括第十近场天线和第十一近场天线，第十近场天线和第十一近场天线为矩形线圈；
[0019] 第十近场天线和所述第十一近场天线的大小相同，第十近场天线相对的两边分别与第十一近场天线相对的两边部分重叠；
[0020] 第十近场天线和第十一近场天线横跨第六近场天线和第七近场天线的多个弯折区，形成网格状结构。
[0021] 可选的，天线结构还包括天线切换
开关、同轴
电缆和阻抗匹配
电路；
[0022] 近场天线包括馈电点，近场天线通过馈电点直接与阻抗匹配电路电连接，阻抗匹配电路与同轴电缆电连接，同轴电缆与天线切换开关电连接。
[0023] 可选的，天线结构还包括天线切换开关、天线选通开关、同轴电缆和阻抗匹配电路；
[0024] 近场天线包括馈电点，近场天线通过馈电点与天线选通开关电连接，天线选通开关与阻抗匹配电路电连接，阻抗匹配电路与同轴电缆电连接，同轴电缆与天线切换开关电连接。
[0025] 可选的，天线结构还包括天线切换开关、同轴电缆和阻抗匹配电路；
[0026] 近场天线包括馈电点，其中一个馈电点接地，另一个馈电点直接与天线切换开关电连接，天线切换开关与阻抗匹配电路电连接，阻抗匹配电路与同轴电缆电连接。
[0027] 可选的，近场天线为射频识别天线。
[0028] 第二方面，本发明实施例还提供了一种阅读器，该阅读器包括第一方面所述的任一天线结构。
[0029] 可选的，该阅读器还包括射频读头，该射频读头的发射功率的范围为0.25-4W。
[0030] 第三方面，本发明实施例还提供了一种智能售货设备，包括至少一层货架，每层所述货架包括至少一个如第二方面任一所述的阅读器。
[0031] 可选的，该智能售货设备包括多层货架，每层货架包括一个阅读器。
[0032] 可选的，该智能售货设备还包括设置于每层货架底部的托架，用于布置近场天线并屏蔽不同层阅读器的同频干扰。
[0033] 可选的，该智能售货设备还包括设置于托架和近场天线之间的
磁性薄膜，用于减少托架中形成的
涡流。
[0034] 本发明实施例提供的天线结构包括至少一个天线单元，每个天线单元包括至少两个近场天线，通过采用同层近场天线部分重叠的方式对至少一对相邻两个近场天线进行设置，使得该相邻两个近场天线中的任一个近场天线的读取盲区位于另一个近场天线的可读取区内，进而消除了该相邻两个近场天线位置处的读取盲区，因此，本发明的天线结构可以改善甚至规避大面积近场天线内部以及近场天线跨界位置存在电子标签读取盲区的问题，进而可减少甚至消除货架上的读取盲区。此外，通过设置网格状的天线结构，可解决商品倒伏后，粘贴在商品底部的标签无法被读取的问题。
附图说明
[0035] 图1为
现有技术中近场天线的结构示意图；
[0036] 图2是本发明实施例提供的一种天线结构的结构示意图；
[0037] 图3是本发明实施例提供的另一种天线结构的结构示意图；
[0038] 图4是本发明实施例提供的的另一种天线结构的结构示意图；
[0039] 图5是本发明实施例提供的的另一种天线结构的结构示意图；
[0040] 图6是本发明实施例提供的的另一种天线结构的结构示意图；
[0041] 图7是本发明实施例提供的的另一种天线结构的结构示意图；
[0042] 图8是本发明实施例提供的的另一种天线结构的结构示意图；
[0043] 图9是本发明实施例提供的天线结构中的一种电路结构示意图；
[0044] 图10是本发明实施例提供的天线结构中的一种电路结构示意图；
[0045] 图11是本发明实施例提供的天线结构中的一种电路结构示意图；
[0046] 图12是本发明实施例提供的货架与天线结构的结构示意图。
具体实施方式
[0047] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
[0048] 本发明实施例提供的天线结构适用于应用在阅读器中识别电子标签的情况，可设置于智能售货设备的货架上。具体的，本实施例中的天线结构包括：
[0049] 至少一个天线单元，每个天线单元包括至少两个近场天线，该天线结构中，存在相邻两个近场天线的天线区部分重叠，其中，天线区为一个近场天线所围成的区域。
[0050] 其中，该天线结构可以包括一个天线单元，也可以包括多个天线单元，天线单元可以根据设置的近场天线的个数及分布随意划分，即相同的近场天线的个数及分布可以划分为不同的天线单元；天线单元的个数以及天线单元内近场天线的个数可具体根据货架的大小进行设置，例如，货架越大，可设置越多的近场天线，以降低阅读器的发射功率；另外，货架较小时，也可以减小每个近场天线的天线区的面积，设置较多的近场天线，进一步降低阅读器的发射功率。在实际应用中，该天线结构需铺满整层货架或货物摆放区，即最外侧的近场天线的最外边位于货架或货物摆放区的边缘，以规避整个天线结构边缘区域的读取盲区。相邻两个近场天线可以是一个天线单元中的相邻两个近场天线，也可以是相邻两个天线单元的相邻两个近场天线。近场天线可以是线圈形式，每个近场天线的两端有可供接入电路的馈电点。
[0051] 示例性的，图2是本发明实施例提供的一种天线结构的结构示意图。如图2所示，天线单元包括第一近场天线10和第二近场天线20，第一近场天线10和第二近场天线20的天线区部分重叠，第一近场天线10包括第一馈电点111和第二馈电点112，第二近场天线20包括第三馈电点121和第四馈电点122。第一近场天线10被第二近场天线20完全覆盖的一条边对应的第一读取盲区11被第二近场天线20的可读取区覆盖，第二近场天线20被第一近场天线10完全覆盖的一条边对应的第二读取盲区21被第一近场天线10的可读取区覆盖。在读取电子标签的过程中，采用依次切换近场天线读取电子标签的方式，可以实现近场天线10读取不到的电子标签被近场天线20读取到，近场天线20读取不到的电子标签被近场天线10读取到。
[0052] 本发明实施例提供的天线结构包括至少一个天线单元，每个天线单元包括至少两个近场天线，通过采用同层近场天线部分重叠的方式对至少一对相邻两个近场天线进行设置，使得该相邻两个近场天线中的任一个近场天线的读取盲区位于另一个近场天线的可读取区内，进而消除了该相邻两个近场天线位置处的读取盲区，因此，本发明的天线结构可以改善甚至规避大面积近场天线内部以及近场天线跨界位置存在电子标签读取盲区的问题，进而可减少甚至消除货架上的读取盲区。
[0053] 可选的，任意相邻两个近场天线的天线区部分重叠。由此，在天线结构内部，任一近场天线的读取盲区都会被与之相邻的近场天线的可读取区覆盖，即在整个天线结构的区域内无读取盲区，可以准确读取到电子标签。
[0054] 可选的，近场天线可以为矩形线圈或包括曲折线形状。本发明实施例对近场天线的形状不作具体限定，只要可以读取电子标签，相邻两个近场天线的天线区部分重叠，能够减少或消除读取盲区即可。
[0055] 示例性的，如图2所示，近场天线的形状为矩形线圈；或者如图5所示，近场天线的形状包括曲折线形状。
[0056] 具体的，如图2所示，近场天线为矩形线圈；
[0057] 天线单元包括第一近场天线10和第二近场天线20，第一近场天线10和第二近场天线20的大小相同，第一近场天线10相对的两边分别与第二近场天线20相对的两边部分重叠。此时，第一近场天线10和第二近场天线20的天线区部分重叠，第一近场天线10被第二近场天线20完全覆盖的一条边对应的第一读取盲区被第二近场天线20的可读取区覆盖，第二近场天线20被第一近场天线10完全覆盖的一条边对应的第二读取盲区被第一近场天线10的可读取区覆盖，可消除该天线单元区域内的读取盲区。
[0058] 可选的，如图3所示，基于上述方案，天线单元还包括第三近场天线30和第四近场天线40，第三近场天线30和第四近场天线40的大小及位置关系与第一近场天线10和第二近场天线20的大小及位置关系相同，且第三近场天线30另一相对的两边分别与第一近场天线10另一相对的两边部分重叠，第四近场天线40另一相对的两边分别与第二近场天线20另一相对的两边部分重叠。此时，相邻的两个天线单元中的近场天线可以两两部分重叠，且近场天线的数量增多，针对相同大小的货架，可以进一步减少近场天线天线区的面积，进而降低阅读器的发射功率。另外，第三近场天线30和第四近场天线40，与第一近场天线10被第二近场天线20相互重叠，形成网格状结构，可以解决商品倒伏后，粘贴在商品底部的标签无法被读取的问题。
[0059] 可选的，如图4所示，天线单元还包括第五近场天线50，第五近场天线50覆盖第一近场天线10、第二近场天线20、第三近场天线30和第四近场天线40的天线区共同的重叠区域。通常，相邻的近场天线A和近场天线B部分重叠就会产生互耦，也就是说近场天线A作为工作天线的时候，近场天线B理论上不应该工作，但是由于近场天线B与近天线A之间有耦合，近场天线B就成为了近场天线A的负载，进而降低近场天线A的性能，同时也会形成新的读取盲区。图4中，第一近场天线10、第二近场天线20、第三近场天线30和第四近场天线40两两部分重叠，由于相邻两个近场天线会产生互耦，第一近场天线10、第二近场天线20、第三近场天线30和第四近场天线40的天线区共同的重叠区域可能会形成新的读取盲区，因此，可设置第五近场天线50，将第五近场天线50的天线区覆盖上述四个近场天线的天线区共同的重叠区域，可以避免产生新的读取盲区。
[0060] 示例性的，如图5所示，近场天线包括具有曲折线形状的第一部分和位于所述第一部分一侧且与第一部分电连接的第二部分，第二部分为直线形；其中，第一部分和第二部分围成天线区，第一部分弯折形成的区域为弯折区。
[0061] 本实施例中，天线单元包括第六近场天线60和第七近场天线70，第六近场天线60和第七近场天线70的形状和大小相同，第六近场天线60的第二部分和第七近场天线70的第二部分部分重叠。此时，若第六近场天线60和第七近场天线70的天线区部分重叠，则第六近场天线60和第七近场天线70的弯折区必定部分重叠。可选的，参考图5，近场天线的第一部分包括多个弯折区，第六近场天线60的部分弯折区与第七近场天线70对应的弯折区部分重叠，其他弯折区未重叠。如图5所示，第六近场天线60最左侧的弯折区以及第七近场天线70最右侧的弯折区均没有重叠区域，此时，若其他近场天线与该两个弯折区均未重叠，则该两个弯折区仍存在读取盲区，而其他弯折区可以消除读取盲区，因此，图5所示的天线结构可以减少读取盲区。
[0062] 可选的，如图6所示，近场天线的第一部分包括多个弯折区，第六近场天线60的每个弯折区与第七近场天线70对应的弯折区部分重叠。此时，该天线单元区域不存在读取盲区。
[0063] 可选的，如图7所示，基于上述方案，天线单元包括第八近场天线80和第九近场天线90，第八近场天线80和第九近场天线90的大小、形状及位置关系与第六近场天线60和第七近场天线70的大小、形状及位置关系相同；
[0064] 第八近场天线80和第六近场天线60关于一中心线对称，且第八近场天线80的每个弯折区与第六近场天线60对应的弯折区部分重叠；第九近场天线90和第七近场天线70关于上述中心线对称，且第九近场天线90的每个弯折区与第七近场天线70对应的弯折区部分重叠。此时，相邻的两个天线单元中的近场天线可以两两部分重叠，且近场天线的数量增多，针对相同大小的货架，可以进一步减少近场天线天线区的面积，进而降低阅读器的发射功率。
[0065] 通常RFID标签都是粘贴在商品的底部，标签与阅读器的天线所在平面相平行，此时天线产生的
磁力线可以很好地穿过标签，标签能被读取。但是一旦商品倒伏，其标签就与天线所在的平面垂直，参考图6，当商品向前或向后倒伏后，天线产生的磁力线方向与标签平行，即没有磁力线穿过标签，此时，对应的标签将无法被读取。
[0066] 可选的，本发明实施例可通过设置网格状的天线结构，解决上述商品倒伏后，粘贴在商品底部的标签无法被读取的问题。示例性的，如图8所示，基于图6的方案，天线单元还包括第十近场天线100和第十一近场天线110，第十近场天线100和第十一近场天线110为矩形线圈；
[0067] 第十近场天线100和所述第十一近场天线110的大小相同，第十近场天线100相对的两边分别与第十一近场天线110相对的两边部分重叠；
[0068] 第十近场天线100和第十一近场天线110部分重叠的相对两边与第六近场天线60和第七近场天线70的边缘重叠，形成网格状结构。
[0069] 本实施例通过设置网格状的天线结构，当商品向前或向后倒伏后，其标签可以被近场天线100或近场天线110读取到；当商品向左或向右倒伏后，其标签可以被近场天线60或近场天线70，由此，当商品向向任意方向倒伏后，其标签均可被读取到，从而解决商品倒伏后，粘贴在商品底部的标签无法被读取的问题。
[0070] 针对图2、图3、图5、图6、图7和图8所示的天线结构，相邻两个近场天线的耦合系数接近0，彼此不作为负载。此种情况下，该天线结构可采用如图9所示的电路结构。当其中一个天线工作时，与之相邻的近场天线不会成为其负载而形成新的读取盲区。
[0071] 可选的，天线结构还包括天线切换开关、同轴电缆和阻抗匹配电路；
[0072] 近场天线包括馈电点，近场天线通过馈电点直接与阻抗匹配电路电连接，阻抗匹配电路与同轴电缆电连接，同轴电缆与天线切换开关电连接。
[0073] 如图9所示，近场天线A通过馈电点直接与阻抗匹配电路电连接，其中阻抗匹配电路可由并联的电容C11和C21组成；阻抗匹配电路与同轴电缆COAX1电连接，同轴电缆COAX1与天线切换开关SW的第一切换点电连接。近场天线B的连接方式与近场天线A的连接方式类似，最终通过同轴电缆COAX2连接到天线切换开关SW的第二切换点。天线切换开关SW的另一端接
射频信号源T1。
[0074] 针对图4所示的天线结构，第五近场天线50覆盖第一近场天线10、第二近场天线20、第三近场天线30和第四近场天线40的天线区共同的重叠区域，此时，第五近场天线50和相邻近场天线之间的耦合系数较大。此种情况下，天线结构可采用如图10所示的电路结构。
当第五近场天线50工作时，通过天线选通开关，控制与之相邻的近场天线所在的电路处于开路状态；或者其他近场天线工作时，通过天线选通开关，控制第五近场天线50所在的电路处于开路状态，从而解决第五近场天线50和相邻近场天线之间的互耦问题。
[0075] 可选的，天线结构还包括天线切换开关、天线选通开关、同轴电缆和阻抗匹配电路；
[0076] 近场天线包括馈电点，近场天线通过馈电点与天线选通开关电连接，天线选通开关与阻抗匹配电路电连接，阻抗匹配电路与同轴电缆电连接，同轴电缆与天线切换开关电连接。
[0077] 如图10所示，近场天线C通过馈电点与天线选通开关SWITCHV1电连接，天线选通开关SWITCHV1与阻抗匹配电路电连接，阻抗匹配电路与同轴电缆COAX3电连接，同轴电缆COAX3与天线切换开关的第一切换点电连接。近场天线D的连接方式与近场天线C的连接方式类似，最终通过同轴电缆COAX4连接到天线切换开关SW的第二切换点。天线切换开关SW的另一端接射频信号源P2。
[0078] 另外，针对图4所示的天线结构，该天线结构也可采用如图11所示的电路结构。当第五近场天线50工作时，通过天线切换开关，控制与之相邻的近场天线所在的电路处于开路状态；或者其他近场天线工作时，通过天线切换开关，控制近场天线50所在的电路处于开路状态，从而解决近场天线50和相邻近场天线之间的互耦问题。
[0079] 可选的，天线结构还包括天线切换开关、同轴电缆和阻抗匹配电路；
[0080] 近场天线包括馈电点，其中一个馈电点接地，另一个馈电点直接与天线切换开关电连接，天线切换开关与阻抗匹配电路电连接，阻抗匹配电路与同轴电缆电连接。
[0081] 如图11所示，近场天线F的其中一个馈电点接地，另一个馈电点直接与天线切换开关SW的第一切换点电连接，天线切换开关另一端与阻抗匹配电路电连接，阻抗匹配电路与同轴电缆COAX电连接。近场天线E的其中一个馈电点接地，另一个馈电点直接与天线切换开关SW的第二切换点电连接，天线切换开关SW另一端与阻抗匹配电路电连接，阻抗匹配电路与同轴电缆COAX电连接。同轴电缆COAX的另一端接射频信号源P1。
[0082] 可选的，上述实施例中，近场天线可以为射频识别天线。
[0083] 本发明实施例还提供了一种阅读器，包括上述任一实施例提供的天线结构。
[0084] 本发明实施例提供的阅读器，包括本发明实施例提供的天线结构，具有相同的功能和有益效果。
[0085] 可选的，该阅读器还包括射频读头，射频读头的发射功率的范围为0.25-4W。
[0086] 采用小功率的射频读头，避免多射频读头同时工作，相邻货架层的天线同时发出频率相同射频信号造成的同频干扰，导致标签无法被读取。
[0087] 本发明实施例还提供了一种智能售货设备，包括至少一层货架，每层货架包括至少一个上述实施例所述的阅读器。
[0088] 本发明实施例提供的智能售货设备，通过采用同层近场天线部分重叠的方式，规避了大面积近场天线内部以及近场天线跨界位置的电子标签读取盲区，减少甚至消除了货架上的读取盲区。
[0089] 可选的，该智能售货设备还可以包括多层货架，每层货架包括一个阅读器。在工作时，多个阅读器同时工作，每个阅读器通过天线切换开关，控制该层货架上的多个近场天线依次轮流读取该层货架上的电子标签。同时采用多个阅读器同时工作，每个阅读器通过天线切换开关，控制该层货架上的多个天线依次轮流读取该层货架上的电子标签，可以快速准确地读取电子标签，缩短了客户购物时间，改善了客户的购物体验。
[0090] 可选的，如图12所示，该智能售货设备还可以包括设置于每层货架底部的托架100，用于布置近场天线120并屏蔽不同层阅读器的同频干扰。
[0091] 多个阅读器同时工作时，相邻货架层的近场天线同时发出频率相同射频信号将造成的同频干扰，导致电子标签无法被读取。设置上述托架，能够屏蔽相邻层阅读器的同频干扰。具体的，该托架可以是金属材料。
[0092] 可选的，该智能售货设备还可以包括设置于托架100和近场天线120之间的磁性薄膜110，该磁性薄膜的相对磁导率的范围为50～1000，具体的可以是500，用于减少托架中形成的涡流。
[0093] 金属托架上面布置线圈类型的近场天线，必然会引起较大的涡流，进而降低天线的性能，因此在金属托架和近场天线之间设置磁性薄膜，使得近场天线产生的磁力线基本在磁性薄膜内部走，金属托架内几乎不会产生涡流，大大降低了涡流对天线性能的损害。
[0094] 另外，近场天线120顶部还设置有覆盖板130，以保护近场天线120。
[0095] 注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的
权利要求范围决定。
