Спосіб збільшення дальності дії системи багатоабонентної радіочастотної ідентифікації

Реферат: Спосіб збільшення дальності дії системи багатоабонентної радіочастотної ідентифікації належить до області радіотехніки та може бути використаний при організації ідентифікації одночасно декількох об'єктів. Новим у способі є включення до складу транспондерів, що встановлюються на об'єктах ідентифікації "Активної приймально-передавальної антени Широкова" і "Однопортового резонансного транзисторного підсилювача Широкова". Активними антенами транспондерів радіочастотні коливання від пристрою зчитування приймають і підсилюють, після чого прийняті і підсилені радіочастотні коливання вперше пропускають через керований радіочастотний фазообертач прохідного типу. Після цього радіочастотний сигнал підсилюють однопортовим підсилювачем, де здійснюють його додаткову амплітудну модуляцію унікальною кодовою послідовністю. При цьому сигнал унікальної кодової послідовності подають на окремий вхід керування режимом роботи однопортового підсилювача, який розв'язаний з радіочастотним виведенням підсилювача за визначенням. Підсилений і модульований радіочастотний сигнал знов пропускають через керований радіочастотний фазообертач прохідного типу, на вхід керування якого подають низькочастотний сигнал керування. Подвійний прохід через фазообертач призводить до зсуву частоти радіочастотного сигналу. Далі підсилені, модифіковані по частоті і модульовані по амплітуді радіочастотні сигнали знов подають на радіочастотний роз'єм активної антени, де їх утретє підсилюють і випромінюють у напрямі UA 114355 C2 (12) UA 114355 C2 антени пристрою зчитування. Винахід дозволяє збільшити дальність дії системи радіочастотної ідентифікації і спростити конструкцію. UA 114355 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до області радіотехніки і може бути використаний для радіочастотної ідентифікації об'єктів. Відомі способи радіочастотної ідентифікації, основані на випромінюванні радіочастотного сигналу, його прийому антеною ідентифікаційного пристрою, зсуву частоти і перевипромінювання цим пристроєм радіочастотного сигналу, як це описано в Патенті України № 91937, опублікованому 10.09.2010, бюл. № 17/2010. Проте, енергетика такої лінії зв'язку низька і дальність дії системи також невелика. Найбільш близьким до винаходу є "Спосіб збільшення дальності дії системи багатоабонентної радіочастотної ідентифікації", оснований на зсуві частоти початкових радіочастотних коливань, посиленні мікрохвильового сигналу однопортовим підсилювачем і модуляції унікальним кодом перевипромінюваного транспондером радіочастотного сигналу, як це описано в Патенті України № 100897, МПК G01R 29/08, G01S 13/00, опублікованому 11.02.2013, бюл. № 3/2013. Крім того, як прототип частково виступає "Активна приймальнопередавальна антена Широкова", яка описана в Патенті України № 108561, МПК H01Q 13/10, H01Q 23/00, опублікованому 12.05.2015, бюл. № 9/2015 і "Однопортовий резонансний транзисторний підсилювач Широкова", описаний в Патенті України № 102751, МПК H03F 3/189, H03F 3/19, H03F 3/04, опублікованому 12.08.2013, бюл. № 15/2013. За цим способом радіочастотної ідентифікації спочатку генерують безперервні радіочастотні коливання і через антену пристрою зчитування їх первинно випромінюють у напрямі антени транспондера, що встановлюється на об'єкті, який підлягає ідентифікації, де ці безперервні радіочастотні коливання первинно приймають, пропускають через керований фазообертач і через ланки, що фільтрують, подають на однопортовий транзисторний підсилювач, де їх підсилюють по амплітуді і додатково, за допомогою ланок, що фільтрують, вводять сигнал модуляції, що є унікальною кодовою послідовністю, якою модулюють радіочастотні коливання. Далі підсилені і модульовані радіочастотні коливання знов пропускають через керований фазообертач і випромінюють за допомогою антени транспондера у напрямі антени пристрою зчитування. Пропускаючи двічі через керований фазообертач, в радіочастотні коливання вносять зсув частоти, що дозволяє в пристрої зчитування виділяти комбінаційну складову різниці початкових радіочастотних коливань і трансформованих по частоті. При цьому перевипромінювані декількома транспондерами сигнали приймають, виділяють, демодулюють та ідентифікують одночасно. Таким чином, система здійснює ідентифікацію одночасно декількох транспондерів, що перебувають у зоні дії пристрою зчитування, причому дальність дії системи збільшена за рахунок того, що сигнали транспондерів додатково підсилюють одпопортовим підсилювачем. Проте, приведений спосіб має недолік, що обмежує сферу його застосування. Енергетика лінії зв'язку збільшена в порівнянні з відомим аналогом (патент № 91937), але, як і раніше, залишається низькою. Дальність дії системи радіочастотної ідентифікації з цієї причини хоч і збільшена, але не велика. Крім того, присутня відома складність розділення радіочастотних і модулюючих сигналів при подачі їх на вхід однонопортового підсилювача, що ускладнює конструкцію і підвищує її вартість. В основу винаходу поставлено задачу збільшення дальності дії системи радіочастотної ідентифікації і спрощення конструкції. Вона вирішується за рахунок наступного. Спосіб збільшення дальності дії системи багатоабонентної радіочастотної ідентифікації, що включає початкове генерування безперервних радіочастотних коливань, первинне випромінювання їх за допомогою антени зчитувача у напрямі декількох транспондерів, що одночасно перебувають у зоні дії системи радіочастотної ідентифікації, в кожному транспондері первинний прийом антеною цих безперервних радіочастотних коливань, зсув частоти первинно прийнятих радіочастотних коливань, підсилення первинно прийнятих радіочастотних коливань однопортовим підсилювачем, їх модуляцію унікальною кодовою послідовністю, вторинне випромінювання антеною транспондера і вторинний прийом антеною пристрою зчитування трансформованих по частоті, підсилених і модульованих радіочастотних коливань, змішування вторинно прийнятих радіочастотних коливань з початковими безперервними радіочастотними коливаннями, виділення комбінаційних низькочастотних складових різниці початкових і трансформованих по частоті радіочастотних коливань, одночасне демодулювання декількох низькочастотних коливань і отримання унікальних кодових послідовностей від різних транспондерів одночасно і здійснення, тим самим, ідентифікації декількох об'єктів одночасно, що відрізняється тим, що первинно сформовані та випромінювані антеною пристрою зчитування радіочастотні коливання в кожному транспондері первинно приймають "Активною приймальнопередавальною антеною Широкова", за допомогою якої їх підсилюють і підсилені коливання знімають з її радіочастотного роз'єму, після чого ці підсилені радіочастотні коливання подають 1 UA 114355 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 на перший вивід керованого радіочастотного фазообертача прохідного типу, фазовий зсув якого регулюють сигналом низькочастотного генератора керування, для кожного транспондера окремо, при цьому в кожному транспондері в первинно прийняті радіочастотні коливання, вводять монотонно наростаючий або монотонно спадний фазовий зсув від нуля до 180° за період низькочастотного сигналу керування, для кожного транспондера окремо, при цьому з другого виводу керованого радіочастотного фазообертача прохідного типу радіочастотні коливання знімають і подають далі на радіочастотний вивід "Однопортового резонансного транзисторного підсилювача Широкова", де ці радіочастотні коливання підсилюють і модулюють унікальною кодовою послідовністю, причому модуляцію здійснюють подачею цієї кодової послідовності на вхід керування режимом роботи однопортового підсилювача, після чого підсилені і модульовані радіочастотні коливання знов подають на другий вивід керованого радіочастотного фазообертача прохідного типу, і у фазообертачі в радіочастотні коливання додатково вводять монотонно зростаючий або монотонно спадний фазовий зсув від нуля до 180° за період низькочастотного сигналу керування, для кожного транспондера окремо, внаслідок чого радіочастотні коливання отримують монотонний зсув по фазі від нуля до 360° за період низькочастотного сигналу керування, або, що еквівалентно, зсув частоти, рівний частоті сигналу керування, після чого трансформовані по частоті, підсилені і модульовані по амплітуді радіочастотні коливання через перший вивід керованого фазообертача прохідного типу знов подають на радіочастотний роз'єм "Активної приймально-передавальиої антени Широкова", де ці коливання ще раз підсилюють і випромінюють у напрямі антени пристрою зчитування, після чого здійснюють прийом і обробку сигналів, як це здійснено в способі-прототипі. Порівняння винаходу зі вже відомими способами і прототипом показує, що спосіб, що заявляють нові технічні властивості, що полягають у можливості додаткового підсилення первинно прийнятого та перевипромінюваного транспондерами радіочастотного сигналу, що дозволяє суттєво підвищити дальність дії системи радіочастотної ідентифікації. Крім того, можна виключити процедуру фільтрації і розділення радіочастотних сигналів і сигналів унікальної кодової послідовності, оскільки сигнал унікальної кодової послідовності подають на окремий вхід керування "Однопортового резонансного транзисторного підсилювача Широкова". Ці властивості винаходу є новими, оскільки у способі-прототипі через властиві йому недоліки, що полягають в перевипромінюванні трансподерами радіочастотних сигналів, які були підсилені лише однопортовим транзисторним підсилювачем без додаткового подвійного підсилення в "Активній приймально-передавальной антені Широкова", відстань функціонування системи радіочастотної ідентифікації за способом-прототипом істотно менша. Новим також є подача унікальної кодової послідовності на вхід керування "Однопортового резонансного транзисторного підсилювача Широкова", що виключає необхідність використання ланцюгів, що фільтрують і поєднують радіочастотні коливання і сигнал унікальної кодової послідовності, як це вказано в способі-прототипі. У пропонованому способі збільшення дальності дії системи багатоабонентної радіочастотної ідентифікації радіочастотні сигнали, що первинно випромінюють через антену пристрою зчитування, первинно приймають і одночасно підсилюють "Активною приймаль-ноиередавальной антеною Широкова", а потім, після обробки і підсилення в однопортовому підсилювачі, ці сигнали знов подають на радіочастотний роз'єм цієї ж активної антени і ще раз підсилюють, після чого повторно випромінюють у напрямі антени пристрою зчитування. Причому, згідно з особливостями роботи "Активної приймально-передавальной антени Широкова", прийом з підсиленням сигналів від антени пристрою зчитування і подальше підсилення з випромінюванням у напрямі антени пристрою зчитування вказаною активною антеною здійснюють одночасно, без будь яких комутацій у ланцюгах і змінах режиму роботи активного елемента антени. У "Однопортовому резонансному транзисторному підсилювачі Широкова" присутній вхід керування режимами роботи, який розв'язаний з радіочастотним виводом підсилювача за визначенням. З цієї-причини немає необхідності фільтрувати ці сигнали для їх подачі на радіочастотний вивід однопортового підсилювача: радіочастотні коливання подають до (знімають з) радіочастотного виводу "Однопортового резонансного транзисторного підсилювача Широкова", а сигнали унікальної кодової послідовності подають до його входу керування. Решта перетворень сигналів, як в транспондері, так і в пристрої зчитування, аналогічна перетворенням сигналів, здійснюваних за способом-прототипом. Вказаний спосіб збільшення дальності дії системи багатоабонентної радіочастотної ідентифікації можна реалізувати за допомогою пристрою показаного на кресленні. Оскільки власне пристрій зчитування аналогічний пристрою за способом-прототипом, його склад і 2 UA 114355 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 функціонування у пристрої, що заявляється, не описуються. На кремсленні показаний лише видозмінений транспондер. Транспондер містить "Активну приймально-передавальну антену Широкова" 1, керований радіочастотний фазообертач прохідного типу 2, генератор низькочастотного сигналу керування 3, "Однопортовий резонансний транзисторний підсилювач Широкова" 4, генератор унікальної кодової послідовності 5. У кожному транспондері радіочастотний роз'єм "Активної приймально-передавальної антени Широкова" 1 з'єднаний з першим сигнальним виводом керованого радіочастотного фазообертача прохідного типу 2, другий сигнальний вивід якого з'єднаний з радіочастотним виводом "Однопортового резонансного транзисторного підсилювача Широкова" 4, при цьому вхід керування радіочастотного фазообертача прохідного типу 2 з'єднаний з виходом генератора низькочастотного сигналу керування 3, при цьому вихід генератора унікальної кодової послідовності 5 з'єднаний зі входом керування режимом роботи "Однопортового резонансного транзисторного підсилювача Широкова" 4. Працює пристрій, що реалізує спосіб збільшення дальності дії системи багатоабонентної радіочастотної ідентифікації, таким чином. Радіочастотні коливання формують і випромінюють пристроєм зчитування у напрямі місця розташування транспондерів. У кожному транспондері "Активної приймально-передавальною антеною Широкова" 1 ці коливання уловлюють і підсилюють за рахунок присутності у складі цієї антени регенеративного підсилювача на польовому транзисторі. В результаті з радіочастотного роз'єму антени знімають прийняті та підсилені радіочастотні коливання, які подають на перший сигнальний вивід керованого радіочастотного фазообертача прохідного типу 2. За допомогою цього фазообертача реалізують монотонну зміну фази прийнятих і підсилених радіочастотних коливань. При цьому за період низькочастотного сигналу керування, який формують за допомогою генератора низькочастотного сигналу керування 3 і який подають на вхід керування цього фазообертача, реалізують в керованому радіочастотному фазообертачі прохідного типу 2 зсув фази радіочастотних коливань від нуля до 180° за їх перший прохід через фазообертач з його першого сигнального виводу на його другий сигнальний вивід. З другого сигнального виводу керованого радіочастотного фазообертача прохідного типу 2 радіочастотні сигнали знімають і подають на радіочастотний вивід "Однопортового резонансного транзисторного підсилювача Широкова" 4. Даний підсилювач має один порт для входу і виходу одночасно і дозволяє підсилювати радіочастотний сигнал, що приходить на цей порт, відправляючи підсилений сигнал у цей же самий порт. Підсилення цього однопортового радіочастотного підсилювача регулюють у широких межах подачею за одним із способів, описаних в патенті № 102751, напруги керування. Замість напруги керування постійного струму на вхід керування однопортового підсилювача подають сигнал унікальної кодової послідовності, який виробляють генератором унікальної кодової послідовності 5. В результаті цього отримують радіочастотний сигнал, що модулюється по амплітуді унікальною кодовою послідовністю. Підсилений і модульований радіочастотний сигнал знов подають на другий сигнальний вивід керованого радіочастотного фазообертача прохідного типу 2. За допомогою цього фазообертача знов реалізують монотонну зміну фази радіочастотних коливань. При цьому за період низькочастотного сигналу керування, який формують за допомогою генератора низькочастотного сигналу керування 3 і який подають на вхід керування цього фазообертача, реалізують в керованому радіочастотному фазообертачі прохідного типу 2 зсув фази радіочастотних коливань від нуля до 180° за їх другий прохід через фазообертач з його другого сигнального виводу на його перший сигнальний вивід. Таким чином, в керованому радіочастотному фазообертачі прохідного типу 2 за період низькочастотного сигналу керування реалізують зсув фази радіочастотних коливань від нуля до 360° за два проходи. При цьому можна говорити про зсув спектра радіочастотних коливань на так звану частоту Доплера або частоту сигналу, формованого генератором низькочастотного сигналу керування 3. У кожному транспондері трансформовані по частоті, двічі підсилені і модульовані по амплітуді радіочастотні коливання, знов подають на радіочастотний роз'єм "Активної приймально-передавальної антени Широкова" 1, де ці радіочастотні коливання в черговий, третій раз підсилюють і випромінюють далі у напрямі антени пристрою зчитування. Вказана активна антена може здійснювати одночасний прийом з підсиленням і підсилення з випромінюванням радіочастотних сигналів без зміни режиму роботи активного елемента антени і без будь-яких додаткових комутацій сигналів. Далі процедура прийому і обробки сигналів транспондерів аналогічна процедурі прийому і обробці сигналів за способом-прототипом. 3 UA 114355 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Таким чином, на виходах пристрою зчитування матимемо унікальні кодові послідовності, що ідентифікують кожен з об'єктів системи радіочастотної ідентифікації, причому зчитувач обробляє сигнали декількох транспондерів одночасно за рахунок відмінності частот зсуву (Доплера), що формуються в різних транспондерах. Народногосподарський ефект від використання винаходу пов'язаний з появою можливості виявляти транспондери на збільшеній відстані дії системи радіочастотної ідентифікації. Система має підвищену енергетику і, відповідно, має більшу відстань функціонування. Підвищена енергетика системи забезпечується триразовим підсиленням радіочастотних сигналів у транспондері. Інший аспект підвищення ефективності від використання передбачуваного винаходу пов'язаний зі спрощенням конструкції транспондера. Спрощення конструкції досягається за рахунок виключення зі складу транспондера ланцюгів розв'язки та фільтрації радіочастотних сигналів і сигналів унікальної кодової послідовності. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ Спосіб збільшення дальності дії системи багатоабонентної радіочастотної ідентифікації, що включає початкове генерування безперервних радіочастотних коливань, первинне випромінювання їх за допомогою антени зчитувача у напрямі декількох транспондерів, що одночасно перебувають у зоні дії системи радіочастотної ідентифікації, в кожному транспондері первинний прийом антеною цих безперервних радіочастотних коливань, зсув частоти первинно прийнятих радіочастотних коливань, підсилення первинно прийнятих радіочастотних коливань однопортовим підсилювачем, їх модуляцію унікальною кодовою послідовністю, вторинне випромінювання антеною транспондера і вторинний прийом антеною пристрою зчитування трансформованих по частоті, підсилених і модульованих радіочастотних коливань, змішування вторинно прийнятих радіочастотних коливань з початковими безперервними радіочастотними коливаннями, виділення комбінаційних низькочастотних складових річниці початкових і трансформованих по частоті радіочастотних коливань, одночасне демодулювання декількох низькочастотних коливань і отримання унікальних кодових послідовностей від різних транспондерів одночасно і здійснення, тим самим, ідентифікації декількох об'єктів одночасно, який відрізняється тим, що первинно сформовані та випромінювані антеною пристрою зчитування радіочастотні коливання в кожному транспондері первинно приймають активною приймально-передавальною антеною, за допомогою якої їх підсилюють і підсилені коливання знімають з її радіочастотного роз'єму, після чого ці підсилені радіочастотні коливання подають на перший вивід керованого радіочастотного фазообертача прохідного типу, фазовий зсув якого регулюють сигналом низькочастотного генератора керування, для кожного транспондера окремо, при цьому в кожному транспондері в первинно прийняті радіочастотні коливання вводять монотонно наростаючий або монотонно спадний фазовий зсув від нуля до 180° за період низькочастотного сигналу керування, для кожного транспондера окремо, при цьому з другого виводу керованого радіочастотного фазообертача прохідного типу радіочастотні коливання знімають і подають далі на радіочастотний вивід однопортового резонансного транзисторного підсилювача, де ці радіочастотні коливання підсилюють і модулюють унікальною кодовою послідовністю, причому модуляцію здійснюють подачею цієї кодової послідовності на вхід керування режимом роботи однопортового підсилювача, після чого підсилені і модульовані радіочастотні коливання знов подають на другий вивід керованого радіочастотного фазообертача прохідного типу, і у фазообертачі в радіочастотні коливання додатково вводять монотонно зростаючий або монотонно спадний фазовий зсув від нуля до 180° за період низькочастотного сигналу керування, для кожного транспондера окремо, внаслідок чого радіочастотні коливання отримують монотонний зсув по фазі від нуля до 360° за період низькочастотного сигналу керування, або, що еквівалентно, зсув частоти рівний частоті сигналу керування, після чого трансформовані по частоті, підсилені і модульовані по амплітуді радіочастотні коливання через перший вивід керованого фазообертача прохідного типу знов подають на радіочастотний роз'єм активної приймально-передавальної антени, де ці коливання ще раз підсилюють і випромінюють у напрямі антени пристрою зчитування, після чого здійснюють прийом і обробку сигналів відомим способом. 4 UA 114355 C2 Комп’ютерна верстка О. Рябко Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5