CN102682250B - 一种电池辅助式rfid标签芯片信号反射方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电池辅助式RFID标签芯片信号反射方法，其特点是：首先，读卡器通过其天线发射载波信号到标签，用于读写标签存储的内部信息。其次，标签通过其天线接收到载波信号后，利用频率或相位锁定电路对载波信号进行锁定，即锁定载波信号的频率或相位。然后，标签芯片通过数字逻辑电路对读写信息进行处理，再将反馈信号输出到调制器电路进行调制，调制信号的频率或相位与锁定的载波信号的频率或相位具有相关性。最后，标签通过发射器电路和天线将调制信号发射出去，模拟反向散射信号，由读卡器检测，完成通信过程。本发明提高了标签芯片反射信号的可靠性和灵活性。
Description
技术领域
本发明涉及射频识别技术，特别涉及电池辅助式RFID标签芯片与读卡器之间的数据通信方法。具体而言，本发明描述了一种电池辅助式RFID标签芯片的信号反射方法。
背景技术
RFID是利用集成电路与无线通信技术相结合而产生的一种自动识别技术。与传统条形码等识别技术相比，RFID具有非接触、扫描快、多目标同时识别、体积小、抗污染、耐持久、可重复利用、安全性高等优点。随着集成电路产业的迅猛发展，芯片制造成本大为降低，RFID在世界范围内广泛应用于物流管理、生产控制、身份识别、公共安全等行业。
在工作频率上，RFID分为低频125KHz到134KHz)、高频(13.56MHz)、超高频860MHz到960MHz、微波2.45G、5.8G几个频段。低高频RFID的识别距离觉短，读写速率低，但成本小，标签芯片的设计相对简单。超高频和微波频段的RFID读取距离长，一般大于10m，但标签芯片成本较高，设计难度大。每一种频段的RFID都有其优缺点，适用于不同的应用场合。
工作方式上，RFID主要可以分为无源RFID和有源RFID两种。有源RFID标签自身带有电池供电，读写距离较远，但体积较大，与成本高。无源RFID标签自身不带电池，从读卡器发射的电磁场中获得能量，成本很低，比有源RFID标签更小、更轻，但读写距离较近。此外，为了在有源RFID和无源RFID之间进行性能和成本的折衷，出现了电池辅助式RFID。其在无源RFID标签中内置小尺寸电池，为标签芯片供电，加强了射频信号强度，扩展读写范围，且可更快读取。因此，电池辅助式RFID可以获得比无源RFID更好的性能，以及比有源RFID更低的成本。
发明内容
本发明提供了一种电池辅助式RFID标签芯片信号反射方法，其特征在于，采用锁定载波频率或相位和主动发射的方式，模拟传统RFID标签被动反向散射的信号发送方式，实现RFID标签芯片和读卡器之间的通信，且提高了标签芯片反射信号的可靠性和灵活性。
传统的无源RFID标签芯片一般采用被动反向散射的方法，将反馈信号反射回读卡器，并由读卡器检测。如图1所示为传统无源RFID标签芯片被动反射方法的示意图。标签芯片101包括一个阻抗调节网络102连接到天线103，阻抗调节网络102由调制器104控制。通过控制阻抗调节网络102可以改变标签芯片101的输入阻抗，从而改变标签芯片101与天线103之间的反射系数，控制天线103是否对读卡器100发射的载波信号进行反射，达到信号调制、发送目的。设计中，天线103的阻抗与标签芯片101输入阻抗在某一调制状态下时接近匹配，天线103对读卡器100发射的载波信号近似没有反射。而在另一调制状态下时，调制器104改变标签芯片101的输入阻抗，使其反射系数增加，天线103对读卡器100发射的载波信号进行反射。被动反射信号的强度不易控制，影响有效的识别距离。
本发明针对电池辅助式RFID标签芯片，提供了一种新型的标签芯片信号反射方法，用于改善传统的被动反射方法，其过程如下：
首先，读卡器通过天线发射载波信号到标签，用于读写标签存储的内部信息。
其次，标签接收载波信号，利用频率或相位锁定电路对载波信号进行锁定，即锁定载波信号的频率或相位。
然后，标签通过数字逻辑电路对读写信息进行处理，再将反馈信号输出到调制器进行信号调制，调制信号的频率或相位与锁定的载波信号的频率或相位具有相关性。
最后，标签通过发射器电路和天线将调制信号发射出去，模拟反向散射信号，由读卡器检测。
本发明技术方案的优点主要体现在：RFID标签芯片工作时，以与载波信号相关的频率或相位主动发射信号到读卡器，不需要改变其输入阻抗反射载波信号。标签芯片的主动发射信号与前述的被动反射信号实现相同的信息传输功能，可以说是用主动发射信号模拟反向散射信号。主动发射信号的强度可以由发射器电路控制，提高了标签芯片模拟的反射信号的可靠性和灵活性。
附图说明
本发明的目的、优点和特点，将通过下面优选实施例的非限制性说明进行解释。这些实施例仅是应用本发明技术方案的典型范例，凡采取等同替换或者等效变换而形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。
图1为传统无源RFID标签芯片被动反向散射方法的示意图；
图2为本发明电池辅助式RFID标签芯片主动发射方法的示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明进行详细说明：
如图2所示为本发明一个应用示意图，示例的RFID***包括读卡器200和电池辅助式RFID标签201。其中，电池辅助式RFID标签201由标签芯片202、标签天线205和标签电池204构成。标签电池204为标签芯片202提供电源。标签芯片202主要包括电源稳压电路205、解调器电路206、锁相环电路207、调制器电路208、发射器电路209、复位电路210、数字逻辑电路211和存储器电路212。其中，标签芯片202的频率或相位锁定电路以锁相环电路207为例。
在标签芯片202中，电源稳压电路205为标签芯片202提供稳定的电源电压。解调器电路206对读卡器200发射的载波信号进行解调得到读写命令和数据。锁相环电路207对读卡器200发射的载波信号进行频率或相位锁定，且为数字逻辑电路211和调制器电路208提供时钟信号。调制器电路208对标签芯片202的反馈信号进行调制。发射器电路209将调制器电路208输出的调制信号通过标签天线203发射出去，模拟标签芯片202的反向散射信号。复位电路210为数字逻辑电路211提供复位信号，使数字电路正确复位，以响应读卡器200的指令。数字逻辑电路211为标签芯片202的逻辑控制和信号处理单元。存储器电路212存储标签芯片202的内部信息，可被读卡器200读写。
当示例的RFID***进行工作时，读卡器200需要对电池辅助式RFID标签201进行读写操作。此时读卡器200中的发射器213通过读卡器天线214发射经过调制或者未经过调制的载波信号，即标签读写信号。
电池辅助式RFID标签201在一定距离外，通过标签天线203接收到读卡器200发射的载波信号，并将载波信号传送到标签芯片202内部。一方面，标签芯片202内的解调器电路206对载波信号进行解调，恢复出读卡器200的读写命令和数据，并将读写命令和数据输出到数字逻辑电路211进行处理。另一方面，标签芯片202内的锁相环电路207对载波信号进行跟踪，锁定载波信号的频率或相位。锁相环电路207同时产生与载波信号的频率或相位相关的时钟信号，作为数字逻辑电路211和调制器电路208工作所需的时钟信号。
数字逻辑电路211在接收到时钟信号并被复位电路210产生的复位信号进行复位后，对读卡器200的读写命令和数据进行处理。数字逻辑电路211根据读写命令可以对存储器电路212进行读写操作，读取存储器电路212中存储的数据信息，或者在存储器电路212中写入数据信息。数字逻辑电路211在对读卡器200的读写命令和数据处理完成后，得到标签芯片202反馈给读卡器200的数据信息，并将反馈信号输出给调制器电路208。
调制器电路208对数字逻辑电路211输出的反馈信号进行调制，如采用ASK调制，或者其他一些调制方式，并将调制后的反馈信号输出给发射器电路209。调制器电路208采用由锁相环电路207产生的与载波信号的频率或相位具有一定锁定关系的时钟信号进行调制，因此，调制信号的频率或相位与读卡器200发射的载波信号的频率或相位具有一定锁定关系，即相关性。
发射器电路209采用主动发射的方式，将调制器电路208输出的调制信号通过标签天线203发射出去。发射器电路209发射的信号用于模拟标签芯片202反射的反馈信号，其频率或相位与读卡器200发射的载波信号的频率或相位具有一定锁定关系，可以被读卡器200以一定的方式检测。
读卡器200通过读卡器天线214接收标签芯片202的反射信号，即标签芯片202中发射器电路209发射的信号，并由读卡器200中的接收器215进行检测，得到标签芯片202的反馈数据信息。
通过上述的文字表述可以看出，采用本发明后，提升了了射频信号强度，扩展读写范围。同时，降低了通信的成本。RFID标签芯片工作时，以与载波信号相关的频率或相位主动发射信号到读卡器，不需要改变其输入阻抗反射载波信号。标签芯片的主动发射信号与前述的被动反射信号实现相同的信息传输功能，可以说是用主动发射信号模拟反向散射信号。主动发射信号的强度可以由发射器电路控制，提高了标签芯片模拟的反射信号的可靠性和灵活性。
Claims (3)
1.一种电池辅助式RFID标签芯片信号反射方法，其特征在于：首先，读卡器通过天线发射载波信号到标签，用于读写标签存储的内部信息；其次，标签接收载波信号，利用频率或相位锁定电路对载波信号进行锁定，即锁定载波信号的频率或相位；然后，标签通过数字逻辑电路对读写信息进行处理，再将反馈信号输出到调制器进行信号调制，调制信号的频率或相位与锁定的载波信号的频率或相位具有相关性；最后，标签通过发射器电路和天线将调制信号发射出去，模拟反向散射信号，由读卡器检测；读卡器发射的载波信号是调制信号；或是未调制信号；RFID标签芯片采用锁定载波频率或相位和主动发射的方法来模拟被动反向散射的方法，实现RFID标签芯片和读卡器之间的通信，RFID标签芯片先锁定读卡器发射的载波信号的频率或相位，再通过标签天线将反馈信号以与载波信号具有相关性的频率或相位发射回读卡器，模拟标签芯片的反向散射信号，并被读卡器以一定的方式检测，RFID标签芯片还包括，电源稳压电路、解调器电路、调制器电路、复位电路、数字逻辑电路和存储器电路或其他相关电路。
2.根据权利要求1所述的一种电池辅助式RFID标签芯片信号反射方法，其特征在于：RFID标签芯片包括一个频率或相位锁定电路，对读卡器发射的载波信号进行频率或相位锁定；这个频率或相位锁定电路可以是锁相环电路，或延迟锁相环电路，或分频器电路，或其他形式的频率或相位锁定电路。
3.根据权利要求1所述的一种电池辅助式RFID标签芯片信号反射方法，其特征在于：RFID标签芯片还包括一个发射器电路，利用发射器电路将调制后的反馈信号主动发射回读卡器；发射器电路发射信号的频率或相位与读卡器发射的载波信号的频率或相位具有相关性。
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