CN102741863B - 射频识别装置和方法 - Google Patents

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Abstract

公开了用于读取具有不同频率和/或编码方案的多种类型的RFID标签的装置和方法。发射一个或多个覆盖了多个RFID频带的搜索信号。检测多个RFID频带的一个中的RFID标签的存在指示。发射载波频率被调谐至检测到存在指示的频率的询问信号。接收包含了与RFID标签相关联的标签信息的标签响应信号。对基于标签响应信号的数字响应信号进行数字信号处理以获得标签信息。

Description

射频识别装置和方法
技术领域
本公开涉及射频识别（RFID）***。更具体地，本公开讨论并提出了软件定义的多模RFID读取装置。
背景技术
传统的RFID装置在许多可能频率中的单个频率上操作，并且采用许多不同编码方案中的一种编码方案。例如，目前可获得在125kHz、13.56MHz、915MHz、和2.4GHz处操作的***。附着到被跟踪物品的RFID标签只在单个频率处操作，并且可以使用唯一的不兼容的编码方案来在该频率处传送数据。
当前的RFID***通过将收发器或RFID读取器的天线耦合到附着到被跟踪物品的一个或多个“标签”的天线来操作。传统的RFID读取器被设计为仅对特定供应商所提供的标签起作用。而未将读取器设计为通用读取多种类型的RFID标签。当前读取器的该限制可能由于基于硬件的响应信号处理和标签信息解码而引起。使用专门的无线电电路来感测来自RFID标签的反射信息，对该信息进行过滤，并且在其被馈送至处理器之前对其进行定形。尽管该技术相当简单，但是其缺乏对不同类型标签（例如，基于不同频率和/或编码方案的标签）进行处理的灵活性。
发明内容
本文中所描述的实施例通过提供一种多模RFID读取装置来解决上述问题，该多模RFID读取装置能够处置具有不同目标频率和/或编码方案的不同类型的RFID标签。
某些实施例提供了一种读取RFID标签的方法。该方法可以包括发射覆盖多个RFID频带的一个或多个搜索信号。该方法还可以包括在多个RFID频带的一个中检测RFID标签的存在指示。该方法还可以包括读取该RFID标签。
某些实施例提供了一种读取RFID标签的方法。该方法可以包括发射覆盖多个RFID频带的一个或多个搜索信号。该方法还可以包括在多个RFID频带的一个中检测RFID标签的存在指示。该方法还可以包括发射其载频被调谐到检测到存在指示的频率处的询问信号。该方法还可以包括接收来自RFID标签的标签响应信号，该标签响应信号包括与RFID标签关联的标签信息。该方法还可以包括对基于标签响应信号的数字响应信号进行数字信号处理，以获得标签信息。
某些实施例提供了一种RFID读取装置。该装置可以包括天线。该装置还可以包括处理器，其被配置来经由天线发射覆盖多个RFID频带的一个或多个搜索信号。该处理器还可以被配置来在多个RFID频带的一个中检测RFID标签的存在指示。该处理器还可以被配置来基于从RFID标签接收到的标签响应信号来读取该RFID标签。标签响应信号可以包括与RFID标签关联的标签信息。该装置还可以包括模数转换器，其被配置来基于标签响应信号产生数字响应信号。该处理器还可以被配置来对数字响应信号进行数字信号处理，以获得标签信息。
应该理解的是，上述概括和下文中的详细描述都是示例性和说明性的，其旨在对所要求的实施例提供进一步的说明。
附图说明
被包括来对本发明提供进一步理解的、该说明书中所包含的构成该说明书的一部分的附图示出了所公开的实施例，并且与描述一起来说明所公开实施例的原理。附图中：
图1是示出根据某些实施例的示例性多模RFID读取装置的框图；
图2是示出根据某些实施例的另一示例性多模RFID读取装置的框图；
图3是示出根据某些实施例的再一示例性多模RFID读取装置的框图；
图4是示出根据某些实施例的在多个RFID频带中搜索和读取RFID标签的示例性处理的流程图；
图5是示出根据某些实施例的生成调制询问信号并将其发射至RFID标签的示例性处理的流程图；
图6是示出根据某些实施例的从RFID标签接收响应信号并对其进行处理的示例性处理的流程图；以及
图7是示出可以在其上实现某些实施例的计算机***的框图。
具体实施方式
在以下详细描述中，对许多具体细节的阐述是为了对所公开及所要求的实施例提供全面的理解。但是，对于本领域普通技术人员而言显而易见的是，这些实施例可以在没有这些具体细节中的一些的情况下实施。在其他实例中，为了避免不必要地模糊本公开，没有详细示出已知结构和技术。
本文中使用词语“示例性”是指“用作示例、实例、或例证”。本文中被描述为“示例性”的任意实施例或设计不必理解为相对于其他实施例或设计为优选的或有利的。
本公开的实施例针对及解决了传统RFID***通常仅对一种类型的RFID标签起作用的问题。本公开的实施例提供了一种多模RFID读取装置，其能够处置基于不同目标频率（例如，125kHz、13.56MHz、915MHz、和2.4GHz）和/或编码方案（例如，ISO18000）的多种类型的RFID标签。该装置采用了这样的处理器，其以软件的方式执行专用单频率硬件组件传统上所执行的功能中的至少一些功能。这些功能可以包括但不限于：载波信号的生成和调制；以及对来自RFID标签的响应信号的解调、滤波，和对标签信息的解码。该多模RFID读取装置的某些实施例被配置来对在其能力范围的总带宽内进行操作的不同RFID***进行解调和解码、处置多个频率的RFID标签、以及处理任意定义的编码算法。另外，可以在不进行硬件修改的情况下通过对处理器进行重新编程来将新的频率和编码方案添加至其能力范围。
图1是示出根据某些实施例的示例性多模RFID读取装置100的框图。装置100包括处理器101、天线组103、天线选择开关105、本地振荡器113、数模转换器（DAC）114、调制器115、输出放大器117、输入放大器121、解调器123、以及模数转换器（ADC）125。在某些实施例中，调制器115和解调器123分别为正交调制器和正交解调器。
处理器101的第一输出端连接至本地振荡器113的控制输入端，处理器101的第二输出端连接至D/A转换器114的数字输入端，以及处理器101的第三输出端连接至天线选择开关105的选择输入端。本地振荡器113的信号输出端连接至正交调制器115的第一（载波）输入端，D/A转换器114的模拟输出端连接至调制器115的第二（调制）输入端。调制器115的输出端连接至输出放大器117的输入端，输出放大器117的输出端连接至天线选择开关105的公共端子。天线选择开关105的可选择的端子组连接至天线组103。天线选择开关105的公共端子还连接至输入放大器121的输入端。输入放大器121的输出端连接至正交解调器123的第一输入端。解调器123的第二输入端连接至本地振荡器113的信号输出端。解调器123的输出端连接至A/D转换器125的模拟输入端。A/D转换器125的数字输出端连接至处理器101的输入端口。
处理器101被配置（即，编程）来搜索和读取多种类型的RFID标签。现在描述RFID读取装置100的示例性搜索操作。处理器101发射覆盖多个RFID频带的搜索信号。这里所使用的“搜索信号”可以包括覆盖将要搜索的多个RFID频带的RFID频带搜索信号集。例如，搜索信号可以包括用于第一RFID频带的第一搜索信号、用于第二RFID频带的第二搜索信号、以及用于第三RFID频带的第三搜索信号。举例来说，假设RFID读取装置100被设计为读取三个RFID频带，即125kHz频带、13.56MHz频带、和915MHz频带。处理器101发射用于125kHz频带的第一搜索信号并且搜索RFID标签的存在指示。在无源RFID（即，其自身没有电源的标签）的情况下，RFID标签的存在指示可以为由于该标签中的天线短路而引起的反射搜索信号的能量突降的形式。如果在125kHz带宽内检测到标签存在指示，则处理器101通过以下述方式在目标频率（例如，检测到标签存在的频率）中发射询问或激励（energizing）信号来尝试读取该RFID标签。
用于特定RFID频带的搜索信号可以为一次发射的、覆盖该频带的整个带宽（例如，对于915MHz频带来说为从约900MHz到约928MHz）的相对来说的宽带信号。可选地，搜索信号可以包括连续发射的、扫过整个带宽的一组相对来说的窄带搜索信号（例如，信号片（slices））。对于其他带宽（例如，13.56MHz和914MHz），重复上述步骤。
应该注意，在某些实施例中，提供了诸如图1中所示的天线组103之类的多个天线。这是因为，可以发射和接收一个RFID频带中的信号（例如，搜索或询问信号）的收发器天线可以不同于可以发射和接收另一个RFID频带中的信号的收发器天线。例如，13.57MHz频带的天线可以为环形天线，其被设计为主要对RF磁场敏感（responsive），而2.4GHz频带的天线可以为偶极天线，其被设计为对电场敏感。因此，在从一个RFID频带到另一个RFID频带的搜索或读取期间，通过将例如来自处理器101的选择输出提供至天线开关105的选择输入端来切换收发器天线可能是必须的。在一些实施例中，可以使用其基频覆盖多个RFID频带中的一个而其一个或多个谐频覆盖一个或多个其余RFID频带的单个收发器天线来代替图1中所示的天线组103，或者将上述单个收发器天线与一个或多个其他天线结合使用。
如上所示，当处理器101在给定带宽（例如，125kHz）中检测到RFID标签的存在时，处理器101通过发射询问或激励信号来尝试读取该RFID标签。现在描述RFID装置100执行的示例性读取操作。处理器101将指示目标频率（即，检测到标签存在的频率）的信号输出至本地振荡器113。本地振荡器113被配置为通过生成载波信号来响应来自处理器101的该信号，该载波信号在与装置100被配置来处置的多种类型的RFID标签相关联的频率中的一个处振荡。在某些实施例中，本地振荡器113为锁相环（PLL）合成器，其可以随着单个基准频率的倍增来生成各种输出频率。在这种实施例中，处理器101所提供的指示目标频率的信号可以包括表示PLL合成器的倍增因子的数据。在其他实施例中，本地振荡器113可以为压控振荡器（VCO）。
处理器101还生成数字调制信号，其基于与所选类型的RFID标签关联的调制方案。该调制方案可以包括幅度调制、频率调制、或二者的组合。调制信号被馈送至将该数字调制信号转换为模拟调制信号的DAC 114。模拟调制信号也被称为“低频”信号或“基带”信号，这是因为该信号在通常低于载波信号频率的频率处变化。
本地振荡器113生成的载波信号（在目标频率处振荡）和DAC114生成的模拟调制信号都被馈送至调制器115，调制器115通过模拟混合器（未示出）来在模拟域混合这两个信号，并且生成调制的“询问”或“激励”信号，该信号将在被输出放大器117放大后经由天线103发射至RFID标签。询问信号包括利用调制信号调制了的载波信号。在一些实施例中，利用调制信号对载波信号进行了幅度调制。在其他实施例中利用调制信号对载波信号进行了频率调制。天线103可以为（具有单个或多个环的）环形天线，其具有覆盖与多模RFID读取装置100被设计来处置的不同类型的RFID标签相关联的频率范围的宽带特性。
例如，这样发射的询问信号产生一个电磁（EM）场，该电磁场在图中所示场内的无源RFID标签（例如RFID标签131）的天线中感生出AC电流。该AC电流被整流，然后所得到的DC电流对标签131中的电容器进行充电。当电容器上的电压信号足够时，标签电路（未示出）中的有源电子器件被激活。一旦被激活，标签中的该电子器件以被编码为包含特定标签信息（通常为对于标签唯一的ID，即识别字符串）的短时间间隔序列将标签天线短路。除了唯一的ID之外，标签信息还可以包括与标签所附着的物品关联的附加非易失性信息，例如价格、质量或加工数据。当标签天线被短路时，RFID读取装置100的天线103上产生了附加负载，这导致天线103上的电压降。该响应或“反射”信号改变或导致了天线103处的电压信号。
以上关于RFID标签的描述适用于无源RFID标签，无源RFID标签其自身不包含电源，并且其以上述方式反射到来的询问信号。另一方面，有源RFID标签其自身包含电源，并且可以主动地生成响应信号。本领域技术人员基于本公开应该理解的是，本文中所公开的***和方法可以同样地用于读取有源RFID标签和无源RFID标签，应该牢记的是，有源RFID标签将接收如此发射的询问信号并且主动生成响应信号，而不仅仅以上述可应用于无源RFID标签的方式来对询问信号进行反射。RFID装置100将以与上述方式大致相同的方式来处理该主动生成的响应信号。
返回图1，由响应信号引起的电压信号被馈送至输入放大器121，然后与本地振荡器113输出的在目标频率处振荡的载波信号一起被馈送至解调器123。解调器123的输出是中频（IF）响应信号。然后，IF响应信号被馈送至ADC 125，ADC 125将该IF响应信号转换为数字响应信号。处理器101接收该数字响应信号并且执行数字信号处理操作，该数字信号处理操作包括对数字响应信号进行数字滤波以及基于与所选类型的RFID标签关联的解码算法对标签信息进行解码。然后，处理器101可以确定哪个（哪些）标签处于读取装置100的场区域内，并且将该信息以及响应信号中所包含的任意其他附加信息报告给存货程序或终端用户。可以将处理器101编程为通过控制本地振荡器113（例如，PLL合成器）来切换频率以及对新的RF目标频率重复该处理，从而实现多模RFID读取装置。
图2是示出根据某些实施例的另一示例性多模RFID读取装置200的框图。装置200包括处理器201、天线组203、天线选择开关205、本地振荡器213、输出放大器217、天线203、输入放大器221、解调器223、以及模数转换器（ADC）225。
而且，在某些实施例中，RFID装置200的搜索操作（例如，发射一连串搜索信号来检测不同RFID频带中RFID标签的存在）与以上图1的RFID装置100的示例搜索操作基本相同，这里不再重复描述。作为代替，现在将重点描述与RFID读取装置100的读取操作不同的RFID读取装置200的示例性读取操作。
在该装置配置中，处理器201控制本地振荡器（例如，PLL合成器），本地振荡器生成上述RF载波信号。RF载波信号被馈送至输出放大器217，输出放大器217具有控制输入端（例如，开关输入端）。控制输入端被配置为接收来自处理器201的数字调制信号，以对载波信号进行幅度调制。在某些实施例中，放大器217的输出为数字调制询问信号，一个简单的示例为开关键控（OOK）信号。在该数字调制询问信号中，信号功率被保持为很大来指示二进制“1”，被保持为很小或零来表示二进制“0”。可选地，该数字调制询问信号可以通过放大器结合数控模拟开关来生成。放大器217的输出连接至天线203，天线203发射该调制询问信号。
在接收侧，携带了标签信息的响应信号在天线203处引起电压信号，该电压信号被馈送至输入放大器221，然后被解调器223用载波信号进行解调。解调了的响应信号被馈送至ADC 225，ADC 225将该解调了的响应信号转换为该响应信号的数字表示或者更简单地说转换为“数字响应信号”。然后，该数字响应信号被馈送至处理器201，在处理器201中，对数字响应信号进行数字滤波并且对其进行解码以获得在其中编码的标签信息。该装置配置消除了对D/A转换器和调制器的需要。如前面所述，可以将处理器201编程为通过控制本地振荡器213（例如，PLL合成器）来切换频率并且对新的RF频率重复该处理，从而实现多模RFID读取装置。
图3是示出根据某些实施例的另一示例性多模RFID读取装置300的框图。装置300可以包括处理器301、天线组303、天线选择开关305、数模转换器（DAC）314、输出放大器317、天线303、输入放大器321、以及模数转换器（ADC）325。
而且，在某些实施例中，RFID装置300的搜索操作（例如，发射一连串搜索信号来检测不同RFID频带中RFID标签的存在）与以上图1的RFID装置100的示例搜索操作基本相同，这里不再重复描述。作为代替，现在将重点描述与RFID读取装置100和200的读取操作不同的RFID读取装置300的示例性读取操作。
在该装置配置中，处理器301的速度和能力足够来直接生成调制询问信号的数字表示。相对于以上参照图1和图2描述的装置配置中的在模拟域进行调制，在该配置中，处理器301能够可编程地在数字域执行调制。可选地，装置300还可以包括存储器（未示出），其与处理器301进行数据通信，并且被配置来存储各种设计用于不同类型RFID标签的调制询问信号的各种数字表示组。然后，处理器301可以获取与将要读取的所选RFID标签类型相对应的特定组的数字表示，该数字表示直接从存储器馈送至DAC 314或者经由处理器301被馈送至DAC 314。该数字表示通过DAC 314被转换为模拟调制询问信号。该询问信号可以根据所采用的特定调制方案来被进行频率调制或幅度调制。然后，将调制询问信号放大并将其馈送至天线303进行发射。
在接收侧，由来自RFID标签的响应信号在天线303处所引起的电压信号被馈送至输入放大器321，并且被馈送至ADC 325，然后被直接馈送至处理器301。然后，处理器301对该信号进行数字解调、滤波、和解码，以获得标签信息。调制询问信号的载波频率可以容易地被改变，这是因为其直接受处理器301控制。与图1和图2的实现相比较，该实现减少了硬件组件的数量，但是需要较高带宽的组件以及较高性能的处理器来处置在数字域中执行的附加功能。这种高性能的处理器可以包括由德州仪器公司制造的型号TMS320DM6431的数字媒体处理器，其具有2400MIPS的处理速度。但是，该数字信号处理器仅为示例。
本领域技术人员应该理解的是，图1至图3所示的示例性多模RFID读取装置仅用于说明的目的，而不应该将其理解为限制。例如，所示示例的一些特征可以混合或配套。例如，在可选实施例中，可以在数字域执行调制而在模拟域执行解调，或者反之亦然。
图4是示出根据某些实施例的多模RFID读取装置的搜索和读取操作的示例性处理的流程图。处理400开始于状态410，并且前进到状态420，在状态420中，针对读取装置被设计来读取的RFID频带组（例如，125kHz频带、13.56MHz频带、和915MHz频带）中第一RFID频带（例如，125kHz）发射搜索信号。在某些实施例中，发射针对特定RFID频带的搜索信号包括发射一个相对来说的宽带信号，其具有基本覆盖该频带的整个带宽（例如，对于915MHz频带来说为从约900MHz到约928MHz）的频谱。在其他实施例中，发射搜索信号包括扫过基本覆盖该频带的整个带宽的频率（例如，发射一系列窄带信号或“信号片”）。可以根据被搜索的RFID标签的类型来选择要搜索的频带或者一个或多个频带中的部分，进而选择搜索信号。例如，如果已知仅特定RFID频带的某一频谱部分支持所关注的RFID标签，则可以将搜索信号配置为仅扫过或覆盖该频谱部分而不是整个带宽。
处理400前进到判决状态430，在判决状态430中，询问是否响应于发射的搜索信号而检测到标签存在指示。在无源RFID标签的情况下，标签存在指示可以包括反射搜索信号的强度下降。在有源RFID标签的情况下，标签存在指示可以包括有源RFID标签在相同或不同频率上发射的“线性调频脉冲（chirp）”信号。如果在判决状态430处对询问的回答为否（没有检测到标签存在指示），则处理400前进到另一判决状态470，在判决状态470中，询问在RFID读取装置要读取的RFID频带组中是否存在另一频带需要搜索。如果在判决状态430处对询问的回答为是（检测到标签存在指示），则处理400前进到状态440A、B，在状态440A、B中，尝试读取可能的RFID标签。以下参照图5和图6来描述该读取处理。读取尝试之后，处理400前进到判决状态450，在判决状态450中，询问读取是否成功。如果在判决状态450处对询问的回答为是（读取成功），则处理400前进到状态460，在状态460中，将标签输出（例如，RFID标签的ID）提供给例如显示器或数据库。提供了标签输出之后，处理400前进到判决状态470。另一方面，如果在判决状态450处对询问的回答为否（读取不成功），则处理400前进到判决状态470而不提供标签输出。
如果在判决状态470处对询问的回答为是（存在另一频带需要搜索），则处理400前进到状态480，在状态480中，发射针对下一RFID频带（例如，13.56MHz）的搜索信号，并且在搜索或监听了标签存在指示之后，处理400前进到判决状态430。另一方面，如果在判决状态470处对询问的回答为否（不存在其他需要搜索的频带），例如由于该组中的所有频带都已被搜索，则处理400返回到状态420，在状态420中，再次发射针对第一频带（例如，125kHz）的搜索信号，并且重复上述其余状态。
图5是示出根据某些实施例的用于生成和发射询问信号来读取RFID标签的示例性处理440A的流程图。处理440A开始于状态510，并且前进到状态520，在状态520中，生成在目标频率（即，检测到标签存在指示的频率）处振荡的载波信号（例如，RF信号）。可以通过以上参照图1和图2描述的从处理器接收指示目标频率的信号（例如，表示PLL合成器的倍增因子的数据）的本地振荡器来执行载波信号生成。
处理440A前进到状态530，在状态530中，生成调制信号。该调制信号可以为通过以上参照图1描述的数模转换器（DAC）对处理器所提供的调制信号的数字表示进行转换而生成的模拟调制信号。可选地，如参照图2所述，该调制信号可以为可用来对载波信号进行数字调制的处理器输出的数字调制信号。
处理440A前进到状态540，在状态540中，生成调制询问信号。在某些实施例中，这可以通过诸如图1中所示的调制器115之类的模拟调制器来实现，如参照图1所述，其将载波信号与模拟调制信号混合。在其他实施例中，这可以通过如参照图2所述的具有开关控制输入端的放大器或者与单独的数控模拟开关结合的放大器来实现。在另外的实施例中，可以直接通过如参照图3所述的对数字表示进行模数转换来生成调制询问信号。在这种实施例中，可以不需要在状态520和530处执行的处理。处理440A前进到状态550，在状态550中，例如，经由诸如图1中所示天线组103中的收发器天线之类的天线来发射放大后的调制询问信号。处理440A结束于状态590。
图6是示出根据某些实施例的用于接收和处理响应信号以读取RFID标签的示例性处理440B的流程图。处理440B开始于状态610，并且前进到状态620，在状态620中，通过多模RFID读取装置处的天线来接收来自RFID标签的响应信号。该响应信号可以为从无源RFID标签反射的信号或者由有源RFID标签生成的信号。处理440B前进到状态630，在状态630中，对由响应信号在天线处引起的电压信号进行放大。然后，处理440B前进到判决状态640，在状态640中，询问是如图1和图2中那样由例如专用硬件解调器来在模拟域中解调响应信号还是如在图3中那样由例如处理器来在数字域中解调响应信号。该判决状态提供来示出了两种类型（模拟和数字）的解调，应该理解的是，在多模RFID读取装置的特定实施例中通常不进行这种询问。这是因为这种装置有可能被预先配置用于模拟调制操作或数字调制操作。
如果在判决状态640处对询问的回答为“模拟”（模拟解调实施例），则处理440B进入模拟解调分支，并且前进到状态651，在状态651中，例如通过诸如图1和图2中所示的解调器123、223之类的专用模拟解调器来在模拟域中对放大的响应信号进行解调。在模拟解调分支中，处理440B进一步前进到状态661，在状态661中，例如通过诸如图1和图2中所示的ADC 125、225之类的模数转换器（ADC）来产生数字响应信号（即，解调响应信号的数字表示）。
另一方面，如果在判决状态640处对询问的回答为“数字”（数字解调实施例），则处理440B进入数字解调分支，并且前进到状态653，在状态653中，通过诸如图3中所示的ADC325之类的ADC来将放大的响应信号转换为数字响应信号（即，响应信号的数字表示）。在数字解调分支中，处理440B前进到状态663，在状态663中，如参照图3所述，通过处理器对数字响应信号进行数字解调。
对于模拟和数字解调实施例，处理440B汇聚于状态670，在状态670中，通过处理器对数字响应信号（此时被解调）进行数字滤波处理。所应用的数字滤波的类型取决于被读取的RFID标签的类型及其关联的频率和编码方案。处理440B前进到状态680，在状态680中，处理器对解调和滤波了的数字响应信号进行解码以获得其中编码的标签信息。处理440B结束于状态690。
本领域技术人员应该理解的是，图4至图6中所示的示例性处理仅用于说明的目的，不应该将其理解为限制。例如，参考图5，状态530处调制信号的生成通常与状态520处载波信号的生成同时进行。在类似于图3所示那些的一些实施例中，可以消除状态520和530。参考图6，例如，状态663处的数字解调可以在状态670处的数字滤波之后执行或者与其同时执行。
图7是示出可以在其上实现本文所公开的某些实施例的示例性计算机***700的框图。计算机***700包括用于传达信息的总线702或其他通信机构、以及与总线702耦接的用于处理信息的处理器704。计算机***700还包括诸如随机访问存储器（“RAM”）或其他动态存储装置之类的存储器706，其耦接至总线702，用于存储信息及处理器704将要执行的指令。存储器706还可以用于存储处理器704执行指令期间的临时变量或其他中间信息。计算机***700还包括诸如磁盘或光盘之类的数据存储装置710，其耦接至总线720，用于存储信息和指令。
计算机***700可以通过I/O模块708耦接至诸如阴极射线管（“CRT”）或液晶显示器（“LCD”）之类的显示装置（未示出），用于将信息显示给计算机用户。诸如键盘或鼠标之类的输入装置也可以通过I/O模块708耦接至计算机***700，用于向处理器704传达信息和命令选择。
根据某些实施例，响应于处理器704执行存储器706中包含的一条或多条指令的一个或多个序列，计算机***700执行生成调制询问信号及处理来自RFID标签的响应信号的某些方面。处理器704可以为微处理器、微控制器、以及能够执行计算机指令的数字信号处理器（DSP）。这种指令可以从诸如数据存储装置710之类的另一机器可读介质读入存储器706。主存储器706中包含的指令序列的执行使得处理器704执行本文中所描述的处理步骤。还可以采用多处理布置中的一个或多个处理器来执行存储器706中包含的指令序列。在可选实施例中，可以使用硬连线电路来代替软件指令或者与软件指令结合来实现各种实施例。因此，实施例不限于硬件电路和软件的任意特定组合。
本文中所使用的术语“机器可读介质”是指参与向处理器704提供用于执行的指令的任意介质。这种介质可以采取多种形式，包括（但不限于）非易失性介质、易失性介质、以及传输介质。非易失性介质包括例如光盘或磁盘，诸如数据存储装置710。易失性介质包括动态存储器，诸如存储器706。传输介质包括同轴电缆、铜线、和光纤，包括包含总线702的电线。传输介质还可以采取例如在射频和红外数据通信期间产生的声波或光波的形式。机器可读介质的普通形式包括例如软盘、柔性盘、硬盘、磁带、任意其他磁介质、CD-ROM、DVD、任意其他光介质、打孔卡、纸带、具有孔图案的任意其他物理介质、RAM、PROM、EPROM、FLASHEPROM、任意其他存储器芯片或卡带、载波、或计算机可读取的任意其他介质。
提供以上描述是为了使本领域任何技术人员能够实现本文中所描述的各种实施例。尽管参考各附图和实施例而具体描述了上述实施例，但是应该理解的是，这些实施例仅用于说明的目的，而不应该将其理解为对本发明范围的限制。
存在许多其他方法来实现本发明。在不脱离本发明的思想和范围的情况下，本文中所描述的各种功能和要素可以被分割成不同于所示出的那些。这些实施例的各种变型对本领域技术人员而言将是显而易见的，并且本文中所定义的一般原理可应用于其他实施例。因此，在不脱离本发明的思想和范围的情况下，本领域普通技术人员可以对本发明进行许多修改和变型。
除非明确指出，否则以单数形式元件的标号不是指“一个且仅一个”，而是指“一个或多个”。术语“一些”是指一个或多个。使用下划线的和/或斜体标题和子标题仅是为了方便起见，而不是对本发明进行限制，并且与对本发明的描述的解释无关。本领域普通技术人员已知或以后将得知的、本公开中所描述的本发明的各种实施例的要素的所有结构和功能等同均通过引用的方式并入本文并包含于本发明中。而且，本文中所公开的内容不奉献给公众，不管该公开是否明确列举于上述描述中。
优选地包括本文中所描述的所有元件、部分和步骤。但是，应该理解的是，如对本领域技术人员而言显然的那样，这些元件、部分和步骤中的任意一些都可以由其他元件、部分和步骤代替或者被删除。
广义地说，该描述公开了用于读取具有不同频率和/或编码方案的多种类型的RFID标签的装置和方法。发射一个或多个覆盖多个RFID频带的搜索信号。检测多个RFID频带的一个中的RFID标签的存在指示。发射载波频率被调谐至检测到存在指示的频率处的询问信号。接收包含与RFID标签关联的标签信息的标签响应信号。对基于标签响应信号的数字响应信号进行数字信号处理以获得标签信息。
本文公开了至少以下构思。
构思1.一种读取射频识别（RFID）标签的方法，该方法包括：
发射覆盖多个RFID频带的搜索信号；
在多个RFID频带的一个中检测RFID标签的存在指示；以及
读取该RFID标签。
构思2.根据构思1的方法，其中搜索信号包括针对多个RFID频带的搜索信号集。
构思3.根据构思2的方法，其中发射针对特定RFID频带的搜索信号包括扫过充分覆盖该RFID频带的整个带宽的频率。
构思4.根据构思2的方法，其中发射针对特定RFID频带的搜索信号包括发射其频谱充分覆盖该特定RFID频带的整个带宽的单个搜索信号。
构思5.根据构思1的方法，其中存在指示包括反射信号强度的下降。
构思6.根据构思1的方法，其中读取RFID标签包括：
生成其载波频率被设置为检测到标签存在指示的目标频率的调制询问信号；
接收来自RFID标签的标签响应信号，该标签响应信号包括与该RFID标签相关联的标签信息；
基于标签响应信号产生数字响应信号；以及
对该数字响应信号进行数字信号处理以获得标签信息，其中该数字信号处理包括数字调制、数字滤波、和数字解码中的至少一个。
构思7.根据构思6的方法，其中生成调制询问信号包括使用在低于目标频率的频率处变化的调制信号来调制在目标频率处振荡的载波信号。
构思8.根据构思7的方法，其中在数字域中对载波信号进行调制。
构思9.根据构思7的方法，其中在模拟域中对载波信号进行调制。
构思10.根据构思6的方法，还包括使用在目标频率处振荡的载波信号来对标签响应信号或数字响应信号进行解调。
构思11.根据构思10的方法，其中在数字域中执行解调。
构思12.根据构思10的方法，其中在模拟域中执行解调。
构思13.一种读取多种类型的RFID标签的方法，该方法包括：
发射覆盖多个RFID频带的一个或多个搜索信号；
在多个RFID频带的一个中检测RFID标签的存在指示；
发射其载波频率被调谐至检测到所述存在指示的频率的询问信号；
接收来自RFID标签的标签响应信号，该标签响应信号包括与该RFID标签相关联的标签信息；以及
对基于标签响应信号的数字响应信号进行数字信号处理以获得标签信息。
构思14.一种射频识别（RFID）装置，包括：
天线；以及
处理器，其被配置为：
使天线发射覆盖多个RFID频带的搜索信号；
在多个RFID频带的一个中检测RFID标签的存在指示；以及
基于包含与RFID标签相关联的标签信息的标签响应信号来读取RFID标签。
构思15.根据构思14的装置，还包括模数转换器，其被配置来基于标签响应信号来产生数字响应信号；
其中：
处理器还被配置来对数字响应信号进行数字信号处理以获得标签信息，以及
数字信号处理包括数字调制、数字滤波、和数字解码中的至少一个。
构思16.根据构思15的装置，其中处理器还被配置来输出指示了与检测到所述存在指示的目标频率相关联的目标频率的信号，并且处理器还被配置来输出数字调制信号，该装置还包括：
本地振荡器，其被配置来接收指示了目标频率的信号，并且生成在目标频率处振荡的载波信号；
数模转换器，其被配置来接收数字调制信号，并且生成模拟调制信号，该模拟调制信号在低于目标频率的频率处变化；以及
模拟调制器，其被配置来接收载波信号和模拟调制信号，并且通过将载波信号与模拟调制信号混合来生成调制询问信号。
构思17.根据构思16的装置，其中本地振荡器包括锁相环（PLL）合成器。
构思18.根据构思16的装置，其中模拟调制信号为正交编码信号。
构思19.根据构思16的装置，其中模拟调制信号提供载波信号的频率调制。
构思20.根据构思16的装置，其中模拟调制信号提供载波信号的幅度调制。
构思21.根据构思16的装置，还包括模拟解调器，其被配置来接收响应信号，并且使用载波信号来解调该响应信号，以生成中频（IF）响应信号，其中通过模数转换器将该IF响应信号转换为数字响应信号。
构思22.根据构思15的装置，其中处理器还被配置来输出指示了检测到所述存在指示的目标频率的信号，并且处理器还被配置来输出数字调制信号，该装置还包括：
本地振荡器，其被配置来接收指示了目标频率的信号，并且生成在目标频率处振荡的载波信号；以及
一个或多个电子组件，其被配置来接收载波信号和数字调制信号，并且通过使用数字调制信号对载波信号进行幅度调制来生成调制询问信号。
构思23.根据构思22的装置，其中一个或多个电子组件包括输出放大器，其具有数字开/关控制输入端，该数字开/关控制输入端被配置来接收数字调制信号。
构思24.根据构思22的装置，其中一个或多个电子组件包括输出放大器和连接该输出放大器的模拟开关，该模拟开关具有数字开/关控制输入端，数字开/关控制输入端被配置来接收数字调制信号。
构思25.根据构思22的装置，还包括模拟解调器，其被配置来接收响应信号，并且使用载波信号来解调该响应信号，以生成中频（IF）响应信号，其中通过模数转换器将该IF响应信号转换为数字响应信号。
构思26.根据构思15的装置，其中处理器还被配置来输出数字询问信号，该装置还包括数模（D/A）转换器，其被配置来接收数字询问信号，并且生成其载波频率设置在检测到所述存在指示的目标频率处的模拟调制询问信号。
构思27.根据构思26的装置，还包括输出放大器，其被配置来在模拟调制询问信号被无线发射之前对该信号进行放大。
构思28.根据构思26的装置，还包括输入放大器，其被配置来接收响应信号，并且对该响应信号进行放大，其中通过模数转换器将放大的响应信号转换为数字响应信号。
构思29.根据构思14的装置，其中处理器被配置为初始被编程为读取多种类型的RFID标签组，随后被重新编程为读取新的RFID标签类型。
构思30.根据构思29的装置，其中多种类型的RFID标签包括基于不同编码方案的RFID标签。
构思31.根据构思29的装置，其中多种类型的RFID标签包括具有不同RFID频带的RFID标签。
构思32.根据构思31的装置，其中RFID频带包括125kHz频带、13.56MHz频带、915MHz频带、和2.4GHz频带。
构思33.根据构思14的装置，其中标签响应信号包括从无源RFID标签反射的信号。
构思34.根据构思14的装置，其中标签响应信号包括有源RFID标签生成的信号。
构思35.根据构思14的装置，其中天线包括一组收发器天线，每个收发器天线被配置来发射和接收不同的RFID频带中的信号。
构思36.根据构思14的装置，其中天线包括单个收发器天线，该单个收发器天线的基频覆盖多个RFID频带中的一个，该单个收发器天线的一个或多个谐频覆盖一个或多个其余RFID频带。

Claims (22)

1.一种读取射频识别RFID标签的方法，该方法包括：
发射用于特定RFID频带的搜索信号，该搜索信号包括覆盖所述频带的整个带宽的宽带信号；
基于对所述搜索信号的响应，选出所述特定RFID频带中的目标频率；
在处理器中生成询问信号的数字表示，该询问信号包括基带信号和载波信号，所述载波信号具有所选出的目标频率；
在数模转换器DAC中将所述询问信号的所述数字表示转换为模拟信号；
将所述模拟信号提供到从至少两个天线中的一个选出天线，所述至少两个天线中的第一个与所述特定RFID频带相关联，且所述至少两个天线中的第二个与另一个RFID频带相关联；
使用所选出的天线来发射该模拟信号；
通过测量所选出的天线上的电压变化来检测来自所述RFID标签的响应；以及
读取所述RFID标签。
2.根据权利要求1的方法，其中发射所述搜索信号包括发射用于第一RFID频带的第一搜索信号，并且其中所述方法还包括发射用于第二RFID频带的第二搜索信号、以及用于第三RFID频带的第三搜索信号。
3.根据权利要求1的方法，其中利用基带信号对载波信号进行调制。
4.根据权利要求1的方法，还包括步骤：将所述测量到的天线上的电压变化提供至放大器，然后提供至模数转换器ADC将所述测量到的电压变化转换为数字信号。
5.根据权利要求1的方法，还包括基于对所述搜索信号的第二响应来选出第二目标频率。
6.根据权利要求1至4中任意一个所述的方法，其中从与125kHz、13.56MHz、915MHz、和2.4GHz频率相关的RFID频带中选出目标频率。
7.根据权利要求4的方法，其中读取RFID标签包括：
由处理器接收数字信号；由处理器利用载波频率来解调数字信号；以及
对该解调的数字信号进行解码。
8.一种射频识别RFID装置，包括：
分别与第一RFID频带和第二RFID频带相关联的第一天线和第二天线；
数模转换器DAC，具有输出端并且还具有输入端；以及
模数转换器ADC，具有输入端并且还具有输出端；
天线选择开关，其与第一放大器和第二放大器耦接，其中所述第一放大器与所述DAC的所述输出端耦接，及所述第二放大器与所述ADC的所述输入端耦接，且其中所述天线选择开关可选择地与所述第一天线和第二天线中的一个耦接；以及
以操作方式与所述天线选择开关耦接的处理器，且所述处理器具有与DAC的输入端连接的输出端以及与ADC的输出端连接的输入端，该处理器被配置为：
将所述第一天线配置为发射第一搜索信号，该第一搜索信号包括覆盖所述第一RFID频带的第一宽带信号；
将所述第二天线配置为发射第二搜索信号，该第二搜索信号包括覆盖所述第二RFID频带的第二宽带信号；
基于对所述第一宽带信号和所述第二宽带信号的响应，确定所述第一RFID频带或所述第二RFID频带中选出的目标频率；
将所述天线选择开关配置为基于所选出的目标频率来选择所述第一天线和第二天线中的一个；
在所述处理器输出端提供包括了调制的询问信号的数字表示的第一数字信号，该调制的询问信号包括由基带信号在所述目标频率处调制的载波频率信号；
在所述处理器输入端接收第二数字信号；
对第二数字信号解调以去除载波频率信号；以及
对解调的第二数字信号进行解码。
9.根据权利要求8的装置，
还包括存储器，该存储器被配置来存储调制的询问信号的多个数字表示；并且
其中处理器还被配置来找出调制的询问信号的所述多个数字表示中的一个并且将找出的调制的询问信号的所述多个数字表示中的一个提供为第一数字信号。
10.一种射频识别RFID装置，包括：
至少两个天线，其分别与至少两个RFID频带相关联，所述至少两个RFID频带与第一目标频率和第二目标频率相关联，所述第一目标频率和所述第二目标频率是从目标频率125kHz、13.56MHz、915MHz、和2.4GHz中选出的；
调制器，具有输出端并且还具有第一输入端和第二输入端；
解调器，具有第一输入端并且还具有第二输入端和输出端；
天线选择开关，其与所述调制器的所述输出端及所述解调器的所述第一输入端耦接，且可选择地与所述至少两个天线中的一个耦接；
本地振荡器，具有与调制器的第一输入端和解调器的第二输入端连接的输出端，该本地振荡器被配置来提供在从所述至少两个RFID频带中选出的工作频率处的模拟载波信号，并且接受指示所述工作频率的信号；
数模转换器DAC，具有与调制器的第二输入端连接的输出端并且还具有输入端；模数转换器ADC，具有与解调器的输出端连接的输入端并且还具有输出端；以及
以操作方式与所述天线选择开关耦接的处理器，且所述处理器具有与本地振荡器的输入端连接的第一输出端、与DAC的输入端连接的第二输出端、以及与ADC的输出端连接的输入端，该处理器被配置为：
将所述至少两个天线中的一个配置为发射搜索信号，该搜索信号包括覆盖所述至少两个RFID频带中的一个的整个带宽的宽带信号；
基于对所述搜索信号的响应来确定所述工作频率；
在其第一输出端上提供指示所述工作频率的信号；
将所述天线选择开关配置为选择与所述工作频率相关联的所述至少两个天线中的一个；
在其第二输入端上提供基带信号；
在其输入端上接收数字信号；以及
对数字信号进行解码。
11.根据权利要求10的装置，其中本地振荡器包括锁相环PLL合成器。
12.根据权利要求10的装置，其中调制器在其输出端上提供作为正交编码信号的模拟调制信号。
13.根据权利要求10的装置，其中调制器在其输出端上提供包括载波信号的频率调制的模拟调制信号。
14.根据权利要求10的装置，其中调制器在其输出端上提供包括载波信号的幅度调制的模拟调制信号。
15.根据权利要求10的装置，其中从所述目标频率125kHz、13.56MHz、915MHz、和2.4GHz中选出所述工作频率。
16.根据权利要求8的装置，其中从与125kHz、13.56MHz、915MHz、和2.4GHz频率相关的RFID频带中选出目标频率。
17.根据权利要求16的装置，其中处理器包括存储器，该存储器被配置存储分别与多种类型的RFID标签相关联的多个信息组，每个信息组包括各自的编码方案和RFID频带。
18.根据权利要求17的装置，其中存储器被配置存储设计用于不同类型RFID标签的调制的询问信号的各种数字表示组。
19.根据权利要求8的装置，其中ADC的输入端接收所述第一天线或所述第二天线上的电压，其中该电压的改变表示了从无源RFID标签反射的信号。
20.根据权利要求8的装置，其中ADC的输入端接收所述第一天线或所述第二天线上的电压，其中该电压的改变表示了有源RFID标签生成的信号。
21.根据权利要求8的装置，其中所述第一天线和所述第二天线中的一个包括一组收发器天线，每个收发器天线被配置来发射和接收不同的RFID频带中的信号。
22.根据权利要求8的装置，其中所述第一天线和所述第二天线中的一个包括单个收发器天线，该单个收发器天线的基频覆盖所述第一RFID频带和所述第二RFID频带中的一个，该单个收发器天线的一个或多个谐频覆盖一个或多个其余RFID频带。
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