CN105279544A - 一种利用可见光通信的无源射频识别标签 - Google Patents

Abstract

一种利用可见光通信的无源射频识别标签，有依次连接的光接收机、判决电路、数字基带、数控开关和射频反向散射调制电路，数字基带还连接存储器，还设置有用于向光接收机、判决电路、数字基带、存储器、数控开关和射频反向散射调制电路提供稳定的电源电压的电源管理电路，射频反向散射调制电路的输出端连接射频天线，电源管理电路的电源输入端连接光电池，光电池的输出端还通过电容连接光接收机。本发明用可见光通信发射机的光源为标签提供能量，有效克服普通无源射频标签电磁辐射大，对人体有害的缺点；发射级使用射频反向调制和射频天线，能克服可见光通信发射级功耗大、LED难以集成的缺点。同时标签整体功耗的减小进一步减小，提高标签芯片集成度。

Description

一种利用可见光通信的无源射频识别标签

技术领域

本发明涉及一种射频识别标签。特别是涉及一种接收信号采用可见光通信模式，发射信号采用射频反向散射调制模式的利用可见光通信的无源射频识别标签。

背景技术

随着RFID(RadioFrequencyIdentification，射频识别)技术的发展，RFID电子标签逐渐应用到识别技术领域中，RFID电子标签主要由标签芯片、读写器、数据传输和处理***三部分组成。RFID电子标签具有抗干扰能力强、信息量大、非视觉范围读写、寿命长和种类多等优点。

上述现有RFID技术至少存在以下缺点和不足：1、普通无源RFID标签需要发射功率很大的读写器为标签提供能量，因此普通无源RFID标签电磁辐射大、抗干扰能力差、安全性差、长期使用对人体有害。2、由于上述缺点，普通无源RFID标签只能使用1-2个RFID工作频段，不能应用到大多数RFID工作频段。3、难以单片集成。

新兴的可见光通信(VLC：VisibleLightCommunication)技术，其发射级采用照明电源传递数据调制的光信号，接收级采用光探测器和光接收机解调光信号得到传递的数据。可见光通信对人体无害已初步应用于室内通信。利用可见光通信原理也可以制作成无源标签，在读写器端，利用可见光发射机的光源为标签提供调制数据和能量，但是标签回传给读写器需要一个发光二极管(LED)和相应的驱动电路，功耗较大，不利于标签无源工作。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种标签的接收信号采用光通信模式，发射信号采用射频反向散射调制模式的利用可见光通信的无源射频识别标签。

本发明所采用的技术方案是：一种利用可见光通信的无源射频识别标签，包括有依次连接的光接收机、判决电路、数字基带、数控开关和射频反向散射调制电路，所述的数字基带还连接存储器，还设置有用于向所述的光接收机、判决电路、数字基带、存储器、数控开关和射频反向散射调制电路提供稳定的电源电压的电源管理电路，所述射频反向散射调制电路的输出端连接射频天线，所述电源管理电路的电源输入端连接光电池，所述光电池的输出端还通过电容连接光接收机。

所述光电池采用外置分离太阳能电池。

所述太阳能电池的材料采用多晶硅或单晶硅或砷化镓。

所述的射频天线采用圆形螺旋结构天线。

本发明的一种利用可见光通信的无源射频识别标签，标签的接收信号采用光通信模式，发射信号采用射频反向散射调制模式。用可见光通信发射机的光源为标签提供能量，有效克服普通无源射频标签电磁辐射大，对人体有害的缺点；发射级使用所述射频反向调制和射频天线，能克服可见光通信发射级功耗大、LED难以集成的缺点。同时标签整体功耗的减小进一步减小，提高标签芯片集成度。

附图说明

图1是本发明的无源射频识别标签构成框图；

图2是本发明实施提供的标签实物结构示意图。

图中

1：光电池2：电源管理电路

3：电容4：光接收机

5：判决电路6：数字基带

7：存储器8：数控开关

9：射频反向散射调制电路10：射频天线

11：标签芯片

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明的一种利用可见光通信的无源射频识别标签做出详细说明。

本发明的一种利用可见光通信的无源射频识别标签，接收信号采用光通信模式，发射信号采用射频反向散射调制模式。实施本发明可以解决常规RFID电磁辐射大、可能对人体产生伤害的缺点，使RFID可以应用在在某些人群密集的地方比如超市和医院，还可以在室内使用。

可见光通信技术的诞生，以其对人眼无害的可见光波段、不存在电磁辐射、没有通信盲区、方便快捷、适合信息安全领域应用等优点为解决普通RFID的诸多缺点提供了新的思路，但可见光通信具有发射级功耗大、LED不能集成的缺点，为了更好的利用RFID和可见光通信的优点，同时克服RFID和可见光通信的诸多缺点，故本发明将RFID技术和可见光通信技术相结合，实施例提供了一种利用可见光通信的无源射频识别标签。

如图1所示，本发明的一种利用可见光通信的无源射频识别标签，包括有依次连接的光接收机4、判决电路5、数字基带6、数控开关8和射频反向散射调制电路9，所述的数字基带6还连接存储器7，还设置有用于向所述的光接收机4、判决电路5、数字基带6、存储器7、数控开关8和射频反向散射调制电路9提供稳定的电源电压的电源管理电路2，所述射频反向散射调制电路9的输出端连接射频天线10，所述电源管理电路2的电源输入端连接光电池1，所述光电池1的输出端还通过电容3连接光接收机4。其中，所述光电池1采用外置分离太阳能电池。所述太阳能电池的材料采用多晶硅或单晶硅或砷化镓。所述射频天线10可采用圆形螺旋结构天线。

本发明中，为了控制整体可见光通信无源射频识别标签的体积以提高集成度，太阳能电池在满足为整体标签稳定供电的前提下，尽量选取尺寸最小的太阳能电池，例如：30mm×30mm×5mm的单晶硅太阳能电池，10mm×10mm×2mm的砷化镓太阳能电池等。

通过上述太阳能电池的选取，当接收到携有光信号的可见光照时，一方面太阳能电池将光能转化成电能输入到电源管理***，电源管理***采用CMOS工艺集成到标签芯片中，其功能不仅在于将太阳能电池输入的不稳定的电源电压，转化成稳定的电源电压并有效、合理、稳定的为标签芯片内部各个模块提供能量。同时电源管理***也包含与之相匹配的电源存储模块，用于在接受弱光信号时为标签芯片提供稳定的电源。另一方面，太阳能电池光信号转化成电信号输入给电容，由于电容具有去直通交的特性，可以通过合理的选取电容以将获得太阳能电池输出中的交流电信号并将其输入到光接收机中，实现可见光信号到电信号的转化过程。

进一步地，光接收机采用传统可见光通信中光接收机模块，实现将微弱的电流信号转化成电压信号并将其放大，最终转化成数字信号输入到判决模块。

进一步地，采用传统RFID技术，通过判决、数字基带、存储器、数控开关模块对光接收机输出的数字信号进行相应的处理和存储。

进一步地，为了减小标签的功耗以及提高标签芯片的集成度，采用射频反向散射调制技术及相应电路对处理后的数字信号进行射频调制并通过位置射频天线将调制后的射频信号发射出去，最终完成将可见光信号转化成射频输出信号这一过程。

参考图2，为了更全面的说明本发明，实施例提供了一种上述可见光通信无源射频识别标签具体实现时的实物结构方案。该实物结构包括：射频天线10、光电池1、标签芯片11。为了尽可能的提高标签的集成度，减小标签的面积，射频天线可采用圆形螺旋结构天线，将光电池放置在圆形螺旋结构天线内部，标签芯片则黏贴在圆形螺旋结构天线上。

实施本发明可以使无源RFID工作在有源RFID的工作频段和其他开放频段，比如2.45GHz、5.8GHz、60GHz等，这些频段对读写器和标签射频发射功率有严格限制，本发明标签供电来自光能量，无需大功率的射频发射机，所以可以扩大无源RFID的使用频率，从而增加应用范围。降低发射功率也降低了发射机成本，使用更高的频率可以减少天线尺寸从而降低标签的尺寸，使无源RFID标签可以附加在更小型的物体上，比如首饰、器件、微型精密机器等。

本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图，上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种利用可见光通信的无源射频识别标签，包括有依次连接的光接收机(4)、判决电路(5)、数字基带(6)、数控开关(8)和射频反向散射调制电路(9)，所述的数字基带(6)还连接存储器(7)，还设置有用于向所述的光接收机(4)、判决电路(5)、数字基带(6)、存储器(7)、数控开关(8)和射频反向散射调制电路(9)提供稳定的电源电压的电源管理电路(2)，其特征在于，所述射频反向散射调制电路(9)的输出端连接射频天线(10)，所述电源管理电路(2)的电源输入端连接光电池(1)，所述光电池(1)的输出端还通过电容(3)连接光接收机(4)。

2.根据权利要求1所述的一种利用可见光通信的无源射频识别标签，其特征在于，所述光电池(1)采用外置分离太阳能电池。

3.根据权利要求2所述的一种利用可见光通信的无源射频识别标签，其特征在于，所述太阳能电池的材料采用多晶硅或单晶硅或砷化镓。

4.根据权利要求1所述的一种利用可见光通信的无源射频识别标签，其特征在于，所述的射频天线(10)采用圆形螺旋结构天线。