TWI385581B - 被動式標籤及射頻識別系統 - Google Patents
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Description
本發明係有關於一種射頻識別(Radio Frequency Identification;RFID)系統,特別是有關於一種具有被動式標籤(passive tage)的射頻識別系統。
射頻識別(Radio Frequency Identification;以下簡稱RFID)的基本原理是利用無線的方式進行通信,用以獲取標識物件的相關資訊。RFID的動作原理係將標籤(tag)安裝在需識別的物體上。當被標識的物體進入讀取器(reader)的讀取範圍時,標籤發送本身資訊(如ID識別碼等),讀取器接收標籤所發出的資訊並進行解碼,再傳輸給後端電腦處理,以完成整個資訊處理的過程。
對於被動式標籤(passive tag)而言,其本身所需的能量係由讀取器所提供。然而,讀取器所提供的能量會因為距離的關係而變小。舉例而言,當標籤和讀取器之間的距離愈大時,標籤所接收到的能量將會變小。當標籤所接收到的能量小於本身所需的最小能量時,標籤可能無法回傳資料予讀取器。
本發明提供一種被動式標籤,接收一讀取器所發出之一讀取器信號,並包括一天線、一振盪電路以及一內部晶片。天線接收讀取器信號。讀取器信號位於一操作頻段內。振盪電路連接天線,並產生一頻率信號。內部晶片可根據讀取器信號及頻率信號所提供的能量,開始處理讀取器信號。
本發明提供一種射頻識別系統,包括一讀取器以及一被動式標籤。讀取器輸出一讀取器信號。被動式標籤接收讀取器所發出之讀取器信號。被動式標籤包括一天線、一振盪電路以及一內部晶片。天線接收讀取器信號。讀取器信號位於一操作頻段內。振盪電路連接天線,並產生一頻率信號。內部晶片可同時獲取讀取器信號及頻率信號所提供的能量。
為讓本發明之特徵和優點能更明顯易懂,下文特舉出較佳實施例,並配合所附圖式,作詳細說明如下:
第1圖為本發明之射頻識別(RFID)系統之示意圖。如圖所示,RFID系統100包括讀取器110以及被動式標籤120。讀取器110以無線的方式與被動式標籤120進行資料傳輸。舉例而言,讀取器110發出一讀取器指令信號予被動式標籤120。被動式標籤120再根據所接收到的讀取器指令信號,發出一回覆信號予讀取器110。讀取器110根據回覆信號便可得知相關資訊。
如圖所示,被動式標籤120包括,天線121、振盪電路122以及內部晶片123。天線121接收讀取器110所發出的讀取器信號,或是傳送信號予讀取器110。讀取器110所發出的讀取器信號位於一操作頻段內。在一可能實施例中,操作頻段可為860MHz~960MHz。
振盪電路122連接天線121,並產生一頻率信號fp。在一可能實施例中,頻率信號fp不在操作頻段內。舉例而言,頻率信號fp可小於等於800MHz,或是大於等於1GHz。在其它實施例中,頻率信號fp可位於操作頻段內。
內部晶片123可根據讀取器信號及頻率信號fp所提供的能量,開始處理讀取器信號。由於內部晶片123不僅可接收到讀取器110所提供的能量,更可接收到振盪電路122所提供的能量,故可增加讀取器110與被動式標籤120之間的距離。另外,當振盪電路122停止產生頻率信號fp時,內部晶片123並不會停止運作。在本實施例中,內部晶片123可僅根據讀取器信號所提供的能量,處理讀取器信號。
第2圖為本發明之被動式標籤之一可能實例。內部晶片123藉由連接埠P1及P2,接收或傳送信號。在本實施例中,振盪電路122藉由連接埠P1及P2,提供頻率信號fp予內部晶片123。在其它實施例中,振盪電路122可藉由連接埠P1或P2,提供頻率信號fp予內部晶片123。。另外,第2圖所示的振盪電路122僅是一可能實施例,並非用以限制本發明。只要是能產生頻率信號的振盪電路,均可作為本發明所述之振盪電路。
在第2圖中,振盪電路122並聯天線121,並包括電源供應器250、振盪器260以及轉換器270。電源供應器250提供電源位準予振盪器260。在本實施例中,電源供應器250係為電池251。振盪器260接收電源位準,並產生頻率信號fp。在本實施例中,振盪器260係為壓控振盪器(voltage control oscillator;VCO)261。電池251所提供的電源位準係為壓控振盪器261的操作電壓。
轉換器270轉換頻率信號fp,用以產生轉換信號C1
以及C2
。由於內部晶片123藉由連接埠P1及P2接收信號,因此,需透過轉換器270將頻率信號fp轉換成轉換信號C1
以及C2
。在本實施例中,轉換信號C1
以及C2
的相位差為180°。在其它實施例中,可省略轉換器270。另外,若內部晶片123僅藉由單一連接埠接收信號,則可將振盪器260所產生的頻率信號fp,直接地傳送至內部晶片123。
內部晶片123並聯天線121,並包括,解調器(demodulator)210、電源獲取裝置(power harvester)220、控制邏輯單元230以及調變器(modulator)240。解調器210解調天線121所接收到的讀取器信號,並將解調後的結果傳送至控制邏輯單元230。
電源獲取裝置220可根據讀取器信號及頻率信號fp所提供的能量,產生操作電壓Vo。當振盪電路122停止產生頻率信號fp(如電池251沒電)時,電源獲取裝置220可僅根據讀取器信號所提供的能量,而產生操作電壓Vo。在本實施例中,電源獲取裝置220包括電荷幫浦(charge pump)221以及穩壓器222,但並非用以限制本發明。
電荷幫浦221可根據讀取器信號及頻率信號fp所提供的能量,產生幫浦電壓Vp。在一可能實施例中,當振盪電路122停止產生頻率信號fp時,電荷幫浦221僅根據讀取器信號所提供的能量,產生幫浦電壓Vp。在本實施例中,電荷幫浦221對所接收到的能量進行整流及升壓,以產生幫浦電壓Vp。穩壓器222處理幫浦電壓Vp,以產生操作電壓Vo。
控制邏輯單元230接收操作電壓Vo,並根據解調器210的解調結果,產生回覆信號。調變器240調變控制邏輯單元230所產生的回覆信號,並將調變結果透過天線121傳送至讀取器110。
由於內部晶片123除了可透過讀取器信號獲得能量,更可透過振盪電路122所產生的頻率信號fp得到能量,故可增加讀取器110與被動式標籤120之間的距離。另外,本發明在不改變內部晶片123的原有架構的情況下,將振盪電路122連接內部晶片123的連接埠P1及/或P2,便可使得內部晶片123的電源獲取裝置220根據讀取器信號及頻率信號fp所提供的能量,產生操作電壓Vo。
再者,由於振盪電路122與天線121同時並聯內部晶片123,因此,當振盪電路122內的電池251沒電時,內部晶片123可僅根據天線121所接收到的讀取器信號所提供的能量,處理讀取器110所發出的讀取器信號。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上,然其並非用以限定本發明,任何所屬技術領域中具有通常知識者,在不脫離本發明之精神和範圍內,當可作些許之更動與潤飾,因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100...RFID系統
110...讀取器
120...被動式標籤
121...天線
122...振盪電路
123...內部晶片
P1、P2...連接埠
210...解調器
220...電源獲取裝置
221...電荷幫浦
222...穩壓器
230...控制邏輯單元
240...調變器
250...電源供應器
251...電池
260...振盪器
261...壓控振盪器
270...轉換器
第1圖為本發明之射頻識別(RFID)系統之示意圖。
第2圖為本發明之被動式標籤之一可能實例。
100...RFID系統
110...讀取器
120...被動式標籤
121...天線
122...振盪電路
123...內部晶片
Claims (16)
- 一種被動式標籤(passive tag),接收一讀取器所發出之一讀取器信號,包括:一天線,接收該讀取器信號,該讀取器信號位於一操作頻段內;一振盪電路,連接該天線,並產生一頻率信號;以及一內部晶片,可根據該讀取器信號及該頻率信號所提供的能量,開始處理該讀取器信號,其中該振盪電路包括:一電源供應器,用以提供一電源位準;一振盪器,接收該電源位準,並產生該頻率信號;以及一轉換器,轉換該頻率信號,用以產生一第一轉換信號以及一第二轉換信號,該第一與第二轉換信號的相位差為180°。
- 如申請專利範圍第1項所述之被動式標籤,其中當該振盪電路停止產生該頻率信號時,該內部晶片可僅根據該讀取器信號所提供的能量,開始處理該讀取器信號。
- 如申請專利範圍第1項所述之被動式標籤,其中該內部晶片包括:一解調器,解調該讀取器信號;一電源獲取裝置,可根據該讀取器信號及該頻率信號所提供的能量,以產生一操作電壓;一控制邏輯單元,接收該操作電壓,並根據解調結果,產生一回覆信號;以及一調變器,調變該回覆信號,並將調變結果透過該天線傳送至該讀取器。
- 如申請專利範圍第3項所述之被動式標籤,其中該 電源獲取裝置可僅根據該讀取器信號所提供的能量,產生該操作電壓。
- 如申請專利範圍第3項所述之被動式標籤,其中該電源獲取裝置包括:一電荷幫浦,可根據該讀取器信號及該頻率信號所提供的能量,產生一幫浦電壓;以及一穩壓器,處理該幫浦電壓,以產生該操作電壓。
- 如申請專利範圍第1項所述之被動式標籤,其中該頻率信號在該操作頻段外。
- 如申請專利範圍第1項所述之被動式標籤,其中內部晶片並聯該天線,該振盪電路並聯該天線。
- 如申請專利範圍第1項所述之被動式標籤,其中該電源供應器為一電池,該振盪器為一壓控振盪器。
- 一種射頻識別(RFID)系統,包括一讀取器,輸出一讀取器信號;以及一被動式標籤,包括:一天線,接收該讀取器信號,該讀取器信號位於一操作頻段內;一振盪電路,連接該天線,並產生一頻率信號;以及一內部晶片,可根據該讀取器信號及該頻率信號所提供的能量,開始處理該讀取器信號,其中該振盪電路包括:一電源供應器,用以提供一電源位準;一振盪器,接收該電源位準,並產生該頻率信號;以及一轉換器,轉換該頻率信號,用以產生一第一轉換信號以及一第二轉換信號,該第一與第二轉換信號的相位差 為180°。
- 如申請專利範圍第9項所述之射頻識別系統,其中當該振盪電路停止產生該頻率信號時,該內部晶片可僅根據該讀取器信號所提供的能量,開始處理該讀取器信號。
- 如申請專利範圍第9項所述之射頻識別系統,其中該內部晶片包括:一解調器,解調該讀取器信號;一電源獲取裝置,可根據該讀取器信號及該頻率信號所提供的能量,以產生一操作電壓;一控制邏輯單元,接收該操作電壓,並根據該解調器的解調結果,產生一回覆信號;以及一調變器,調變該回覆信號,並將調變結果透過該天線傳送至該讀取器。
- 如申請專利範圍第11項所述之射頻識別系統,其中該電源獲取裝置可僅根據該讀取器信號所提供的能量,產生該操作電壓。
- 如申請專利範圍第11項所述之射頻識別系統,其中該電源獲取裝置包括:一電荷幫浦,可根據該讀取器信號及該頻率信號所提供的能量,產生一幫浦電壓;以及一穩壓器,處理該幫浦電壓,以產生該操作電壓。
- 如申請專利範圍第9項所述之射頻識別系統,其中該頻率信號在該操作頻段外。
- 如申請專利範圍第9項所述之射頻識別系統,其中內部晶片並聯該天線,該振盪電路並聯該天線。
- 如申請專利範圍第9項所述之射頻識別系統,其中該電源供應器為一電池,該振盪器為一壓控振盪器。
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