專利名稱：一種電池輔助式rfid標簽芯片信號反射方法
技術領域：
本發明涉及射頻識別技木，特別涉及電池輔助式RFID標簽芯片與讀卡器之間的數據通信方法。具體而言，本發明描述了ー種電池輔助式RFID標簽芯片的信號反射方法。
背景技術：
RFID是利用集成電路與無線通信技術相結合而產生的一種自 動識別技木。與傳統條形碼等識別技術相比，RFID具有非接觸、掃描快、多目標同時識別、體積小、抗污染、耐持久、可重復利用、安全性高等優點。隨著集成電路產業的迅猛發展，芯片制造成本大為降低，RFID在世界范圍內廣泛應用于物流管理、生產控制、身份識別、公共安全 等行業。在工作頻率上，RFID分為低頻125KHz到134KHz)、高頻(13. 56MHz)、超高頻860MHz到960MHz、微波2. 45G、5. 8G幾個頻段。低高頻RFID的識別距離覺短，讀寫速率低，但成本小，標簽芯片的設計相對簡單。超高頻和微波頻段的RFID讀取距離長，一般大于10m，但標簽芯片成本較高，設計難度大。每ー種頻段的RFID都有其優缺點，適用于不同的應用場合。工作方式上，RFID主要可以分為無源RFID和有源RFID兩種。有源RFID標簽自身帶有電池供電，讀寫距離較遠，但體積較大，與成本高。無源RFID標簽自身不帶電池，從讀卡器發射的電磁場中獲得能量，成本很低，比有源RFID標簽更小、更輕，但讀寫距離較近。此外，為了在有源RFID和無源RFID之間進行性能和成本的折衷，出現了電池輔助式RFID。其在無源RFID標簽中內置小尺寸電池，為標簽芯片供電，加強了射頻信號強度，擴展讀寫范圍，且可更快讀取。因此，電池輔助式RFID可以獲得比無源RFID更好的性能，以及比有源RFID更低的成本。
發明內容
本發明提供了一種電池輔助式RFID標簽芯片信號反射方法，其特征在干，采用鎖定載波頻率或相位和主動發射的方式，模擬傳統RFID標簽被動反向散射的信號發送方式，實現RFID標簽芯片和讀卡器之間的通信，且提高了標簽芯片反射信號的可靠性和靈活性。傳統的無源RFID標簽芯片一般采用被動反向散射的方法，將反饋信號反射回讀卡器，并由讀卡器檢測。如圖I所示為傳統無源RFID標簽芯片被動反射方法的示意圖。標簽芯片101包括ー個阻抗調節網絡102連接到天線103，阻抗調節網絡102由調制器104控制。通過控制阻抗調節網絡102可以改變標簽芯片101的輸入阻抗，從而改變標簽芯片101與天線103之間的反射系數，控制天線103是否對讀卡器100發射的載波信號進行反射，達到信號調制、發送目的。設計中，天線103的阻抗與標簽芯片101輸入阻抗在某ー調制狀態下時接近匹配，天線103對讀卡器100發射的載波信號近似沒有反射。而在另ー調制狀態下時，調制器104改變標簽芯片101的輸入阻抗，使其反射系數增加，天線103對讀卡器100發射的載波信號進行反射。被動反射信號的強度不易控制，影響有效的識別距離。本發明針對電池輔助式RFID標簽芯片，提供了ー種新型的標簽芯片信號反射方法，用于改善傳統的被動反射方法，其過程如下首先，讀卡器通過天線發射載波信號到標簽，用于讀寫標簽存儲的內部信息。其次，標簽接收載波信號，利用頻率或相位鎖定電路對載波信號進行鎖定，即鎖定載波信號的頻率或相位。然后，標簽通過數字邏輯電路對讀寫信息進行處理，再將反饋信號輸出到調制器進行信號調制，調制信號的頻率或相位與鎖定的載波信號的頻率或相位具有相關性。最后，標簽通過發射器電路和天線將調制信號發射出去，模擬反向散射信號，由讀卡器檢測。 本發明技術方案的優點主要體現在RFID標簽芯片工作吋，以與載波信號相關的頻率或相位主動發射信號到讀卡器，不需要改變其輸入阻抗反射載波信號。標簽芯片的主動發射信號與前述的被動反射信號實現相同的信息傳輸功能，可以說是用主動發射信號模擬反向散射信號。主動發射信號的強度可以由發射器電路控制，提高了標簽芯片模擬的反射信號的可靠性和靈活性。
本發明的目的、優點和特點，將通過下面優選實施例的非限制性說明進行解釋。這些實施例僅是應用本發明技術方案的典型范例，凡采取等同替換或者等效變換而形成的技術方案，均落在本發明要求保護的范圍之內。圖I為傳統無源RFID標簽芯片被動反向散射方法的示意圖；圖2為本發明電池輔助式RFID標簽芯片主動發射方法的示意圖。
具體實施例方式下面將結合附圖對本發明進行詳細說明如圖2所示為本發明一個應用示意圖，示例的RFID系統包括讀卡器200和電池輔助式RFID標簽201。其中，電池輔助式RFID標簽201由標簽芯片202、標簽天線205和標簽電池204構成。標簽電池204為標簽芯片202提供電源。標簽芯片202主要包括電源穩壓電路205、解調器電路206、鎖相環電路207、調制器電路208、發射器電路209、復位電路210、數字邏輯電路211和存儲器電路212。其中，標簽芯片202的頻率或相位鎖定電路以鎖相環電路207為例。在標簽芯片202中，電源穩壓電路205為標簽芯片202提供穩定的電源電壓。解調器電路206對讀卡器200發射的載波信號進行解調得到讀寫命令和數據。鎖相環電路207對讀卡器200發射的載波信號進行頻率或相位鎖定，且為數字邏輯電路211和調制器電路208提供時鐘信號。調制器電路208對標簽芯片202的反饋信號進行調制。發射器電路209將調制器電路208輸出的調制信號通過標簽天線203發射出去，模擬標簽芯片202的反向散射信號。復位電路210為數字邏輯電路211提供復位信號，使數字電路正確復位，以響應讀卡器200的指令。數字邏輯電路211為標簽芯片202的邏輯控制和信號處理單元。存儲器電路212存儲標簽芯片202的內部信息，可被讀卡器200讀寫。當示例的RFID系統進行工作時，讀卡器200需要對電池輔助式RFID標簽201進行讀寫操作。此時讀卡器200中的發射器213通過讀卡器天線214發射經過調制或者未經過調制的載波信號，即標簽讀寫信號。電池輔助式RFID標簽201在一定距離外，通過標簽天線203接收到讀卡器200發射的載波信號，并將載波信號傳送到標簽芯片202內部。一方面,標簽芯片202內的解調器電路206對載波信號進行解調，恢復出讀卡器200的讀寫命令和數據，并將讀寫命令和數據輸出到數字邏輯電路211進行處理。另ー方面，標簽芯片202內的鎖相環電路207對載波信號進行跟蹤，鎖定載波信號的頻率或相位。鎖相環電路207同時產生與載波信號的頻率或相位相關的時鐘信號，作為數字邏輯電路211和調制器電路208工作所需的時鐘信號。數字邏輯電路211在接收到時鐘信號并被復位電路210產生的復位信號進行復位后，對讀卡器200的讀寫命令和數據進行處理。數字邏輯電路211根據讀寫命令可以對存儲器電路212進行讀寫操作，讀取存儲器電路212中存儲的數據信息，或者在存儲器電路212中寫入數據信息。數字邏輯電路211在對讀卡器200的讀寫命令和數據處理完成后，得到標簽芯片202反饋給讀卡器200的數據信息，并將反饋信號輸出給調制器電路208。
調制器電路208對數字邏輯電路211輸出的反饋信號進行調制，如采用ASK調制，或者其他一些調制方式，并將調制后的反饋信號輸出給發射器電路209。調制器電路208采用由鎖相環電路207產生的與載波信號的頻率或相位具有一定鎖定關系的時鐘信號進行調制，因此，調制信號的頻率或相位與讀卡器200發射的載波信號的頻率或相位具有一定鎖定關系，即相關性。發射器電路209采用主動發射的方式，將調制器電路208輸出的調制信號通過標簽天線203發射出去。發射器電路209發射的信號用于模擬標簽芯片202反射的反饋信號，其頻率或相位與讀卡器200發射的載波信號的頻率或相位具有一定鎖定關系，可以被讀卡器200以一定的方式檢測。讀卡器200通過讀卡器天線214接收標簽芯片202的反射信號，即標簽芯片202中發射器電路209發射的信號，并由讀卡器200中的接收器215進行檢測，得到標簽芯片202的反饋數據信息。通過上述的文字表述可以看出，采用本發明后，提升了了射頻信號強度，擴展讀寫范圍。同時，降低了通信的成本。RFID標簽芯片工作吋，以與載波信號相關的頻率或相位主動發射信號到讀卡器，不需要改變其輸入阻抗反射載波信號。標簽芯片的主動發射信號與前述的被動反射信號實現相同的信息傳輸功能，可以說是用主動發射信號模擬反向散射信號。主動發射信號的強度可以由發射器電路控制，提高了標簽芯片模擬的反射信號的可靠性和靈活性。
權利要求
1.一種電池輔助式RFID標簽芯片信號反射方法，其特征在于 首先，讀卡器通過天線發射載波信號到標簽，用于讀寫標簽存儲的內部信息； 其次，標簽接收載波信號，利用頻率或相位鎖定電路對載波信號進行鎖定，即鎖定載波信號的頻率或相位； 然后，標簽通過數字邏輯電路對讀寫信息進行處理，再將反饋信號輸出到調制器進行信號調制，調制信號的頻率或相位與鎖定的載波信號的頻率或相位具有相關性； 最后，標簽通過發射器電路和天線將調制信號發射出去，模擬反向散射信號，由讀卡器檢測。
2.根據權利要求I所述的一種電池輔助式RFID標簽芯片信號反射方法，其特征還在于讀卡器發射的載波信號是調制信號；或是是未調制信號。
3.根據權利要求I所述的一種電池輔助式RFID標簽芯片信號反射方法，其特征在于RFID標簽芯片采用鎖定載波頻率或相位和主動發射的方法來模擬被動反向散射的方法，實現RFID標簽芯片和讀卡器之間的通信，RFID標簽芯片先鎖定讀卡器發射的載波信號的頻率或相位，再通過標簽天線將反饋信號以與載波信號具有相關性的頻率或相位發射回讀卡器，模擬標簽芯片的反向散射信號，并被讀卡器以一定的方式檢測。
4.根據權利要求3所述的一種電池輔助式RFID標簽芯片信號反射方法，其特征在于RFID標簽芯片包括一個頻率或相位鎖定電路，對讀卡器發射的載波信號進行頻率或相位鎖定。這個頻率或相位鎖定電路可以是鎖相環電路，或延遲鎖相環電路，或分頻器電路，或其他形式的頻率或相位鎖定電路。
5.根據權利要求3所述的一種電池輔助式RFID標簽芯片信號反射方法,其特征在于RFID標簽芯片還包括一個發射器電路，利用發射器電路將調制后的反饋信號主動發射回讀卡器；發射器電路發射信號的頻率或相位與讀卡器發射的載波信號的頻率或相位具有相關性。
6.根據權利要求3所述的一種電池輔助式RFID標簽芯片信號反射方法,其特征在于RFID標簽芯片還包括，電源穩壓電路、解調器電路、調制器電路、復位電路、數字邏輯電路和存儲器電路或其他相關電路。
全文摘要
本發明涉及一種電池輔助式RFID標簽芯片信號反射方法，其特點是首先，讀卡器通過其天線發射載波信號到標簽，用于讀寫標簽存儲的內部信息。其次，標簽通過其天線接收到載波信號后，利用頻率或相位鎖定電路對載波信號進行鎖定，即鎖定載波信號的頻率或相位。然后，標簽芯片通過數字邏輯電路對讀寫信息進行處理，再將反饋信號輸出到調制器電路進行調制，調制信號的頻率或相位與鎖定的載波信號的頻率或相位具有相關性。最后，標簽通過發射器電路和天線將調制信號發射出去，模擬反向散射信號，由讀卡器檢測，完成通信過程。本發明提高了標簽芯片反射信號的可靠性和靈活性。
文檔編號G06K7/00GK102682250SQ201110057700
公開日2012年9月19日 申請日期2011年3月11日 優先權日2011年3月11日
發明者敖海, 敖鋼 申請人:敖海, 敖鋼