專利名稱：一種rfid標簽芯片的制作方法
技術領域：
本發明涉及射頻識別領域，尤其涉及一種RFID標簽芯片。
背景技術：
RFID即射頻識別技術，又稱電子標簽、無線射頻識別，可通過無線電訊號識別特定目標并讀寫相關數據，而無需識別系統與特定目標之間建立機械或光學接觸。物聯網的終極發展目標就是為所有人員和物品安裝RFID標簽，利用閱讀器設備和網絡設備可以隨時隨地獲得關于人員和物品的各種信息。RFID標簽內包含RFID標簽芯片和標簽天線，有時也含有電池。根據RFID標簽芯片激勵方式的不同，可將RFID標簽分為以下三類1)無源電子標簽。無源電子標簽內沒有電池，標簽天線通過空間磁場耦合或電磁輻射從閱讀器獲得供 RFID標簽芯片工作能量，再將存儲在RFID標簽芯片內存里的識別號和其它數據信息調制在射頻信號上發射出去。由于沒有電池，無源電子標簽可以做得很薄、很小，其使用壽命不受電池電量的影響，可達10年以上；無源標簽的成本低，在商品標簽、貨物物流、票證防偽、 交通卡、圖書管理、門禁考勤等領域已經得到廣泛應用。但是，潮濕環境或附近的金屬會極大影響標簽的讀取性能；而且，無源電子標簽的讀取距離受限于閱讀器的發射功率。配合符合國際標準的閱讀器，高頻無源電子標簽的讀取距離小于1米，超高頻無源電子標簽的讀取距離一般也不超過10米。2)有源電子標簽。有源電子標簽的RFID標簽芯片由內置電池供電，其持續反復地將內存里的識別號和其它數據信息調制在射頻信號上發射出去。有源電子標簽的讀取性能極好，其讀取距離能達到100米以上，且受使用環境影響較小。但是， 由于有源電子標簽內含有電池，其使用壽命較短，一般在3年以下，而且，持續反復的信號發射方式也會造成大量的電磁污染；目前有源電子標簽的用量遠小于無源標簽，造成其成本較高，甚至達到無源標簽的10倍以上。幻半有源電子標簽。半有源電子標簽的RFID標簽芯片由內置電池供電，但RFID標簽芯片在平時一直處于休眠狀態；當半有源電子標簽經過閱讀器天線輻射場區時，RFID標簽芯片被觸發進入工作狀態，將內存里的識別號和其它數據信息調制在射頻信號上發射出去；電子標簽離開天線輻射場區后，RFID標簽芯片恢復休眠狀態，不再向外發射信號。半有源電子標簽可以有很長的使用壽命，也不會造成電磁污染，同時受使用環境影響很小；但是，半有源電子標簽的結構比有源電子標簽更加復雜，成本也更高。目前，很多應用場景要求同時使用無源電子標簽、有源電子標簽及半有源電子標簽；例如，保密物品管理系統要求在紙質文件、移動存儲設備、手機、照相機等保密物品上粘貼電子標簽；紙質文件上使用無源電子標簽、輕薄便攜；移動存儲設備、手機和照相機內包含大量金屬件，需要使用半有源電子標簽提高讀取性能；但是，市場上的RFID標簽芯片均只支持一種激勵方式，不同激勵方式的RFID標簽芯片采用的空中接口協議不同，需要配合各自的閱讀器使用；因此，如果采用市場上現有的RFID標簽芯片產品，就必須分別為紙質文件和其它物品配置兩套RFID系統，它們使用各自的空中接口協議，各自的閱讀器，才能將獲得的數據最后匯總給后臺處理，增加了系統的復雜度。
發明內容
針對上述技術問題，本發明的目的在于提供一種RFID標簽芯片，其可以實現多種激勵方式，滿足了同時需要無源電子標簽、有源電子標簽或半有源電子標簽的應用場景的要求。為達到上述目的，本發明是通過以下技術方案來實現的—種RFID標簽芯片，包括激勵方式設置單元和收發機單元，所述激勵方式設置單元用于將所述芯片的激勵方式設置為無源方式、有源方式、半有源方式或觸發方式；所述收發機單元與激勵方式設置單元連接，用于根據選擇的激勵方式，靈活選擇連接天線、外接電池或觸發線圈，并通過變換與所述芯片連接的天線的負載阻抗或Q值，將所述芯片內的數據調制到載波上發射給閱讀器。特別的，所述收發機單元包括低頻整流單元、超高頻整流單元、電池控制單元及邏輯單元；所述低頻整流或超高頻整流單元用以將天線獲得的交流信號轉化為直流電壓給所述芯片供電；所述電池控制單元用于配合所述激勵方式設置單元，控制所述芯片工作在無源方式、有源方式、半有源方式或觸發方式；所述邏輯單元與所述電池控制單元連接，用于變換與所述芯片連接的天線的負載阻抗或Q值，將其存儲器內的數據調制到載波上發射給閱讀器。特別的，所述收發機單元還包括振蕩器單元、并聯穩壓器單元及脈沖產生單元； 所述振蕩器單元用于產生邏輯單元的工作時鐘信號，從而決定發送的數據傳輸率；所述并聯穩壓器用維持經低頻整流或超高頻整流單元轉化的直流電壓處于穩定狀態；所述脈沖產生單元用于生成發射的載波信號。特別的，所述激勵方式設置單元包含若干個焊盤，分別為輻射天線引腳、耦合天線引腳、電源負極引腳、外接電池引腳及兩個觸發線圈引腳。特別的，當所述芯片的激勵方式設置為無源方式時，將所述輻射天線引腳或耦合天線引腳與天線的一端連接，所述電源負極引腳與天線的另一端連接，即獲得無源電子標簽。特別的，當所述芯片的激勵方式設置為有源方式時，將外接電池的正極連接所述外接電池引腳，將外接電池的負極通過所述天線的一端連接電源負極引腳，并將所述輻射天線引腳或耦合天線引腳與天線的一端連接，所述電源負極引腳與天線的另一端連接，即獲得有源電子標簽。特別的，所述芯片的激勵方式設置為半有源方式時，將所述兩個觸發線圈引腳分別連接觸發線圈的兩端，將外接電池的正極連接所述外接電池引腳，外接電池的負極通過所述天線的一端連接電源負極引腳，并將所述輻射天線引腳或耦合天線引腳與天線的一端連接，所述電源負極引腳與天線的另一端連接，即獲得普通型半有源電子標簽；所述普通型半有源電子標簽中的芯片平時處于休眠狀態，一旦所述觸發線圈檢測到足夠強度的電壓， 則芯片切換為工作狀態，邏輯單元通過變換天線的負載阻抗或Q值將存儲器里的數據調制到載波上發射給閱讀器；當觸發線圈檢測到的電壓強度一段時間內一直達不到將芯片激發為工作狀態的電壓時，芯片恢復休眠狀態；休眠狀態下芯片的耗電量遠小于工作狀態下芯片的耗電量。特別的，所述芯片的激勵方式設置為觸發方式時，將所述兩個觸發線圈引腳分別連接觸發線圈的兩端，將外接電池的正極連接所述外接電池引腳，外接電池的負極通過所述天線的一端連接電源負極引腳，并將所述輻射天線引腳或耦合天線引腳與天線的一端連接，所述電源負極引腳與天線的另一端連接，即獲得觸發型半有源電子標簽；所述觸發型半有源電子標簽中的芯片平時處于休眠狀態，一旦從觸發線圈檢測到足夠強度的電壓，則芯片切換成工作狀態，所述邏輯單元通過變換天線的負載阻抗或Q值將存儲器里的數據調制到載波上發射給閱讀器；所述芯片保持工作狀態一段時間后，芯片自動恢復為休眠狀態。本發明的有益效果，所述RFID標簽芯片內實現了多種激勵方式，分別為無源方式、有源方式、半有源方式和觸發方式；設置為無源激勵方式的芯片與天線一起組成無源電子標簽；設置為有源激勵方式的芯片與天線和電池一起組成有源電子標簽；設置為半有源和觸發激勵方式的芯片與天線和電池一起組成半有源電子標簽。由此，本發明的多激勵方式RFID標簽芯片能夠適用于目前世界上幾乎所有的RFID應用，其市場前景相當巨大；同時低廉的芯片量產成本將大大降低目前有源和半有源電子標簽的售價，推動RFID技術向著更高性能、更低成本發展；此外，所述RFID標簽芯為無源、半有源、和有源RFID技術提供一個公共的空中接口平臺，為需要無源電子標簽、有源電子標簽或半有源電子標簽共存的應用場景提供了最簡單的解決方案。
下面根據附圖和實施例對本發明作進一步詳細說明。圖1為本發明RFID標簽芯片的結構圖；圖2為本發明RFID標簽芯片的焊盤的示意圖；圖3為用本發明RFID標簽芯片制作的無源電子標簽的示意圖；圖4為用本發明RFID標簽芯片制作的有源電子標簽的示意圖；圖5為用本發明RFID標簽芯片制作的半有源電子標簽的示意圖；圖中1、輻射天線引腳；2、耦合天線引腳；3、電源負極引腳；4、外接電池引腳；5、 電源正極引腳；6、第一觸發線圈引腳；7、第二觸發線圈引腳；8、天線；9、外接電池；10、觸發線圈；11、電源控制單元；12、邏輯單元；13、存儲器；14、超高頻整流單元；15、低頻整流單元；16、脈沖產生單元；17、振蕩器；18、并聯穩壓器；19、復位器；20、NMOS管；21、NMOS管； 22、儲能電容。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。請參照圖1及圖2所示，圖1為本發明RFID標簽芯片的結構框圖；圖2為本發明 RFID標簽芯片的焊盤的示意圖。本實施例中，一種RFID標簽芯片，包括激勵方式設置單元和收發機單元；所述激勵方式設置單元包含七個焊盤，分別為輻射天線引腳1、耦合天線引腳2、電源負極引腳3、 外接電池引腳4、電源正極引腳5、第一觸發線圈引腳6及第二觸發線圈引腳7 ；所述收發機單元包括電源控制單元11、邏輯單元12、存儲器13、超高頻整流單元14、低頻整流單元15、脈沖產生單元16、振蕩器單元、并聯穩壓器單元、復位器19、NMOS管20、NMOS管21、儲能電容22 ；所述振蕩器單元為振蕩器17，所述并聯穩壓器單元為并聯穩壓器18 ；所述NMOS 管20即匪OS晶體管，NMOS的全稱為N-Mental-0xide4emiconductor，意思為金屬-氧化物-半導體，而擁有這種結構的晶體管我們稱之為NMOS晶體管。如圖3所示，圖3為用本發明RFID標簽芯片制作的無源電子標簽的示意圖。當所述芯片的激勵方式設置為無源方式時，將所述輻射天線引腳1或耦合天線引腳2與天線8 的一端連接，所述電源負極引腳3與天線8的另一端連接，在所述電源控制單元11的配合下，獲得無源電子標簽。所述超高頻整流單元14或低頻整流單元15將天線8獲得的交流信號轉化為直流電壓給所述芯片供電；所述并聯穩壓器18用維持經超高頻整流單元14或低頻整流單元15轉化的直流電壓處于穩定狀態；所述振蕩器17產生邏輯單元12的工作時鐘信號，決定發送的數據傳輸率；所述脈沖產生單元16生成發射的載波信號，所述邏輯單元12變換與所述芯片連接的天線8的負載阻抗或Q值，將其存儲器13內的數據調制到脈沖產生單元16生成的載波上發射給閱讀器；其中，所述Q值是衡量電感器件的主要參數，是指電感器在某一頻率的交流電壓下工作時，所呈現的感抗與其等效損耗電阻之比。如圖4所示，圖4為用本發明RFID標簽芯片制作的有源電子標簽的示意圖。當所述芯片的激勵方式設置為有源方式時，將外接電池9的正極連接所述外接電池引腳4，將外接電池9的負極通過所述天線8的一端連接電源負極引腳3，并將所述輻射天線引腳1或耦合天線引腳2與天線8的一端連接，所述電源負極引腳3與天線8的另一端連接，即獲得有源電子標簽；所述有源電子標簽中的芯片一直保持在工作狀態；所述振蕩器17產生邏輯單元12的工作時鐘信號，決定發送的數據傳輸率；所述脈沖產生單元16 生成發射的載波信號，所述邏輯單元12變換與所述芯片連接的天線8的負載阻抗或Q值， 將其存儲器13內的數據調制到脈沖產生單元16生成的載波上發射給閱讀器。如圖5所示，圖5為用本發明RFID標簽芯片制作的半有源電子標簽的示意圖；所述芯片的激勵方式設置為半有源方式時，將所述第一觸發線圈引腳6及第二觸發線圈引腳 7分別連接觸發線圈10的兩端，將外接電池9的正極連接所述外接電池引腳4，外接電池9 的負極通過所述天線8的一端連接電源負極引腳3，并將所述輻射天線引腳1或耦合天線引腳2與天線8的一端連接，所述電源負極引腳3與天線8的另一端連接，即獲得普通型半有源電子標簽；所述普通型半有源電子標簽中的芯片平時處于休眠狀態，一旦所述觸發線圈 10檢測到足夠強度的電壓，即當所述芯片進入工作區域時，則芯片切換為工作狀態，所述振蕩器17產生邏輯單元12的工作時鐘信號，決定發送的數據傳輸率；所述脈沖產生單元16 生成發射的載波信號，所述邏輯單元12變換與所述芯片連接的天線8的負載阻抗或Q值， 將其存儲器13內的數據調制到脈沖產生單元16生成的載波上發射給閱讀器；當觸發線圈 10檢測到的電壓強度一段時間內一直達不到將芯片激發為工作狀態的電壓時，即當所述芯片離開工作區域時，芯片恢復休眠狀態；休眠狀態下芯片的耗電量遠小于工作狀態下芯片的耗電量。所述芯片的激勵方式設置為觸發方式時，將所述第一觸發線圈引腳6及第二觸發線圈引腳7分別連接觸發線圈10的兩端，將外接電池9的正極連接所述外接電池引腳4，外接電池9的負極通過所述天線8的一端連接電源負極引腳3，并將所述輻射天線引腳1或耦合天線引腳2與天線8的一端連接，所述電源負極引腳3與天線8的另一端連接，即獲得觸發型半有源電子標簽；所述觸發型半有源電子標簽中的芯片平時處于休眠狀態，一旦從觸發線圈10檢測到足夠強度的電壓，則芯片切換成工作狀態，所述邏輯單元12通過變換天線 8的負載阻抗或Q值將存儲器13里的數據調制到載波上發射給閱讀器；所述芯片保持工作狀態一段時間后，芯片自動恢復為休眠狀態。所述RFID標簽芯片通過設置的七個焊盤及電源控制單元11，將所述芯片的激勵方式根據需要設置為無源方式、有源方式、半有源方式或觸發方式；邏輯單元12通過變換與所述芯片連接的天線8的負載阻抗或Q值，將存儲器13的數據調制到載波上發射給閱讀器；所述的激勵方式為無源方式、有源方式、半有源方式的芯片與對應的天線8、外接電池9 及觸發線圈10分別構成無源電子標簽、有源電子標簽及半有源電子標簽，為需要無源電子標簽、有源電子標簽及半有源電子標簽共存的應用場景提供了解決方案。上面結合附圖對本發明的實施例進行了描述，但是本發明并不局限于上述的具體實施方式
，上述的具體實施方式
僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領域的普通技術人員在本發明的啟示下，在不脫離本發明宗旨和權利要求所保護的范圍情況下，還可做出很多形式，這些均屬于本發明的保護之內。
權利要求
1.一種RFID標簽芯片，其特征在于，包括激勵方式設置單元和收發機單元，所述激勵方式設置單元用于將所述芯片的激勵方式設置為無源方式、有源方式、半有源方式或觸發方式；所述收發機單元與激勵方式設置單元連接，用于根據選擇的激勵方式，靈活選擇連接天線、外接電池或觸發線圈，并通過變換與所述芯片連接的天線的負載阻抗或Q值，將所述芯片內的數據調制到載波上發射給閱讀器。
2.根據權利要求1所述的RFID標簽芯片，其特征在于，所述收發機單元包括低頻整流單元、超高頻整流單元、電池控制單元及邏輯單元；所述低頻整流或超高頻整流單元用以將天線獲得的交流信號轉化為直流電壓給所述芯片供電；所述電池控制單元用于配合所述激勵方式設置單元，控制所述芯片工作在無源方式、有源方式、半有源方式或觸發方式； 所述邏輯單元與所述電池控制單元連接，用于變換與所述芯片連接的天線的負載阻抗或Q 值，將其存儲器內的數據調制到載波上發射給閱讀器。
3.根據權利要求2所述的RFID標簽芯片，其特征在于，所述收發機單元還包括振蕩器單元、并聯穩壓器單元及脈沖產生單元；所述振蕩器單元用于產生邏輯單元的工作時鐘信號，從而決定發送的數據傳輸率；所述并聯穩壓器用維持經低頻整流或超高頻整流單元轉化的直流電壓處于穩定狀態；所述脈沖產生單元用于生成發射的載波信號。
4.根據權利要求3所述的RFID標簽芯片，其特征在于，所述激勵方式設置單元包含若干個焊盤，分別為輻射天線引腳、耦合天線引腳、電源負極引腳、外接電池引腳及兩個觸發線圈引腳。
5.根據權利要求4所述的RFID標簽芯片，其特征在于，當所述芯片的激勵方式設置為無源方式時，將所述輻射天線引腳或耦合天線引腳與天線的一端連接，所述電源負極引腳與天線的另一端連接，即獲得無源電子標簽。
6.根據權利要求5所述的RFID標簽芯片，其特征在于，當所述芯片的激勵方式設置為有源方式時，將外接電池的正極連接所述外接電池引腳，將外接電池的負極通過所述天線的一端連接電源負極引腳，并將所述輻射天線引腳或耦合天線引腳與天線的一端連接，所述電源負極引腳與天線的另一端連接，即獲得有源電子標簽。
7.根據權利要求6所述的RFID標簽芯片，其特征在于，所述芯片的激勵方式設置為半有源方式時，將所述兩個觸發線圈引腳分別連接觸發線圈的兩端，將外接電池的正極連接所述外接電池引腳，外接電池的負極通過所述天線的一端連接電源負極引腳，并將所述輻射天線引腳或耦合天線引腳與天線的一端連接，所述電源負極引腳與天線的另一端連接， 即獲得普通型半有源電子標簽；所述普通型半有源電子標簽中的芯片平時處于休眠狀態， 一旦所述觸發線圈檢測到足夠強度的電壓，則芯片切換為工作狀態，邏輯單元通過變換天線的負載阻抗或Q值將存儲器里的數據調制到載波上發射給閱讀器；當觸發線圈檢測到的電壓強度一段時間內一直達不到將芯片激發為工作狀態的電壓時，芯片恢復休眠狀態；休眠狀態下芯片的耗電量遠小于工作狀態下芯片的耗電量。
8.根據權利要求7所述的RFID標簽芯片，其特征在于，所述芯片的激勵方式設置為觸發方式時，將所述兩個觸發線圈引腳分別連接觸發線圈的兩端，將外接電池的正極連接所述外接電池引腳，外接電池的負極通過所述天線的一端連接電源負極引腳，并將所述輻射天線引腳或耦合天線引腳與天線的一端連接，所述電源負極引腳與天線的另一端連接，即獲得觸發型半有源電子標簽；所述觸發型半有源電子標簽中的芯片平時處于休眠狀態，一旦從觸發線圈檢測到足夠強度的電壓，則芯片切換成工作狀態，所述邏輯單元通過變換天線的負載阻抗或Q值將存儲器里的數據調制到載波上發射給閱讀器；所述芯片保持工作狀態一段時間后，芯片自動恢復為休眠狀態。
全文摘要
本發明公開一種RFID標簽芯片，應用于射頻識別領域，包括激勵方式設置單元和收發機單元，所述激勵方式設置單元用于將所述芯片的激勵方式設置為無源方式、有源方式、半有源方式或觸發方式；所述收發機單元與激勵方式設置單元連接，用于根據選擇的激勵方式，靈活選擇連接天線、外接電池或觸發線圈，并通過變換與所述芯片連接的天線的負載阻抗或Q值，將所述芯片內的數據調制到載波上發射給閱讀器；降低了有源電子標簽和半有源電子標簽的制造成本，并且滿足了同時需要無源電子標簽、有源電子標簽或半有源電子標簽的應用場景的要求。
文檔編號G06K19/077GK102521642SQ20111040152
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月6日 優先權日2011年12月6日
發明者王新華, 顏力 申請人:王新華, 顏力