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CN106485290B - 增强标签反向散射能量的装置及方法 - Google Patents

增强标签反向散射能量的装置及方法 Download PDF

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CN106485290B
CN106485290B CN201510522404.1A CN201510522404A CN106485290B CN 106485290 B CN106485290 B CN 106485290B CN 201510522404 A CN201510522404 A CN 201510522404A CN 106485290 B CN106485290 B CN 106485290B
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Abstract

射频识别标签的输入电能被监控。基于所述监控到的输入电能，所述标签的输入阻抗被调节，以增强所标签反向散射能量。本发明的一个实施例中，监控整流装置的输出电压。基于所述监控到的输出电压，确定所述标签的输入电能。基于所述输入电能，调节所述标签的输入阻抗，以增强所标签反向散射能量。

Description

增强标签反向散射能量的装置及方法
技术领域
本发明涉及射频识别(Radio Frequency Identification,RFID)装置领域，特别涉及增强标签反向散射能量的装置及方法。
背景技术
通常，射频识别(RFID)指包含了使用电磁波谱的射频(Radio Frequency,RF)部分中的信号来唯一地识别标签的技术。射频识别装置常被称为标签。典型地，询问装置(通常指询问器，interrogator或阅读器，reader)通过发送命令到标签并从该所述标签收到答复的方式，以实现从无线标签处得到信息。典型地，所述询问器装置包括发送器用于发送射频信号到所述标签，还包括接收器用于从所述标签接收标签调制信息。所述发送器和接收器可以结合成为收发器，所述收发器可以使用一个或多个天线。
标签(labels)、嵌入物(inlays)、带子(straps)或其他形式的射频识别应答器(通常称为“标签”，tag)被广泛地用来将物件和识别码联系在一起。标签通常包括携带有模拟和/或数字电路的一个或多个天线，所述电路包括通信电子器件(如，射频收发器)、数据存储器(用于储存一个或多个识别码)、处理逻辑(如，微型控制器)和一个或多个状态存储装置。可使用射频识别标签的应用实例包括行李追踪、库存控制或追踪(如，在仓库里)、包裹追踪、大楼或汽车的门禁，等等。
通常，有三种基本类型的标签。有源标签拥有一个独立电源，包括自带的射频源来传送信息。电池供电的半有源标签也接收和反射来自阅读器的无线电波；然而该标签由电池供电，不从所述阅读器接收电能。无源标签是整流装置，所述整流装置从阅读器产生的并发送给所述无源标签的无线电波中,整流获取运行所需的能量。为了实现通信，所述无源标签产生电磁场反射的变化，所述变化被反射到所述读取器并被读取。这个过程通常被称为反向散射。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，如何增强现有技术中的射频识别标签的反向散射能量。
本发明阐述了增强射频识别芯片(通常被称为标签)反向散射能量的方法和装置。本发明的一个实施例中，无源反向散射标签的输入电能被监控。基于所述监控到的输入电能，调节所述标签的输入阻抗以增强所述标签的反向散射能量。
本发明的一个实施例中，监控所述标签上的输入电能，以确定所述输入电能是否大于预定电能。如果所述输入电能大于预定电能，调节所述标签的输入阻抗，以增强所述标签的反向散射能量。此外，如现有技术所知，当所述标签在对所述阅读器进行反向散射时，所述输入阻抗会产生变化，该变化与被发送到所述阅读器的反向散射数据(例如，射频识别码)有关。
本发明的一个实施例中，调节所述输入阻抗可包含选中一个或多个所述标签上的整流级，及绕过(bypass)所述选中的一个或多个整流级。
本发明的一个实施例中，调节所述输入阻抗可包括发送控制信号，以关闭与所述标签整流级相连接的开关。
本发明的一个实施例中，监控所述标签上的输入电能，基于所述监控到的输入电能，调节所述标签的输入阻抗，以增强所述标签的反向散射能量。在预定时间内调节所述标签的输入阻抗，所述预定时间为事务处理时间或者标签传送时间。
本发明的一个实施例中，一种标签包括整流装置，所述整流装置接收来自射频识别阅读器的射频信号。监控标签的所述整流装置的输出电压。基于所述整流装置的输出电压，确定所述标签的输入电能。基于所述输入电能，调节所述标签的输入阻抗，以增强所述标签的反向散射能量。调节所述标签的输入阻抗可包含：如果所述输入电能大于第一预定电能，发送第一控制信号至与所述整流装置相连接的第一开关；如果所述输入电能大于第二预定电能，发送第二控制信号至与所述整流装置相连接的第二开关。
本发明的一个实施例中，一种标签包括整流装置，所述整流装置接收来自射频识别阅读器的射频信号。监控所述标签的整流装置的输出电压。基于所述输出电压，确定所述标签的输入电能。基于所述输入电能，调节所述标签的输入阻抗，以增强所述标签的反向散射能量，调节所述标签的输入阻抗包含：选中一个或者多个整流级，并绕过所述被选中的一个或多个整流级。选择所述整流级的数量取决于所述整流装置的被监控到的输出电压。
本发明的一个实施例中，一种射频识别标签包括整流装置。监控所述标签的整流装置的输出电压。基于所述输出电压，确定所述标签的输入电能。基于所述输入电能，调节所述标签的输入阻抗，以增强所述标签的反向散射能量。在预定时间内调节所述标签的输入阻抗，所述预定时间为事务处理时间或者标签传送时间。
本发明的一个实施例中，一种射频识别标签包括整流装置。监控所述标签的整流装置的输出电压。基于所述输出电压，确定所述标签的输入电能。基于所述输入电能，调节所述标签的输入阻抗，以增强所述标签的反向散射能量。调节所述输入阻抗以弥补所述阻抗的变化，所述输入电能的提升导致所述阻抗的变化。
本发明的一个实施例中，一种增强射频识别标签反向散射能量的装置包括用于接收输入电能的接收器和连接所述接收器的控制器电路。所述控制器电路用于监控标签的所述输入电能。所述控制器电路用于基于所述监控到的输入电能，调节所述标签的输入阻抗，以增强所述标签的反向散射能量。
本发明的一个实施例中，一种增强射频识别标签反向散射能量的装置包括用于接收输入电能的接收器和连接所述接收器的控制器电路。所述控制器电路用于监控标签的所述输入电能。所述控制器电路用于确定所述输入电能是否大于预定电能。如果所述输入电能大于所述预定电能，所述控制器电路用于调节所述标签的输入阻抗，以增强所述标签的反向散射能量。
本发明的一个实施例中，一种增强射频识别标签反向散射能量的装置包括用于接收输入电能的接收器和连接所述接收器的控制器电路。所述控制器电路用于监控标签的所述输入电能。所述控制器电路用于基于所述监控到的输入电能，调节所述标签的输入阻抗，以增强所述标签的反向散射能量。所述控制器电路用于选中一个或多个所述标签上的整流级。所述控制器电路进一步用于绕过所述选中的一个或多个整流级，以调节所述标签的输入阻抗。
本发明的一个实施例中，一种增强射频识别标签反向散射能量的装置包括用于接收输入电能的接收器和连接所述接收器的控制器电路。所述控制器电路可以用于监控标签的所述输入电能。所述控制器电路可以用于基于所述监控到的输入电能，调节所述标签的输入阻抗，以增强所述标签的反向散射能量。所述控制器电路可以用于发送控制信号以关闭与所述标签的整流级相连接的开关，以调节所述标签的输入阻抗。
本发明的一个实施例中，一种增强射频识别标签反向散射能量的装置包括用于接收输入电能的接收器和连接所述接收器的控制器电路。所述控制器电路用于监控标签的所述输入电能。所述控制器电路用于基于所述监控到的输入电能，调节所述标签的输入阻抗，以增强所述标签的反向散射能量。在预定时间内调节所述标签的输入阻抗，所述预定时间为事务处理时间或者标签传送时间。
本发明的一个实施例中，一种增强射频识别标签反向散射能量的装置包括用于接收输入电能的接收器和连接所述接收器的控制器电路。所述控制器电路用于监控标签的所述输入电能。所述控制器电路用于基于所述监控到的输入电能，调节所述标签的输入阻抗，以增强所述标签的反向散射能量。基于反向散射数据，调制所述标签的输入阻抗。
本发明的一个实施例中，一种增强反向散射能量的标签包括用于接收输入电能的接收器，包括一个或多个连接所述接收器的整流级的整流装置及连接所述整流级的控制器电路。所述控制器电路用于监控所述整流装置的输出电压。所述控制器电路用于基于所述输出电压，确定所述标签的输入电能。所述控制器电路用于基于所述输入电能，调节所述标签的输入阻抗，以增强所述标签的反向散射能量。
本发明的一个实施例中，一种增强反向散射能量的标签包括用于接收输入电能的接收器，包括一个或多个连接所述接收器的整流级的整流装置及连接所述整流级的控制器电路。所述控制器电路用于监控所述整流装置的输出电压。所述控制器电路用于基于所述输出电压，确定所述标签的输入电能。所述控制器电路用于基于所述输入电能，调节所述标签的输入阻抗，以增强所述标签的反向散射能量，所述调节所述标签的输入阻抗包含：如果所述输入电能大于第一预定电能，发送第一控制信号至与所述整流装置相连接的第一开关；如果所述输入电能大于第二预定电能，发送第二控制信号至与所述整流装置相连接的第二开关。
本发明的一个实施例中，一种增强反向散射能量的标签包括用于接收输入电能的接收器，包括一个或多个连接所述接收器的整流级的整流装置及连接所述整流级的控制器电路。所述控制器电路用于监控所述整流装置的输出电压。所述控制器电路用于基于所述输出电压，确定所述标签的输入电能。所述控制器电路用于基于所述输入电能，调节所述标签的输入阻抗，以增强所述标签的反向散射能量，所述调节所述标签的输入阻抗包含：选中一个或多个所述整流装置的整流级，并绕过所述选中的一个或多个所述整流装置的整流级。
本发明的一个实施例中，一种增强反向散射能量的标签包括用于接收输入电能的接收器，包括一个或多个连接所述接收器的整流级的整流装置及连接所述整流级的控制器电路。所述控制器电路用于监控所述整流装置的输出电压。所述控制器电路用于基于所述输出电压，确定所述标签的输入电能。所述控制器电路用于基于所述输入电能，调节所述标签的输入阻抗，以增强所述标签的反向散射能量，在预定时间内调节所述标签的输入阻抗，所述预定时间为事务处理时间或者标签传送时间。
本发明的一个实施例中，一种增强反向散射能量的标签包括用于接收输入电能的接收器，包括一个或多个连接所述接收器的整流级的整流装置及连接所述整流级的控制器电路。所述控制器电路用于监控所述整流装置的输出电压。所述控制器电路用于基于所述输出电压，确定所述整流装置的输出电流。所述控制器电路用于基于至少所述输入电流或电压中一个来确定所述标签的输入电能。所述控制器电路用于基于所述输入电能，调节所述标签的输入阻抗，以增强所述标签的反向散射能量。
本发明的一个实施例中，一种增强反向散射能量的标签包括用于接收输入电能的接收器，包括一个或多个连接所述接收器的整流级的整流装置及连接所述整流级的控制器电路。所述控制器电路用于监控所述整流装置的输出电压。所述控制器电路用于基于所述输出电压，确定所述标签的输入电能。所述控制器电路用于基于所述输入电能，调节所述标签的输入阻抗，以增强所述标签的反向散射能量。调节所述输入阻抗以弥补所述输入阻抗的变化，其中，所述输入电能的提升导致所述输入阻抗的变化。
其他实施例也在此公开中被阐述，此处不打算讨论本公开的所有方面。本发明提供的方法和装置通过监控标签的输入电功率来调节所述标签的输入阻抗，从而有益地弥补了与标签的非线性相关的反向散射能量减弱。
附图说明
在此示意性地示出本发明的实施例，并不受附图所限，附图中相似的标记指示相似的部件。
图1是本发明一实施例的包括阅读器和多个射频识别标签的识别系统的示意图；
图2是本发明一实施例的射频识别标签的举例示意图；
图3A是本发明一实施例的增强射频识别标签反向散射能量的电路的示意图；
图3B是本发明另一实施例的增强射频识别标签反向散射能量的电路的示意图；
图4是本发明一实施例的反射系数变化的典型示意图；图4示出了反射系数如何随阅读器射频电能变化的；
图5是本发明一实施例的增强所述射频识别标签反向散射能量的装置的典型时序图；
图6是本发明一实施例的示出测量的反向散射能量是以所述询问器射频电能为参数的函数的图表；
图7是本发明一实施例的运行标签的方法的流程图；
图8是本发明一实施例的增强射频识别标签反向散射能量的方法的流程图；
图9是本发明一实施例的增强所述标签反向散射能量的方法的流程图；
具体实施方式
本发明阐述了增强射频识别芯片(标签)反向散射能量的方法和装置，以提高射频识别询问器的检测。如下阐述和附图是有助于理解本发明的至少一个实施例的，而不应解释为对本发明的不当限制。大量具体细节被阐述以提供一个对于本发明实施例的深入理解。然而，在某些情况下，不再阐述熟知的或常规的细节以避免模糊本发明实施例的内容。本发明实施例中，连接可以指直接连接或通过一个或多个位于中间的元件间接地连接。本发明一个或者每一个实施例的引用不必然是相同的实施例的引用，且如此引用意味着至少有一个。
本发明的一个实施例中，射频识别标签的输入电能被监控。基于所述监控到的标签输入电能，调节所述标签的输入阻抗，以增强所述标签的反向散射能量。此外，现有技术里所知，当反向散射数据至阅读器时，按照将传回阅读器的数据来调制。所述标签通过调制所述输入阻抗的方式来控制所述输入阻抗。
本发明的一个实施例中，提出了增强射频识别芯片反向散射能量的电路。所述反向散射能量主要受到所述标签接收到的询问器的电能和所述标签的输入阻抗的影响。所述电路的操作包含监控所述标签接收到的电能，并利用所述电能的信息改变所述标签的输入阻抗。由此，当所述标签与所述询问器通信时，被反射回所述询问器的反向散射能量能够得到增强。即，基于接收到的所述射频电能，调节所述标签的输入阻抗。通常，由于所述标签的非线性，在响应输入射频电能的增强时，会引起反向散射能量的减弱。本发明阐述的方法和装置通过基于监控到的所述输入电能来调节所述标签的输入阻抗，有益地弥补了因标签的非线性而引起的反向散射能量的减弱。另外，本发明阐述的方法和装置通过基于监控到的所述输入电能来调节所述标签的输入阻抗，还具有提高所述反向散射信号的信噪比的有益效果。并且，此处所述方法和装置通过基于监控所述输入电能来调节所述标签的输入阻抗，有益地加强了所述射频识别询问器的接收信号强度指示(Received Signal StrengthIndicator,RSSI)检测。并且，此处所述实施例有益地提供在射频输入电能变化的情况下与所述输入阻抗相关的反射系数变化率的控制，下文将进一步叙述。
图1示出了本发明一个实施例的射频识别系统100，包括询问器101和多个标签122,124,126和128。本发明的一个实施例中，所述询问器101包括射频识别阅读器。本发明的另一个实施例中，所述询问器101包括阅读器和程序器(programmer)。本发明的一个实施例中，所述射频识别系统100是阅读器先讲射频识别系统。本发明的一个实施例中，所述多个标签122,124,126和128中的至少一个是无源或半无源有源反向散射应答器作为标签。标签包含电池是促进更长阅读距离的扩展特征；然而所述电池的使用需要一定的权衡，如更高的成本，有限的寿命，更大的尺寸，更重和寿终处理要求。因此，所述标签122,124,126和128可以有电池，也可以没有。可知不同类型的射频识别标签可以被合成在一个系统中，阅读器从有电池的标签和没电池的标签中获取数据。至少有4类射频识别标签被用于本发明的实施例：(一)一种标签，除了从所述标签的天线得到的电能外在所述标签上没有电源，并且包括能存储所述标签的识别码的一次性可编程存储器和出厂已编写存储器，(二)一种标签，除了从所述标签的天线得到的电能外在所述标签上没有其它电源，但是当阅读器提供电能时，所述标签的非易失性存储器可以被写入，擦除或者重写；这类标签也可以包括一次性可编程存储器，且所述标签的识别码可以存在任意的存储器里；(三)一种标签，携带小型电池用于给所述标签的电路提供电能。这样的标签也可以包括非易失性存储器储存所述标签的识别码或者其他数据，和其他类型的存储器，如出厂已编写存储器和一次性写入存储器，(四)一种标签，能与其他标签和设备通信。
所述询问器101一般包括接收器102和发送器104，两者均连接输出输入(input/output，I/O)控制器106。所述接收器102有天线103，所述发送器104有天线105。此技术领域的专业人员可知所述发送器104和所述接收器102可以共用同一天线。所述发送器102和所述接收器104可以类似于在现有阅读器内有的常用接收器和发射器单元。在北美，所述接收器和发射器通常运行在900MHz的频率范围内。本发明的其他实施例中，所述范围是约2400MHz。可知，然而此处公开的所述射频识别系统的运行不取决于特定的运行频率。所述接收器和发送器均连接所述输入输出控制器106，所述输出输入控制器106控制来自所述接收器102的数据的接收和传送来自所述发送器104的数据，如命令或编程数据或其它数据。所述输入输出控制器106连接总线108，所述总线108连接处理单元114和存储器112。本发明的另一个实施例中，处理单元114是微型控制器，有限自动机，逻辑阵列，处理逻辑，其他处理器，或者其任意组合。本发明的一个实施例中，所述处理单元114是可编程微型处理器，如8051微型处理器或者其他常用的微型处理器或者单片机(例如ARM单片机)，以及所述存储器112包括动态随机存取存储器和存储控制器，所述存储控制器控制存储器的运行。存储器112还可以包括非易失性只读存储器或可复写非易失性存储器(例如，闪存，“flashmemory”)或两者，所述存储器用于存储数据和软件程序。所述存储器112通常包含控制处理单元114运行的程序，还包含在询问射频识别标签中标签处理期间用过的数据。本发明的一个实施例中，所述存储器112包括电脑程序，所述电脑程序引起所述处理单元114通过所述输出输入控制器106发送命令到发送器104并从所述标签通过接收器102和输出输入控制器106接收回复。所述询问器101还可以包括网络接口116，如以太网接口，所述网络接口116使所述询问器101与其他处理系统通过网络118(所述网络118可以是有线网络或者无线网络或者有线和无线网络的组合)通信。本发明的一个实施例中，所述网络接口116连接所述总线108以接收数据，如来自所述处理单元114，所述存储器112或者两者的询问器中已被验证的射频识别标签的列表。
图2示出了本发明一个实施例的射频标签的示意图。本发明的一个实施例中，射频识别标签200表示图1中所绘的标签中的一个。本发明的一个实施例中，标签200包括连接集成电路201的天线202。所述集成电路201可以应用命令协议并包含标签身份码，所述标签身份吗可以是电子产品码(Electronic Product Code,EPC)。所述天线202接收询问信号并发送答复至所述询问器101(在反向散射模式中)，所述答复为使用所述标签数据调制的反向散射信号。所述集成电路201包括射频接口(RF Interface,RFIF)和电源单元203，数据检测器和计时电路单元204，命令和控制单元205，数据调制单元207和存储器206。本发明的一个实施例中，命令和控制单元205包括基于从所述询问器接收到的命令来控制数据调制单元207的逻辑。在本发明的一个实施例中，在所述控制单元205控制下的所述反向散射调制器调制所述标签的输入阻抗，通过所述天线202提供答复或其他数据给所述询问器。本领域专业技术人员可知调制所述天线201对应的集成电路的阻抗将导致所述询问器射频电能反射的变化，所述阻抗的调制能被解调以释放所述标签发送的数据。
如图2所示，所述射频接口和电源单元203包括用于将射频电能转换为直流电能来运行所述标签200的射频直流整流器208和实行本文所述的增强所述标签的反向散射能量方法的控制器电路209。本发明的一个实施例中，所述射频接口和电源单元203向所述数据检测器和计时单元204提供调制信息。所述数据检测器和计时单元204解调所述询问信号且生成命令和控制单元205所用的计时和数据信号。所述射频接口203使所述标签调制信号连接到所述天线202，以传送至所述询问器。所述命令与控制逻辑单元205可以包括逻辑，所述逻辑用于解读来自所述询问器数据，实行要求的内部操作且确定所述标签是否答复所述询问器。射频识别标签何时以何方式答复的实例请参考第8,102,244号美国专利和第7,716,160号美国专利。
在本发明的一个实施例中，标签存储器206包含所述标签标注的物件的电子产品码。本发明的一个实施例中，标签存储器206包含唯一的识别码或者非唯一的识别码或两者。本发明的一个实施例中，标签存储器206可包含用于检测错误的效验和。所述数据调制器207将所述二进制标签数据翻译为信号，所述信号随后被应用到所述射频接口203，然后通过所述天线202被发送到所述询问器101。
射频识别标签的多种不同应用可以被用于本发明的实施例。可知，所述标签的应用不限于本文中的例子。不同标签或询问装置可使用本发明实施例的方法根据应用对象需求来进行通信。本发明的一个实施例中，制造所述标签应用射流自我组装工序(fluidicself-assembly process)或抓放工序(pick and place process)或射频识别装置领域技术人员熟知的其他工序。
图3A示出了本发明一实施例的增强射频识别标签反向散射能量的电路300的示意图。本发明的一个实施例中，电路300表示图1所绘的所述标签其中之一的一部分。本发明的一个实施例中，电路300包括连接匹配网络N1 302的射频识别芯片301，所述匹配网络N1302连接标签输入口303。匹配网络302通过射频识别芯片上的射频粘接垫304连接射频直流整流器310。所述匹配网络N1 302的作用是通过调节所述匹配网络N1 302右侧的在射频粘接垫(RF pad)304上的阻抗来最大化从所述标签输入口303传到射频粘接垫304的电能，如此所述阻抗为所述匹配网络N1 302左侧的在射频粘接垫304上的阻抗的复共轭。反向散射电容CBS 323与射频粘接垫304和射频直流整流器310间的连接相连并连接接地的反向散射数据开关SWBS 305。
通常，射频识别标签使用反向散射调制与询问器通信，所述标签根据发送的所述反向散射数据改变所述天线的反射系数。本发明的一个实施例中，反向散射中，所述标签的输入阻抗，例如所述标签输入口303处的所述输入阻抗Zin，根据所述开关(例如，SWBS 305)状态(例如，“ON”或“OFF”)被改动，所述操作受到发送到所述询问器的反向散射数据控制。当所述开关SWBS 305处于OFF状态，所述电容CBS不向所述标签输入阻抗Zin提供阻抗。当所述开关SWBS 305处于ON状态时，所述电容CBS接地，以改变所述标签输入阻抗Zin。即所述标签的反射系数从所述开关SWBS 305处于OFF状态时的第一数值改变到所述开关SWBS 305处于ON状态时的第二数值，其中所述第二数值大于所述第一数值。
如图3A所示，静电释放装置306与射频粘接垫和射频直流整流器310之间的连接相连并且接地。所述静电释放(Electrostatic Discharge,ESD)装置306可以是常规的静电释放保护电路，所述静电释放保护电路被设计为保护所述标签的集成电路不受静电释放。射频直流整流器包括多个射频直流整流级，如第一射频直流整流级307，第二射频直流整流级308和第N射频直流整流级309，N可以是任何大于或等于1的数字。本发明的一个实施例中，如图3A所示，第一射频直流整流级307，第二射频直流整流级308和第N射频直流整流级309是并联的。电容C1 311与第一射频直流整流级307和第二射频直流整流级308之间的连接相连并且接地。电容C2 312与第二射频直流整流级308和第三射频直流整流级309之间的连接相连且接地。如图3A所示，射频直流整流器310在输出口314输出直流电压Vout。如图3A所示，与芯片分离电容Cchip 313连接在所述输出口314和接地点之间。本发明的一个实施例中，所述射频直流整流器310的每个所述整流级包括与一个或多个晶体管连接的一个或多个电容。本发明的一个实施例中，所述射频直流整流级307，308和309可以有不同的电路。本发明的一个实施例中，所述射频直流整流器310的每个所述整流级被表示为接地的并联电阻。本发明的一个实施例中，所述射频直流整流器208表示所述射频直流整流器310。本发明的一个实施例中，所述射频直流整流器的至少一部分可以被应用在本文的参考文件第8,395,505号美国专利。
如图3A所示，熄灭电路320包括多个开关，如开关SWQ0 315，开关SWQ1 318和开关SWQ2 319，所述开关与所述射频直流整流器310相连。本发明的一个实施例中，所述射频直流整流器的输入阻抗Z随接收的所述输入射频电能增加而减小。本发明的一个实施例中，当所述输入射频电能大于预定阈值时，一组开关被用于切断或绕开一个或者多个所述射频直流整流器的整流级以弥补所述射频直流整流器输入阻抗的减小。开关SWQ1 318通过电容C3317与第一射频直流整流级307和第二射频直流整流级308之间的连接相连。开关SWQ2 319通过电容C4 321与第二射频直流整流级308和第N射频直流整流级309之间的连接相连。本发明的一个实施例中，所述电容C3大于电容C1。本发明的一个实施例中，电容C4大于电容C2。如图3A所示，电能检测和决定电路322通过转换器316连接开关SWQ0 315。所述转换器316转换用于驱动开关318的阀的信号，所以当开关318接通时，开关315断开。所述电能检测和决定电路322还连接开关SWQ1 318和开关SWQ2 319。所述电能检测和决定电路322连接所述射频直流整流器310的输出口314。本发明的一个实施例中，所述电能检测和决定电路322为控制器电路，所述控制器电路用于监控所述标签上的输入电能和基于所述监控到的输入电能，调节所述标签上的输入阻抗，以增强所述标签的反向散射能量。本发明的一个实施例中，基于监控输入电能，调节所述标签的输入阻抗包含：如果所述输入电能大于所述预定电能，调节所述标签的输入阻抗，更多细节如下文所述。
图3B示出了本发明另一个实施例的用于增强射频识别标签的反向散射能量的电路330。所述电路330不同于所述电路300在于所述电能检测和决定电路332还通过转换器331连接所述第二射频直流整流级308和SWQ3 332。本发明的一个实施例中，分别在预定电能P1和P2下，适当应用开关控制信号SWon1和SWon2来绕过所述第一和第二射频直流整流级。本发明的一个实施例中，所述电能P2大于所述电能P1。当所述输入电能超过电能P1，开关控制信号SWon1和SWon2分别为ON和OFF的状态。如此导致所述开关SWQ1 318，SWQ2 319，SWQ3 332将进入ON的状态且SWQ0将处于OFF的状态。当所述输入电能超过电能P2，开关控制信号SWon1和SWon2均为ON状态。如此导致SWQ0，SWQ1，SWQ2和SWQ3将为ON的状态。
图7示出了本发明一个实施例的运行射频识别标签方法的流程图。方法700由步骤701开始，所述步骤701为监控提供给标签的输入电能。本发明的一个实施例中，监控所述输入射频电能包含监控所述射频直流整流器输出口的电压，如输出电压Vout 314。本发明的一个实施例中，Vout 314是以所述输入射频电能为参量的函数，所述输入射频电能是由所述询问器提供给所述标签输入口的，如标签输入口303。本发明的一个实施例中，监控所述输入射频电能包含取样所述直流输出电压Vout；基于所述输出电压确定所述整流器装置的输出电流。本发明的一个实施例中，确定所述整流器装置的输出电流包含转换所述输出直流电压到电流。步骤702确定所述输入电能是否大于预定电能。如果所述输入电能不大于预定电能，方法700返回到步骤701。如果所述输入电能大于预定电能，步骤703调节所述标签的输入阻抗以增强所述标签的反向散射能量(如图3A所示，通过例如绕过多整流级整流器中一个或者多个整流级)。本发明的一个实施例中，在电能为多少时调节所述标签的输入阻抗所由设计确定。图6示出了本发明一个实施例的预定电能，其中在敏感度以上8dB，所述电能检测和决定电路触发使所对应的开关绕过一个或多个整流级，导致增强所述反向散射能量。可理解的是，所述预定电能不限于本文中的例子。所述预定电能的选择取决于所述电能检测和决定电路的精确度和变动以及所述提升反向散射能量的目标。
图4为示出了所述标签反射系数401的变化的示意图400，所述标签反射系数的变化为由所述询问器射频电能和本发明一个实施例的标签反向散射能量反射系数的变化效果为参量形成的函数。如图4所示，反向散射中，两种开关状态间的所述反射系数随所述输入射频电能变化而变化。如图4所示，所述射频识别标签的反射系数随询问器射频电能变化。所述反向散射能量正比于当所述反向散射数据开关SWBS(例如，SWBS 305)为OFF状态时的所述反射系数(例如，点402)和反向散射数据开关SWBS为ON状态时的所述反射系数(例如，点406)之间的差值。所述示意图400中，两个反射系数之间的差值被显示为距离d(例如，距离407)。例如，在第一输入射频电能P1，当所述反向散射数据开关SWBS为ON状态时，所述标签的反射系数在所述示意图400上被表示为点402。点402对应第一输入阻抗Zoff1。在第二输入射频电能P2大于所述第一输入射频电能P1，当所述反向散射数据开关SWBS为OFF状态时，所述标签的反射系数被表示为点403。点403对应第二输入阻抗Zoff2。在第三输入射频电能P3大于所述第二输入射频电能P2，当所述反向散射数据开关SWBS为OFF状态时所述标签的反射系数被表示为点405。点405对应第三输入阻抗Zoff3。如图4所示，当所述输入射频电能提升时，当所述反向散射数据开关SWBS为OFF状态时的所述反射系数和反向散射数据开关SWBS为ON状态时的所述反射系数之间的差值(距离)减小，因为当所述SWBS为OFF状态，所述标签输入阻抗随着所述射频电能同时变动。当这个距离的减小速率比所述输入射频电能的增加速率更快时所述标签的反向散射能量将会减小，如图6中所示的曲线604所示。
通常，在无源的射频识别标签中，射频直流整流器被用于从所述询问器收集所述射频能量并转化这个射频能量为所述射频识别标签中电路的直流电压源(例如，在输出口314的直流电压Vout)，所述电路用于处理来自所述询问器的信息并反向散射合适的答复以完成所述询问器和标签之间的通信。取决于所述运行电压和所述射频识别标签的当前要求，这些射频直流整流器被串联成多个整流级。典型地，由于所述射频直流整流器的非线性，所述标签的输入阻抗Zin随所述输入射频电能的变化而变化。
参考图3A和4，熄灭电路320用于增加所述标签的反向散射能量。在低射频电能(例如，电能P1)，所述电能检测和决定电路322发送控制信号来保持所述开关控制SWON1处在ON的状态。这导致了所述开关SWQ1，SWQ2将为ON的状态且所述开关SWQ0将为OFF的状态。在这个情况下，所有所述射频直流整流器310的整流级对于所述射频识别标签是可用的并提供所述输入阻抗的。当所述输入射频电能大于预定电能时，如电能P2或P3，所述电能检测和决定电路322发送控制信号将开关控制信号SWON1设为OFF状态，如此导致开关SWQ1，SWQ2将为OFF状态且SWQ0为ON状态。这一举措绕过了总共N个整流级中所述第一整流级307，所以所述标签的输入阻抗被改变了。所述输入阻抗增加因为绕过一个或多个所述整流级，且这个阻抗的增加弥补了由于接收射频电能增加而导致的输入阻抗减小。如图4所示，所述输入阻抗的变化引起所述标签的反射系数从点405表示的反射系数变化为点404表示的反射系数。所述输入阻抗的变化增加了当所述反向散射数据开关SWBS为OFF状态时的所述标签反射系数和反向散射数据开关SWBS为ON状态时的所述标签反射系数之间的距离d。如图4所示，点406和点404之间的距离d2 409大于点406和点405之间的距离d1 408。本发明的另一个实施例中，当所述输入射频电能被进一步增加时，绕过一个以上的射频直流整流级。
图8示出了本发明一个实施例的增加标签反向散射能量方法800的流程图。如上所述，步骤801为监控标签上的输入射频电能。步骤802为确定所述输入电能是否大于预定电能。如果所述输入射频电能不大于所述预定电能，方法800返回步骤801。如果所述输入射频电能大于所述预定电能，如上所述选中一个或多个整流级。如上所述，步骤804为绕过被选中的一个或多个整流级以增加所述标签的反向散射能量。
图9示出了本发明一个实施例的增加标签反向散射能量方法900的流程图。如上所述，步骤901为监控标签上的输入射频电能。步骤902为确定所述输入电能是否大于预定电能。如果所述输入射频电能不大于所述预定电能，方法900返回步骤901。本发明的一个实施例中，如果所述输入射频电能不大于所述预定电能，所述电能检测和决定电路322维持所述开关控制信号SWON1为ON状态以保持开关SWQ1，SWQ2将为ON状态且开关SWQ0为OFF状态，因此所有整流级都有提供所述标签的输入阻抗。如果所述输入射频电能大于所述预定电能，如上所述步骤903发送控制信号到至少第一熄灭电路开关，以绕过第一整流级(例如，射频直流整流级307)来增加反向散射能量。本发明的一个实施例中，所述电能检测和决定电路322将开关控制信号SWON1调为OFF状态，开关SWQ1，SWQ2调为OFF状态且SWQ0为ON状态，以绕过所述第一整流级(例如，整流级307)来改变所述标签的输入阻抗。本发明的一个实施例中，绕过一个或多个射频直流整流级增加所述标签的输入阻抗以增强反向散射能量。本发明的一个实施例中，绕过一个或多个射频直流整流级增加所述标签的输入阻抗如在图4中点404所标。当所述反向散光数据开关SWBS为OFF状态，开关SWQ1和SWQ2为ON状态且SWQ0为OFF状态时，点404表示第三输入射频电能P3大于第二输入射频电能P2情况下的反射系数。本发明的一个实施例中，绕过所述一个或多个射频直流整流级，以增加所述反向散射能量的信噪比。
步骤904确定所述输入射频电能是否大于随后的电能。本发明的一个实施例中，所述随后的电能大于所述第一电能。如果所述输入射频电能不大于所述随后的电能，方法900返回步骤901。如果所述输入射频电能大于所述随后的电能，步骤905发送控制信号至所述第一熄灭电路开关和一个或多个随后的熄灭电路开关，以绕过所示第一整流级和随后的整流级来增强所述标签的反向散射能量。即，所述输入射频电能越高，绕过的射频直流整流级越多，以增加输入阻抗来弥补所述标签输入阻抗的减小并增强所述反向散射能量。举例，如本文所述增强射频识别标签反向散射能量适用于所述阅读器和标签之间的任何距离。一个更具体的例子中，如本文所述增强射频识别标签反向散射能量适用于所述阅读器和标签之间1英尺到6英尺的距离。
图5示出了本发明一个实施例的增加所述射频识别标签反向散射能量装置的典型时序图。时序图500示出了，在时间507上，与所述询问器运行、信号或者命令501，射频识别标签运行502，电能检测信号503相关的数据块。图5示出了在时间507上的一个实施例(A)的开关控制信号SWON 504和在时间507上一个实施例(B)的开关控制信号SWON 505。本发明一个实施例中，所述询问器运行501和射频识别标签运行502为射频识别通信协议的一部分。
在时间t1，所述询问器发送射频电能信号，以在选择时块508期间选中标签。在时间t2，所述询问器发送载波(Carrier Wave,CW)信号以许可所述标签在载波时块509期间反向散射。如果收到来自所述标签的反向散射信号，所述询问器在时间t3发送握手数据(例如，16比特的随机数字)在询问时块510期间到所述标签。
在时间t4，如果所述输入射频电能超过预定阈值，被发送到所述电能检测和决定电路的电能检测信号503转变为高电势状态506。本发明的一个实施例中，电能检测信号503内于所述射频识别标签。在时间t5，所述询问器发送载波信号以许可所述标签在载波时块511期间反向散射。在时间t6，从所述电能检测和决定电路发送到熄灭电路的开关控制信号SWON 504转变为高电势以绕过一个或者多个整流级且当绕过所述一个或多个整流级以弥补由于所述输入射频电能超过所述预定阈值的原因导致的输入阻抗减小时，所述射频识别标签发送所述握手数据(例如，16比特的随机数字)在RN 16时块期间回到所述询问器。
在时间t7，根据一个实施例(A)，在所述标签发送所述握手数据后，开关控制信号SWON 504转变到高电势状态。为回应从所述标签收到所述16比特的随机数字，所述询问器在确认操作512中发送确认信号到所述标签并发送载波信号以许可所示标签在载波时块513期间反向散射。在时间t8，开关控制信号SWON 504转变为高电势，以绕过一个或多个整流级，并且当绕过所述一个或多个整流级以弥补由于所述输入射频电能超过所述预定阈值的原因导致的输入阻抗减小时，所述标签在操作516中发送所述标签信息(PC/XPC比特、电子产品码、循环冗余检查，“Cyclic Redundancy Check,CRC”或其他标签信息)到所述询问器。在时间t9，在操作516执行后，开关控制信号SWON504转变回低电势状态。
在另一个实施例(B)中，在时间t6，从所述电能检测和决定电路发送的开关控制信号SWON 505转变到高电势，以绕过一个或多个整流级并且所述射频识别标签在RN 16操作515中发送所述16比特的随机数字到所述询问器。如图5所示，在根据另一实施例(B)，包括操作515,512和513的从时间t6到t9的整个事务处理期间，开关控制信号SWON 505被维持在高电势。在时间t9执行操作516之后，开关控制信号SWON 505变为低电势状态。本发明的一个实施例中，在载波时块513之后，所述询问器执行询问回答操作514，所述询问回答操作514包含根据所述射频识别通信协议，重复发送所述询问命令至所述标签。
图6示出了本发明一个实施例的图表601的视图600图示了所述标签的测量的反向散射能量被表示为以所述询问器射频电能为参量的函数。曲线605图示了所述熄灭电路在所述反向散射能量上的影响。曲线604图示了，不使用熄灭电路的情况下，所述标签的测量的反向散射能量对所述询问器的射频电能。如图6所示，在所述射频电能处在敏感度以上8dB以内，所述有熄灭电路的反向散射能量(曲线605)与没有熄灭电路的反向散射能量(曲线604)相似。在所述射频电能处在敏感度以上超过8dB，所述电能检测和决定电路扳动并改变相应的开关以绕过一个或多个整流级，导致反向散射能量的增强。如图6所示，当所述熄灭电路起作用时，所述反向散射能量的增强在更高的电能上变得更加明显。
在前文中，本发明的实施例已经通过参考其具体典型的实施例进行阐述说明。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。本发明实施例和附图应被认为是对本发明进行更好的说明，而不应解释为对本发明的不当的限制。

Claims (25)

1.一种增强射频识别标签反向散射能量的方法，其特征在于，包括：
监控标签的输入电能；
选中一个或多个所述标签上的整流级；以及
如果所述监控到的输入电能大于预定电能，绕开所述选中的一个或多个整流级，以增加所述标签的输入阻抗，以增强所述标签的反向散射能量。
2.如权利要求1所述增强射频识别标签反向散射能量的方法，其特征在于，进一步包括：
确定所述输入电能是否大于所述预定电能。
3.如权利要求1所述增强射频识别标签反向散射能量的方法，其特征在于，进一步包括：
发送控制信号，以关闭连接所述标签的整流级的开关。
4.如权利要求1所述增强射频识别标签反向散射能量的方法，其特征在于，在预定时间内增加所述输入阻抗，所述预定时间为事务处理时间或者标签传送时间。
5.如权利要求1所述增强射频识别标签反向散射能量的方法，其特征在于，进一步包括：
监控所述标签上的输出电压，以监控所述输入电能。
6.如权利要求1所述增强射频识别标签反向散射能量的方法，其特征在于，当所述标签反向散射数据至射频识别阅读器时，基于反向散射数据，调制所述标签的输入阻抗。
7.一种增强包括整流装置的射频识别标签反向散射能量的方法，其特征在于，包括：
监控所述整流装置的输出电压；
基于所述输出电压，确认所述标签的输入电能；
选中一个或多个整流级；以及
如果所述输入电能大于第一预定电能，绕过所述选中的一个或多个整流级，以增加所述标签的输入阻抗，以增强所述标签的反向散射能量。
8.如权利要求7所述增强射频识别标签反向散射能量的方法，其特征在于，进一步包括：
如果所述输入电能大于所述第一预定电能，发送第一控制信号至与所述整流装置相连接的第一开关；以及
如果所述输入电能大于第二预定电能，发送第二控制信号至与所述整流装置相连接的第二开关。
9.如权利要求7所述增强射频识别标签反向散射能量的方法，其特征在于，在预定时间内增加所述输入阻抗，所述预定时间为事务处理时间或者标签传送时间。
10.如权利要求7所述增强射频识别标签反向散射能量的方法，其特征在于，进一步包括：
基于所述监控到的输出电压，确认所述整流装置的输出电流。
11.如权利要求7所述增强射频识别标签反向散射能量的方法，其特征在于，进一步包括：
基于所述监控到的输出电压，确认所述整流装置的输出电流，其中，基于所述输出电流，确认所述标签的输入电能。
12.如权利要求7所述增强射频识别标签反向散射能量的方法，其特征在于，当所述标签反向散射数据至射频识别阅读器时，基于反向散射数据，调制所述标签的输入阻抗。
13.如权利要求7所述增强射频识别标签反向散射能量的方法，其特征在于，增加所述输入阻抗，以弥补所述输入阻抗的变化，其中，所述输入阻抗的变化与所述输入电能的提升相关。
14.一种增强射频识别标签反向散射能量的装置，其特征在于，包括：
用于接收输入电能的接收器；以及
连接所述接收器的控制器电路，其中，所述控制器电路用于监控标签的所述输入电能，以及选中一个或多个所述标签上的整流级，其中，所述控制器电路进一步用于：如果所述监控到的输入电能大于预定电能，绕开所述选中的一个或多个整流级，以增加所述标签的输入阻抗以增强所述标签的反向散射能量。
15.如权利要求14所述增强射频识别标签反向散射能量的装置，其特征在于，所述控制器电路进一步用于确定所述输入电能是否大于所述预定电能；如果所述输入电能大于所述预定电能，调节所述标签的输入阻抗。
16.如权利要求14所述增强射频识别标签反向散射能量的装置，其特征在于，所述控制器电路进一步用于发送控制信号，以关闭与所述标签的整流级相连接的开关。
17.如权利要求14所述增强射频识别标签反向散射能量的装置，其特征在于，在预定时间内增加所述输入阻抗，所述预定时间为事务处理时间或者标签传送时间。
18.如权利要求14所述增强射频识别标签反向散射能量的装置，其特征在于，所述控制器电路进一步用于监控所述标签上的输出电压，以监控所述输入电能。
19.如权利要求14所述增强射频识别标签反向散射能量的装置，其特征在于，当所述标签反向散射数据至射频识别阅读器时，基于反向散射数据，调制所述标签的输入阻抗。
20.一种增强反向散射能量的标签，其特征在于，包括：
用于接收输入电能的接收器；
整流装置包括一个或多个连接所述接收器的整流级；以及
连接所述整流装置的控制器电路，其中，所述控制器电路用于监控所述整流装置的输出电压，其中，所述控制器电路用于基于所述输出电压，确定所述标签的输入电能，其中，所述控制器电路还用于选中一个或多个所述整流装置的整流级，以及，其中，所述控制器电路进一步用于：如果所述输入电能大于第一预定电能，绕过所述选中的一个或多个所述整流装置的整流级，以增加所述标签的输入阻抗，以增强所述标签的反向散射能量。
21.如权利要求20所述增强反向散射能量的标签，其特征在于，所述控制器电路进一步用于如果所述输入电能大于所述第一预定电能，发送第一控制信号至与所述整流装置连接的第一开关；其中，所述控制器电路进一步用于如果所述输入电能大于第二预定电能，发送第二控制信号至与所述整流装置连接的第二开关。
22.如权利要求20所述增强反向散射能量的标签，其特征在于，在预定时间内增加所述输入阻抗，所述预定时间为事务处理时间或者标签传送时间。
23.如权利要求20所述增强反向散射能量的标签，其特征在于，所述控制器电路进一步用于基于所述输出电压，确定所述整流装置的输出电流。
24.如权利要求20所述增强反向散射能量的标签，其特征在于，基于反向散射数据，调制所述标签的输入阻抗。
25.如权利要求20所述增强反向散射能量的标签，其特征在于，增加所述输入阻抗，以弥补所述输入阻抗的变化，其中，所述输入阻抗的变化与所述输入电能的提升相关。
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