專利名稱：一種用于射頻電子標(biāo)簽的通過失諧進行負載調(diào)制的電路和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬微電子技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及射頻電子標(biāo)簽(Radio Frequency IdentificationTag)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于射頻電子標(biāo)簽的通過失諧進行負載調(diào)制的電路和方法。
背景技術(shù)：
射頻識別系統(tǒng)一般主要有射頻電子標(biāo)簽和閱讀器(Reader)組成。對于電感耦合式的射頻電子標(biāo)簽，由于是無源工作，即沒有外加電源供電，因此其工作時所需要的能量將全部由閱讀器提供。射頻電子標(biāo)簽通過將閱讀器發(fā)送的交流電磁載波轉(zhuǎn)化成直流來獲取芯片工作的電壓，為使得射頻電子標(biāo)簽獲得最大的工作電壓，需要在其天線兩端并聯(lián)諧振電容構(gòu)成振蕩回路，調(diào)諧到閱讀器的發(fā)射頻率。調(diào)諧電容的大小由線圈的電感決定，兩者形成的諧振頻率與閱讀器發(fā)射頻率保持一致。
當(dāng)諧振的射頻電子標(biāo)簽進入到閱讀器的交變磁場中時，標(biāo)簽將從磁場中獲取能量。從供應(yīng)閱讀器天線的電流在閱讀器內(nèi)阻上的壓降就可以測得此附加功耗。這時標(biāo)簽相對于閱讀器來說相當(dāng)于一個負載(此等效負載有實部和虛部)，其等效負載的大小可以用供應(yīng)閱讀器天線的電流在閱讀器內(nèi)阻上的壓降來表征。當(dāng)標(biāo)簽的等效負載發(fā)生改變的時候，供應(yīng)閱讀器天線的電流在閱讀器內(nèi)阻上的壓降也會隨之發(fā)生改變。因此，通過數(shù)據(jù)控制負載電壓的接通和斷開，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)從標(biāo)簽傳輸?shù)介喿x器，這種數(shù)據(jù)傳輸方式就被稱為負載調(diào)制。
傳統(tǒng)的負載調(diào)制就是通過調(diào)節(jié)標(biāo)簽的等效負載的實部或虛部來實現(xiàn)。通過調(diào)節(jié)實部實現(xiàn)負載調(diào)制的電路圖如圖1所示，通過調(diào)節(jié)虛部實現(xiàn)負載調(diào)制的電路圖如圖2所示。作為開關(guān)使用的晶體管(101，102，201，202)分別連接外接的用于改變實部的電阻(103，104)和用于改變虛部的電容(203，204)，通過控制晶體管的開啟與關(guān)閉即可實現(xiàn)改變等效負載實部或虛部的作用，從而實現(xiàn)負載調(diào)制，把數(shù)據(jù)從標(biāo)簽傳輸?shù)介喿x器。雖然這種調(diào)節(jié)實部或虛部實現(xiàn)負載調(diào)制的方法比較普遍，但是這種負載調(diào)制方法不適用于多標(biāo)簽的情況。在這種負載調(diào)制時，當(dāng)晶體管開啟后，整個射頻電子標(biāo)簽的等效負載值變小，使得流過標(biāo)簽天線的電流會增大，從而會使標(biāo)簽產(chǎn)生的與從閱讀器入射過來的磁場方向相反的磁場增大，有可能會抵消入射過來的磁場。因此，當(dāng)周圍環(huán)境中還存在其他射頻電子標(biāo)簽時，就有可能因為與閱讀器距離比較近的射頻電子標(biāo)簽在負載調(diào)制時抵消了閱讀器入射過來的磁場而接收不到或接收到很少的閱讀器發(fā)射過來的磁場，從而無法正常工作。
因此，需要一種新的負載調(diào)制方法，以克服傳統(tǒng)的負載調(diào)制方法無法適用于多標(biāo)簽場合的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種適用于多標(biāo)簽情況的射頻電子標(biāo)簽的負載調(diào)制電路和方法，在射頻電子標(biāo)簽原有調(diào)諧電容的基礎(chǔ)上，增加失諧電容和負載調(diào)制晶體管，由數(shù)字基帶控制的晶體管的開啟與關(guān)閉對應(yīng)了原有調(diào)諧電容的改變和保持不變，使射頻電子標(biāo)簽分別處于失諧與諧振狀態(tài)，起到改變射頻電子標(biāo)簽等效負載的作用，從而實現(xiàn)負載調(diào)制。這種電路實現(xiàn)簡單，且能適用于多標(biāo)簽系統(tǒng)的負載調(diào)制。
本發(fā)明提出的射頻電子標(biāo)簽的負載調(diào)制電路，包括一個諧振電容，用于和射頻電子標(biāo)簽的天線構(gòu)成振蕩回路，調(diào)諧到閱讀器的發(fā)射頻率；一個失諧電容，用于和一個負載調(diào)制晶體管串聯(lián)后并聯(lián)在諧振電容兩端，使射頻電子標(biāo)簽有選擇性的失諧；一個負載調(diào)制晶體管，用于和上述失諧電容串聯(lián)后并聯(lián)在諧振電容兩端，使射頻電子標(biāo)簽有選擇性的失諧；一個數(shù)字基帶中的負載調(diào)制模塊，用于根據(jù)協(xié)議要求有選擇性的控制上述負載調(diào)制晶體管的開啟與關(guān)閉。
上述失諧電容和負載調(diào)制晶體管串聯(lián)后再并聯(lián)在諧振電容兩端，當(dāng)晶體管關(guān)閉時，失諧電容不起作用，射頻電子標(biāo)簽處于諧振狀態(tài)，而當(dāng)晶體管開啟時，失諧電容起作用，失諧電容與諧振電容并聯(lián)使得天線兩端新的電容無法與天線構(gòu)成振蕩回路，從而使射頻電子標(biāo)簽失諧。
上述負載調(diào)制模塊為數(shù)字基帶中必要的核心模塊，根據(jù)不同協(xié)議的要求和不同的數(shù)字基帶結(jié)構(gòu)，數(shù)字基帶里還可包含其他的核心模塊。
上述由一個諧振電容，一個失諧電容和一個負載調(diào)制晶體管為通過改變調(diào)諧電容實現(xiàn)失諧法負載調(diào)制的最基本組成部分，其他通過改變調(diào)諧電容以使射頻電子標(biāo)簽失諧從而實現(xiàn)負載調(diào)制的方法與此方法等價。
一種通過改變調(diào)諧電容實現(xiàn)失諧從而進行負載調(diào)制的方法，其步驟如下首先數(shù)字基帶中的負載調(diào)制模塊根據(jù)協(xié)議的要求和從閱讀器接收到的指令做出相應(yīng)的回應(yīng)和數(shù)據(jù)處理，將要返回給閱讀器的指令作相關(guān)處理后傳輸給負載調(diào)制晶體管；然后，負載調(diào)制晶體管根據(jù)數(shù)字基帶中的負載調(diào)制模塊傳輸過來的數(shù)據(jù)處于相應(yīng)的開啟與關(guān)閉狀態(tài)；當(dāng)負載調(diào)制晶體管處于關(guān)閉狀態(tài)的時候，失諧電容與射頻電子標(biāo)簽天線兩端斷開，即未與諧振電容并聯(lián)，此時與天線構(gòu)成振蕩回路的電容仍然是原來的諧振電容，因此，射頻電子標(biāo)簽仍處于諧振狀態(tài)；當(dāng)負載調(diào)制晶體管處于開啟狀態(tài)的時候，失諧電容與射頻電子標(biāo)簽天線兩端連接，即與諧振電容并聯(lián)，此時與天線構(gòu)成振蕩回路的電容為失諧電容與諧振電容的并聯(lián)，因此，此時的射頻電子標(biāo)簽處于失諧狀態(tài)。
通過諧振狀態(tài)和失諧狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，射頻電子標(biāo)簽的等效負載也在變換，進而閱讀器天線的電流在閱讀器內(nèi)阻上的壓降也會隨之發(fā)生改變，從而實現(xiàn)了負載調(diào)制，實現(xiàn)了射頻電子標(biāo)簽向閱讀器傳輸數(shù)據(jù)的過程。
本發(fā)明的獨到優(yōu)勢在于在射頻電子標(biāo)簽的負載調(diào)制過程中，通過由數(shù)字基帶控制的負載調(diào)制晶體管的開啟和關(guān)閉，有選擇性的在原有諧振電容的基礎(chǔ)上改變諧振電容的大小，使射頻電子標(biāo)簽有選擇性的出于失諧狀態(tài)和諧振狀態(tài)，來得到不同的射頻電子標(biāo)簽等效負載來實現(xiàn)負載調(diào)制。由于在負載調(diào)制過程中，射頻電子標(biāo)簽的等效負載由諧振時的值向失諧時的較大值變化，而不是向很小值變化，故不會出現(xiàn)一個射頻電子標(biāo)簽抵消閱讀器如射過來的磁場而使其他射頻電子標(biāo)簽接收不到或接收到很少的磁場而無法正常工作的情況。因此，這種負載調(diào)制方法不但簡單有效，而且能適用于多射頻電子標(biāo)簽的系統(tǒng)。


圖1為傳統(tǒng)的通過調(diào)節(jié)實部實現(xiàn)負載調(diào)制的電路。
圖2為傳統(tǒng)的通過調(diào)節(jié)虛部實現(xiàn)負載調(diào)制的電路。
圖3為本發(fā)明的失諧法負載調(diào)制的電路。
圖中標(biāo)號101為連接在天線一端的負載調(diào)制晶體管，102為連接在天線另一端的負載調(diào)制晶體管，103為與101連接的用于調(diào)節(jié)射頻電子標(biāo)簽等效負載實部的電阻，104為與102連接的用于調(diào)節(jié)射頻電子標(biāo)簽等效負載實部的電阻。
201為連接在天線一端的負載調(diào)制晶體管，202為連接在天線另一端的負載調(diào)制晶體管，203為與201連接的用于調(diào)節(jié)射頻電子標(biāo)簽等效負載虛部的電容，204為與202連接的用于調(diào)節(jié)射頻電子標(biāo)簽等效負載虛部的電容。
301為射頻電子標(biāo)簽的天線，302為射頻電子標(biāo)簽的諧振電容，303為失諧電容，304為負載調(diào)制晶體管，305為射頻電子標(biāo)簽的數(shù)字基帶部分，306為射頻電子標(biāo)簽的模擬前端，307為射頻電子標(biāo)簽的存儲器。
具體實施例方式
以下參照附圖詳細描述本發(fā)明的具體實施方式
。
圖3為本發(fā)明的采用失諧法來實現(xiàn)負載調(diào)制的電路，其工作過程如下
首先數(shù)字基帶(305)中的負載調(diào)制模塊會根據(jù)協(xié)議的要求和從閱讀器接收到的指令做出相應(yīng)的回應(yīng)和數(shù)據(jù)處理，將要返回給閱讀器的指令作相關(guān)處理后傳輸給負載調(diào)制晶體管(304)。
然后，負載調(diào)制晶體管根據(jù)數(shù)字基帶中的負載調(diào)制模塊傳輸過來的數(shù)據(jù)處于相應(yīng)的開啟與關(guān)閉狀態(tài)。
當(dāng)負載調(diào)制晶體管處于關(guān)閉的時候，失諧電容(303)與射頻電子標(biāo)簽天線(301)兩端斷開，即未與諧振電容(302)并聯(lián)，此時與天線構(gòu)成振蕩回路的電容仍然是原來的諧振電容，因此，射頻電子標(biāo)簽仍處于諧振狀態(tài)。
當(dāng)負載調(diào)制晶體管處于開啟的時候，失諧電容與射頻電子標(biāo)簽天線兩端連接，即與諧振電容并聯(lián)，此時與天線構(gòu)成振蕩回路的電容為失諧電容與諧振電容的并聯(lián)，因此，此時的射頻電子標(biāo)簽處于失諧狀態(tài)。
通過諧振狀態(tài)和失諧狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，射頻電子標(biāo)簽的等效負載也在變換，進而閱讀器天線的電流在閱讀器內(nèi)阻上的壓降也會隨之發(fā)生改變，從而實現(xiàn)了負載調(diào)制，實現(xiàn)了射頻電子標(biāo)簽向閱讀器傳輸數(shù)據(jù)的過程。
最后所應(yīng)說明的是以上實施例僅用以說明而非限制本發(fā)明的技術(shù)方案，盡管參照上述實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解依然可以對本發(fā)明進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明的精神和范圍的任何修改或局部替換，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種用于射頻電子標(biāo)簽的負載調(diào)制電路，其特征在于，包括一個諧振電容，用于和射頻電子標(biāo)簽的天線構(gòu)成振蕩回路，調(diào)諧到閱讀器的發(fā)射頻率；一個失諧電容，用于和一個負載調(diào)制晶體管串聯(lián)后并聯(lián)在諧振電容兩端，使射頻電子標(biāo)簽有選擇性的失諧；一個負載調(diào)制晶體管，用于和上述失諧電容串聯(lián)后并聯(lián)在諧振電容兩端，使射頻電子標(biāo)簽有選擇性的失諧一個數(shù)字基帶中的負載調(diào)制模塊，用于根據(jù)協(xié)議要求有選擇性的控制上述負載調(diào)制晶體管的開啟與關(guān)閉。
2.一種基于權(quán)利要求1所述的用于射頻電子標(biāo)簽的負載調(diào)制電路進行負載調(diào)制的方法，其特征在于，在射頻電子標(biāo)簽的負載調(diào)制過程中，通過由數(shù)字基帶控制的負載調(diào)制晶體管的開啟和關(guān)閉，有選擇性的在原有諧振電容的基礎(chǔ)上改變諧振電容的大小，使射頻電子標(biāo)簽有選擇性的處于失諧狀態(tài)和諧振狀態(tài)，從而得到不同的射頻電子標(biāo)簽等效負載來實現(xiàn)負載調(diào)制。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述負載調(diào)制的方法，其特征在于具體步驟為首先數(shù)字基帶中的負載調(diào)制模塊根據(jù)協(xié)議的要求和從閱讀器接收到的指令做出相應(yīng)的回應(yīng)和數(shù)據(jù)處理，將要返回給閱讀器的指令作相關(guān)處理后傳輸給負載調(diào)制晶體管；然后，負載調(diào)制晶體管根據(jù)數(shù)字基帶中的負載調(diào)制模塊傳輸過來的數(shù)據(jù)處于相應(yīng)的開啟與關(guān)閉狀態(tài)；當(dāng)負載調(diào)制晶體管處于關(guān)閉的時候，失諧電容與射頻電子標(biāo)簽天線兩端斷開，此時與天線構(gòu)成振蕩回路的電容仍然是原來的諧振電容，射頻電子標(biāo)簽仍處于諧振狀態(tài)；當(dāng)負載調(diào)制晶體管處于開啟的時候，失諧電容與射頻電子標(biāo)簽天線兩端連接，此時與天線構(gòu)成振蕩回路的電容為失諧電容與諧振電容的并聯(lián)，射頻電子標(biāo)簽處于失諧狀態(tài)；通過諧振狀態(tài)和失諧狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，射頻電子標(biāo)簽的等效負載也在變換，進而閱讀器天線的電流在閱讀器內(nèi)阻上的壓降也會隨之發(fā)生改變，從而實現(xiàn)了負載調(diào)制。
全文摘要
本發(fā)明屬微電子技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種用于射頻電子標(biāo)簽的通過失諧進行負載調(diào)制的電路和方法。該負載高速電路包括一個諧振電容、一個失諧電容、一個負載調(diào)制晶體管和一個數(shù)字基帶中的負載調(diào)制模塊。通過使射頻電子標(biāo)簽在數(shù)字基帶的控制下有選擇性的諧振或失諧來進行負載調(diào)制。在射頻電子標(biāo)簽原有的調(diào)諧電容的基礎(chǔ)上，由數(shù)字基帶控制的晶體管的開啟與關(guān)閉對應(yīng)原有調(diào)諧電容的改變和保持不變，從而使射頻電子標(biāo)簽分別處于失諧與諧振狀態(tài)，對于閱讀器來說，這兩種狀態(tài)射頻電子標(biāo)簽有著不同的等效負載，因而在這兩種狀態(tài)下，閱讀器能得到不同的電壓，從而實現(xiàn)了負載調(diào)制。這種負載調(diào)制方法可以適用于多標(biāo)簽的場合。
文檔編號G06K7/08GK1744102SQ20051003014
公開日2006年3月8日 申請日期2005年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月29日
發(fā)明者胡建赟, 閔昊 申請人:復(fù)旦大學(xué)