本發(fā)明涉及射頻識別(radiofrequencyidentification，rfid)技術(shù)，特別是涉及一種適用于超高頻rfid標(biāo)簽的自適應(yīng)調(diào)制器及其控制方法。

背景技術(shù)：

射頻識別(radiofrequencyidentification,rfid)技術(shù)是一種自動識別技術(shù)，利用射頻信號通過空間耦合來實(shí)現(xiàn)無接觸的信息傳遞，并通過所傳遞的信息來達(dá)到識別的目的，電子數(shù)據(jù)載體工作時(shí)所需要的能量可以通過閱讀器非接觸式地獲取，通過閱讀器和標(biāo)簽之間的數(shù)據(jù)交換來實(shí)現(xiàn)信息讀取和寫入，在完成識別的過程中無需人工干預(yù)，不易損壞、可支持快速閱讀、移動識別、多目標(biāo)識別、定位及感應(yīng)等長期跟蹤功能。按照工作頻率的不同，rfid通常分為低頻(125khz/134.2khz)、高頻(13.56mhz)、超高頻(433mhz/860mhz～960mhz)和微波(2.45ghz/5.8ghz)等幾個(gè)類型。在上述分類中，無源超高頻rfid(指860mhz～960mhz頻段，文中如無特別說明所指超高頻rfid均為該頻段)由于其具有無源低成本、小尺寸、高安全性、高通信速率(40khz～640khz)、較遠(yuǎn)的通信距離(>5m)以及較強(qiáng)的防沖突能力的特點(diǎn)而備受青睞，在服裝、煙酒、食品、貴重物品防偽、航空行李，倉儲管理、車輛識別等諸多領(lǐng)域中有巨大的應(yīng)用前景，并成為了rfid領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

超高頻rfid中采用反向散射的調(diào)制方法,通過改變芯片輸入阻抗來改變芯片與天線間的反射系數(shù)，使得反射回去的電磁波的參數(shù)發(fā)生變化，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)制。改變芯片輸入電容值是目前超高頻rfid最為常用的方式。對于無源超高頻rfid芯片而言，輸入阻抗會隨輸入信號的功率而變，為了確保標(biāo)簽高的靈敏度，天線與標(biāo)簽芯片阻抗匹配功率點(diǎn)通常選擇在標(biāo)簽芯片的靈敏度附近且保持合適的能量反射系數(shù)(過大的能量反射系數(shù)會影響標(biāo)簽的靈敏度)，而相同阻抗變化在大功率輸入條件下能量反射系數(shù)會變小(輸入功率較大時(shí)天線與標(biāo)簽芯片之間的阻抗處于失配狀態(tài))，從而影響到標(biāo)簽系統(tǒng)的通信，嚴(yán)重時(shí)會導(dǎo)致通信盲區(qū)。因此，實(shí)有必要提出一種技術(shù)手段，以解決上述問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明之目的在于提供一種適用于超高頻rfid標(biāo)簽的調(diào)制器及其控制方法，其通過檢測信號強(qiáng)弱來接入調(diào)制器的調(diào)制電容的大小以達(dá)到自適應(yīng)調(diào)節(jié)能量反射系數(shù)，實(shí)現(xiàn)了大信號條件下返回信號功率優(yōu)于固定電容調(diào)制時(shí)的返回信號功率的目的，避免了大信號條件時(shí)反而接收困難的問題。

為達(dá)上述及其它目的，本發(fā)明提出一種適用于超高頻rfid標(biāo)簽的調(diào)制器，包括：

比較器模塊，用于在周期性使能信號(en)的控制下將與整流器輸出相關(guān)的輸入電壓(vinput)分別與n個(gè)參考電壓進(jìn)行比較得到n個(gè)數(shù)字輸出(vo1、vo2…von)；

鎖存器模塊，用于在該周期性使能信號(en)的控制下將該比較器模塊的n個(gè)數(shù)字輸出(vo1、vo2…von)分別采樣，并在該周期性使能信號(en)無效后保持該鎖存器模塊的n個(gè)輸出(vl1、vl2…vln)至標(biāo)簽掉電或至下一使能信號有效；

選擇模塊，用于在調(diào)制控制信號(mod_en)的控制下將該鎖存器模塊的n個(gè)輸出(vl1、vl2…vln)選擇性向電容陣列輸出n個(gè)控制信號(ct1、ct2…ctn)；

電容陣列，用于在該選擇模塊輸出的n個(gè)控制信號(ct1、ct2…ctn)和該調(diào)制控制信號(mod_en)的控制下開啟或關(guān)閉對應(yīng)開關(guān)管以選擇不同的電容實(shí)現(xiàn)不同的能量反射系數(shù)。

進(jìn)一步地，該比較器模塊包括n個(gè)比較器，n個(gè)參考電壓分別連接該n個(gè)比較器的反相輸入端，與整流器輸出相關(guān)的輸入電壓(vinput)連接至該n個(gè)比較器的同相輸入端，該周期性使能信號(en)連接該n個(gè)比較器的控制端。

進(jìn)一步地，該鎖存器模塊包括n個(gè)鎖存器，該n個(gè)鎖存器的輸入端分別連接至該n個(gè)比較器的輸出端，該n個(gè)鎖存器的時(shí)鐘輸入端連接該周期性使能信號(en)。

進(jìn)一步地，該選擇模塊包括n個(gè)二輸入與門，該n個(gè)二輸入與門的一輸入端分別連接該n個(gè)鎖存器的輸出端，該n個(gè)二輸入與門的另一輸入端連接該調(diào)制控制信號(mod_en)，該n個(gè)二輸入與門的輸出端連接至該電容陣列。

進(jìn)一步地，該電容陣列包括n+1個(gè)電容(c0，c1…cn)以及n+1個(gè)nmos開關(guān)管，一nmos開關(guān)管柵極接至該調(diào)制控制信號(mod_en)，另n個(gè)nmos開關(guān)管柵極分別連接至該n個(gè)二輸入與門的輸出端，該n+1個(gè)nmos開關(guān)管源極接地，漏極分別接n+1個(gè)電容的一端，該n+1個(gè)電容的另一端均連接至超高頻載波輸入端。

進(jìn)一步地，當(dāng)該標(biāo)簽芯片上電后，且在該周期性使能信號(en)有效時(shí)間內(nèi)，該比較器模塊根據(jù)比較輸出的結(jié)果決定該調(diào)制器工作時(shí)是選擇電容c0、c0+c1或者是c0+c1+…+ck，k＝1……n。

進(jìn)一步地，假設(shè)n個(gè)參考電壓分別為vref1、vref2與vrefk，k＝1……n，且vref(k-1)<vrefk，k＝2……n，若輸入電壓(vinput)<vref1，當(dāng)該調(diào)制控制信號(mod_en)為高時(shí)，則該調(diào)制器電容只選取電容c0。

進(jìn)一步地，若vref(k-1)<vinput<vrefk，當(dāng)調(diào)制控制信號(mod_en)為高時(shí)，該調(diào)制器電容選取電容c0+c1+c2+……+c(k-1)。

進(jìn)一步地，若vinput>vrefn，當(dāng)該調(diào)制控制信號(mod_en)為高時(shí)，該調(diào)制器電容選取電容c0+c1+c2+……+c(n)。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明還提供一種適用于超高頻rfid標(biāo)簽的調(diào)制器的控制方法，包括如下步驟：

步驟一，利用比較器模塊在周期性使能信號(en)的控制下將與整流器輸出相關(guān)的輸入電壓分別與n個(gè)參考電壓進(jìn)行比較得到n個(gè)數(shù)字輸出(vo1、vo2…von)；

步驟二，利用鎖存器模塊在該周期性使能信號(en)的控制下將該比較器模塊的n個(gè)數(shù)字輸出(vo1、vo2…von)分別采樣并在該周期性使能信號(en)無效后保持鎖存器的n個(gè)輸出vl1、vl2…vln至標(biāo)簽掉電或至下一使能信號有效；

步驟三，利用選擇模塊在調(diào)制控制信號(mod_en)的控制下將該鎖存器模塊的n個(gè)輸出(vl1、vl2…vln)選擇性向電容陣列輸出至少n個(gè)控制信號(ct1、ct2…ctn)；

步驟四，由該電容陣列在n個(gè)控制信號(ct1、ct2…ctn)和該調(diào)制控制信號(mod_en)的控制下開啟或關(guān)閉對應(yīng)開關(guān)管以選擇不同的電容實(shí)現(xiàn)不同的能量反射系數(shù)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明一種適用于超高頻rfid標(biāo)簽的調(diào)制器及其控制方法通過檢測信號強(qiáng)弱來改變接入調(diào)制器的調(diào)制電容的大小以達(dá)到自適應(yīng)調(diào)節(jié)能量反射系數(shù)，實(shí)現(xiàn)了大信號條件下返回信號功率優(yōu)于固定電容調(diào)制時(shí)的返回信號功率的目的，避免了大信號條件時(shí)反而接收困難的問題。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種適用于超高頻rfid標(biāo)簽的調(diào)制器之較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明一種適用于超高頻rfid標(biāo)簽的調(diào)制器的控制方法的步驟流程圖。

圖3為本發(fā)明一種適用于超高頻rfid標(biāo)簽的調(diào)制器的控制方法之較佳實(shí)施例的步驟流程圖

具體實(shí)施方式

以下通過特定的具體實(shí)例并結(jié)合附圖說明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭示的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明亦可通過其它不同的具體實(shí)例加以施行或應(yīng)用，本說明書中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)亦可基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在不背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾與變更。

圖1為本發(fā)明一種適用于超高頻rfid標(biāo)簽的調(diào)制器之較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，本發(fā)明一種適用于超高頻rfid標(biāo)簽的調(diào)制器包括比較器模塊10、鎖存器模塊20、選擇模塊30以及電容陣列40。

其中比較器模塊10，包括n個(gè)比較器，用于在周期性使能信號(en)的控制下將與整流器輸出相關(guān)的輸入電壓(vinput)分別與n個(gè)參考電壓進(jìn)行比較得到n個(gè)數(shù)字輸出(vo1、vo2…von)；鎖存器模塊20，包括n個(gè)鎖存器，用于在該周期性使能信號(en)的控制下將該比較器模塊的n個(gè)數(shù)字輸出(vo1、vo2…von)分別采樣，并在該周期性使能信號(en)無效后保持該鎖存器模塊的n個(gè)輸出(vl1、vl2…vln)至標(biāo)簽掉電或至下一使能信號有效；選擇模塊30，包括n個(gè)二輸入與門，用于在調(diào)制控制信號(mod_en)的控制下將該鎖存器模塊的n個(gè)輸出(vl1、vl2…vln)選擇性向電容陣列輸出n個(gè)控制信號(ct1、ct2…ctn)；電容陣列，包括n+1個(gè)電容以及n+1個(gè)nmos開關(guān)管，用于在該選擇模塊輸出的n個(gè)控制信號(ct1、ct2…ctn)和該調(diào)制控制信號(mod_en)的控制下開啟或關(guān)閉對應(yīng)開關(guān)管以選擇不同的電容實(shí)現(xiàn)不同的能量反射系數(shù)。

在本發(fā)明具體實(shí)施例中，比較器模塊10由兩個(gè)比較器(cmp1，cmp2)組成，用于在周期性使能信號en的控制下將與整流器輸出相關(guān)的輸入電壓vinput(即輸入電壓vinput隨標(biāo)簽整流器輸出電壓的變化而變化)與參考電壓vref1、vref2進(jìn)行比較得到數(shù)字輸出vo1、vo2；鎖存器模塊20由兩個(gè)鎖存器組成，用于在周期性使能信號en的控制下將比較器輸出vo1、vo2采樣并在周期性使能信號en無效后保持鎖存器輸出vl1、vl2至標(biāo)簽掉電或至下一使能信號有效；選擇模塊30由兩個(gè)二輸入與門and1、and2組成，用于在調(diào)制控制信號mod_en(mod_en為標(biāo)簽調(diào)制信息，來自標(biāo)簽芯片的基帶信號)的控制下將鎖存器輸出vl1、vl2選擇性向電容陣列40輸出控制信號ct1、ct2；電容陣列40由3個(gè)電容和3個(gè)nmos開關(guān)管組成，用于在控制信號ct1、ct2和調(diào)制控制信號mod_en的控制下開啟或關(guān)閉對應(yīng)開關(guān)管以選擇不同的電容實(shí)現(xiàn)不同的能量反射系數(shù)。

具體地說，參考電壓vref1、vref2(本發(fā)明較佳實(shí)施例中vref1<vref2)分別連接比較器cmp1、cmp2反相輸入端，輸入信號vinput連接比較器cmp1、cmp2的同相輸入端，周期性使能信號en連接比較器cmp1、cmp2的控制端和鎖存器la1、la2的時(shí)鐘端，比較器cmp1、cmp2的輸出vo1、vo2分別連接至鎖存器la1、la2的輸入端，鎖存器la1、la2的輸出vl1、vl2分別連接至與門and1、and2之一輸入端，調(diào)制控制信號mod_en連接至與門and1、and2之另一輸入端和nmos開關(guān)管nm0之柵極，鎖存器and1、and2的輸出ct1、ct2分別連接至nmos開關(guān)管nm1、nm2的柵極，開關(guān)管nm0、nm1、nm2的源極接地，開關(guān)管nm0、nm1、nm2的漏極分別接電容c0、c1、c2的一端，電容c0、c1、c2的另一端均連接至超高頻載波輸入端。

以下將配合圖1進(jìn)一步說明本發(fā)明的工作原理：

當(dāng)芯片上電后，且在周期性使能信號en有效時(shí)間內(nèi)，比較器根據(jù)比較輸出的結(jié)果決定調(diào)制器工作時(shí)是選擇電容c0、c0+c1或者是c0+c1+c2：

(1)若vinput<vref1，比較器cmp1、cmp2的輸出vo1、vo2為低，鎖存器la1、la2的輸出vl1、vl2為低，與門and1、and2的輸出ct1、ct2為低，當(dāng)調(diào)制控制信號mod_en為高時(shí)，則調(diào)制器電容只選取電容c0；

(2)若vref1<vinput<vref2，則比較器cmp1的輸出vo1為高，而比較器cmp2的輸出vo2為低，鎖存器la1的輸出vl1為高，而鎖存器la2的輸出vl2為低，當(dāng)調(diào)制控制信號mod_en為高時(shí)，與門and1的輸出ct1為高，而與門and2的輸出ct2為低，調(diào)制器電容只選取電容c0+c1；

(3)若vinput>vref2，則比較器cmp1、cmp2的輸出vo1、vo2為高，鎖存器la1、la2的輸出vl1、vl2為高，與門and1、and2的輸出ct1、ct2為高，當(dāng)調(diào)制控制信號mod_en為高時(shí)，調(diào)制器電容選取電容c0+c1+c2；

在en有效時(shí)間以外，將上述比較結(jié)果保持，直至標(biāo)簽斷電為止或至下一使能信號有效。

圖2為本發(fā)明一種適用于超高頻rfid標(biāo)簽的調(diào)制器的控制方法的步驟流程圖。如圖2所示，本發(fā)明一種適用于超高頻rfid標(biāo)簽的調(diào)制器的控制方法，包括如下步驟：

步驟201，利用比較器模塊在周期性使能信號(en)的控制下將與整流器輸出相關(guān)的輸入電壓分別與n個(gè)參考電壓進(jìn)行比較得到n個(gè)數(shù)字輸出(vo1、vo2…von)；

步驟202，利用鎖存器模塊在該周期性使能信號(en)的控制下將該比較器模塊的n個(gè)數(shù)字輸出(vo1、vo2…von)分別采樣并在該周期性使能信號(en)無效后保持鎖存器的n個(gè)輸出vl1、vl2…vln至標(biāo)簽掉電或至下一使能信號有效；

步驟203，利用選擇模塊在調(diào)制控制信號(mod_en)的控制下將該鎖存器模塊的n個(gè)輸出(vl1、vl2…vln)選擇性向電容陣列輸出至少n個(gè)控制信號(ct1、ct2…ctn)；

步驟204，由該電容陣列在n個(gè)控制信號(ct1、ct2…ctn)和該調(diào)制控制信號(mod_en)的控制下開啟或關(guān)閉對應(yīng)開關(guān)管以選擇不同的電容實(shí)現(xiàn)不同的能量反射系數(shù)。

圖3為本發(fā)明一種適用于超高頻rfid標(biāo)簽的調(diào)制器的控制方法之具體實(shí)施例的步驟流程圖。如圖3所示，該方法包括：

步驟301，利用比較器模塊在周期性使能信號en的控制下將與整流器輸出相關(guān)的輸入電壓vinput分別與兩個(gè)參考電壓vref1、vref2進(jìn)行比較得到兩個(gè)數(shù)字輸出vo1、vo2。在本發(fā)明中，比較器模塊采用兩個(gè)比較器在周期性使能信號en的控制下將與整流器輸出相關(guān)的輸入電壓vinput分別與兩個(gè)參考電壓vref1、vref2進(jìn)行比較得到兩個(gè)數(shù)字輸出vo1、vo2。

步驟302，利用鎖存器模塊在周期性使能信號en的控制下將比較器模塊的兩個(gè)數(shù)字輸出vo1、vo2分別采樣并在周期性使能信號en無效后保持鎖存器輸出vl1、vl2至標(biāo)簽掉電或至下一使能信號有效。在本發(fā)明中，鎖存器模塊包括兩個(gè)鎖存器，以分別采樣兩個(gè)比較器的輸出vo1、vo2，并在周期性使能信號en無效后保持兩個(gè)鎖存器輸出vl1、vl2至標(biāo)簽掉電或至下一使能信號有效。

步驟303，利用選擇模塊在調(diào)制控制信號mod_en的控制下將鎖存器模塊的兩個(gè)輸出vl1、vl2選擇性向電容陣列輸出至少兩個(gè)控制信號ct1、ct2。在本發(fā)明中，選擇模塊包括兩個(gè)二輸入與門and1、and2，以在調(diào)制控制信號mod_en的控制下將兩個(gè)鎖存器的輸出vl1、vl2選擇性向電容陣列輸出兩個(gè)控制信號ct1、ct2。

步驟304，由電容陣列在兩個(gè)控制信號ct1、ct2和調(diào)制控制信號mod_en的控制下開啟或關(guān)閉對應(yīng)開關(guān)管以選擇不同的電容實(shí)現(xiàn)不同的能量反射系數(shù)。在本發(fā)明中，電容陣列由3個(gè)電容和3個(gè)nmos開關(guān)管組成，用于在選擇模塊輸出的兩個(gè)控制信號ct1、ct2和調(diào)制控制信號mod_en的控制下開啟或關(guān)閉對應(yīng)開關(guān)管以選擇不同的電容實(shí)現(xiàn)不同的能量反射系數(shù)。

綜上所述，本發(fā)明一種適用于超高頻rfid標(biāo)簽的調(diào)制器及其控制方法通過檢測信號強(qiáng)弱來改變接入調(diào)制器的調(diào)制電容的大小以達(dá)到自適應(yīng)調(diào)節(jié)能量反射系數(shù)，實(shí)現(xiàn)了大信號條件下返回信號功率優(yōu)于固定電容調(diào)制時(shí)的返回信號功率的目的，避免了大信號條件時(shí)反而接收困難的問題。

上述實(shí)施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員均可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述實(shí)施例進(jìn)行修飾與改變。因此，本發(fā)明的權(quán)利保護(hù)范圍，應(yīng)如權(quán)利要求書所列。