專利名稱：無線傳感器讀取器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明通常涉及對無源無線傳感器進行讀取，尤其涉及用于激勵和感測來自無源無線讀取器的數據的讀取器電路和方法。
背景技術：
已知有采用諧振電路技術的無源無線傳感器系統(tǒng)。這些系統(tǒng)利用無源無線傳感器與激勵和讀取器電路進行遠程通信。經常將該無線傳感器植入諸如人體內等的特定位置處，以檢測和報告感測參數。該感測參數使無線傳感器的諧振電路頻率改變。讀取器裝置對無線傳感器的諧振頻率進行采樣以確定該感測參數。早期，研究員 Haynes (H. E. Haynes 禾口 A.L.Witchey，"Medical electronics, the pill that ‘talks，”，RCA Engineer, vol 5，pp. 52-54. 1960)公開了包含無線壓力傳感器的可吞服藥片，其中，大型讀取器裝置圍繞被檢者的身體并且利用鑒別器電路測量頻率。 Nagumo (J. Nagumo, A. Uchiyama, S. Kimoto, T. ffatanuki, M. Hori, K. Suma, A. Ouchi, M. Kumano 禾口 H· ffatanabe，“Echo capsule for medical use(a batteryless radioendosonde)IRE Transactions on Bio-Medical Electronics, vol. BME-9, pp. 195-199,1962)公開了類 1以的系統(tǒng)，其中，傳感器包括用以在諧振期間對該傳感器供電的能量存儲電容器。Bullara的美國專利4，127，110公開了用于測量腦液壓的傳感器。Cosman的美國專利4，206，762公開了用于測量顱內壓的類似傳感器。具體地，Cosman的專利描述了將柵陷式系統(tǒng)用于無線測量傳感器的諧振頻率?，F有專利也已描述了對無源無線傳感器進行讀取的幾種方法。例如，Cosman的專利公開了使用植入式傳感器進行調諧的外部振蕩器電路以及用于進行傳感器諧振頻率的測量的柵陷式測量系統(tǒng)。Kensey等人的美國專利6，015，386公開了如下的讀取器，其中， 該讀取器通過發(fā)送掃頻來激勵無源傳感器，并對該發(fā)送信號使用相位檢測器以識別該掃頻期間所發(fā)送的頻率與該傳感器的諧振頻率一致的點。Spillman等人的美國專利6，206，835 公開了針對在Spillman等人的美國專利5，581，248中公開的讀取器技術的醫(yī)療植入應用。 該讀取器技術利用傳感器的檢測參數來檢測對該讀取器的頻率依賴可變阻抗負載效應。 Ellis等人的美國專利7，432，723公開了具有供電回路的讀取器，其中，以確保傳感器的帶寬允許進行傳感器的諧振激勵的方式，對各個供電回路進行調諧并使供電回路發(fā)送的不同的頻率間隔開。Ellis使用來自合適的供電回路的衰蕩響應以確定傳感器諧振頻率。Alien 等人的美國專利6，111，520公開了向傳感器發(fā)送“啁啾聲”的白噪聲并檢測衰蕩響應的方法。一些讀取器利用鎖相環(huán)(“PLL”)電路以鎖定至傳感器的諧振頻率。Joy等人的美國專利7，M5，117公開了有源PLL電路和信號處理電路，其中，該信號處理電路用于調整發(fā)送PLL頻率，直到接收信號相位和發(fā)送PLL信號相位相匹配為止。當發(fā)生該匹配時，該發(fā)送PLL頻率等于傳感器諧振頻率。PLL電路可以包含用于對輸入頻率進行采樣并保持PLL處于給定頻率的采樣保持 (S/H)功能。具有S/H的PLL可用于各種應用。例如，Genest的美國專利4，531，526公開了如下的讀取器，其中，該讀取器使用具有S/H電路的PLL電路，以將該讀取器的發(fā)送頻率調整為與從傳感器接收到的諧振頻率相匹配。該操作是為了使針對下一發(fā)送的傳感器響應最大化所進行的，并且測量傳感器諧振幅度的衰減率以提取感測參數值。Buchan的美國專利4，644，420描述了如下的具有S/H的PLL，其中，該PLL用于對磁帶數據流進行采樣并維持適當的采樣頻率以評價該磁帶上的數字數據脈沖。Buchan等人的美國專利5，006，819提供了這一概念的附加改進。Dermy的美國專利5，920，233描述了一種高速采樣技術，其中， 該技術使用具有PLL的S/H電路，以降低來自相位頻率檢測器的電荷泵噪聲，從而增強頻率合成電路的低抖動性能。Charavit等人的美國專利4，511，858公開了如下的具有S/H電路的PLL，其中，該PLL用于當正在改變PLL鎖定頻率時預先確定電壓控制振蕩器的控制電壓的位置。這是為了在改變期望合成頻率時提高PLL的響應速度而進行的。Fischer的美國專利6，570，457和Fischer等人的美國專利6，680，654公開了用于提高PLL頻率步進以及偏移校正特征的具有S/H電路的PLL。Fuller等人的美國專利3，872，455公開了如下的具有數字S/H的PLL，其中，該PLL用于在檢測到PLL相位鎖定時凍結頻率顯示并預載頻率計數器。還已發(fā)現了用于實現直接信號采樣和頻率分析技術的讀取器。一個例子是Eggers 等人的美國專利7，048，756，其中，使用具有居里溫度以在溫度閾值處示出響應變化的諧振傳感器來測量體內溫度。此外，已知有使用數字信號分析以提高性能和響應的讀取器。Miller等人的美國專利7，466，120描述了使用數字信號處理器(DSP)來評價利用頻率脈沖已激勵的無源血壓傳感器的響應，然后針對相對相位延遲評價來自三頻激勵的響應信號。目前的諸如上述等的無源傳感器讀取器的設計存在多個缺陷。早期的Haynes 和Nagumo的“脈沖回波振鈴系統(tǒng)”需要大型的高功率讀取器裝置。另外，Collins (C. CollinsZiMiniature Passive Pressure Transensor for Implanting in the Eye",IEEE Transactions on Bio-Medical Engineering, vol BME_14，no· 2，April 1967)公幵了這些系統(tǒng)由于在測量短暫的振鈴信號頻率方面存在困難而發(fā)生不精確和分辨率差，從而導致這些系統(tǒng)被各種掃頻方法取代。與Cosman、Kensey、Ellis和Spillman的專利所述的技術以及Alien所描述的脈沖方法類似的掃頻傳感器讀取器需要管制無線電傳輸的政府機構允許相對寬的帶寬。這就限制了頻譜的其它使用并使干擾成為潛在的問題。諸如Genest、Ellis和Joy等的用于利用變頻發(fā)射器追蹤無源諧振傳感器的諧振頻率的讀取器也存在類似的問題。掃頻方法和/ 或數字追蹤方法所需的附加電路極大，從而使讀取器大小、成本和故障率增加。此外，使用數字控制的頻率追蹤或掃頻系統(tǒng)來發(fā)送、信號處理、采樣和追蹤傳感器的諧振頻率所需的電力量極大，并且限制了在讀取器中使用電池電力的能力，并限制了電池供電的讀取器內的電池的壽命。因此，本領域需要改進了的無源傳感器和讀取器系統(tǒng)。


結合以下附圖來進行詳細說明圖1是無源無線傳感器系統(tǒng)的框圖；圖2是示出從傳感器獲取讀數的處理的流程圖；圖3是定性示出傳感器和讀取器之間的信號交換的頻率特性的圖；圖4A、4B和4C是定性示出讀數獲取期間傳感器和讀取器之間的信號交換的頻率特性的三個連續(xù)圖；圖5是擴大為包括外部數據接口功能和遠程數據處理功能的圖1的無源無線傳感器系統(tǒng)的框圖；圖6是增加了中間天線的圖1的無源無線傳感器系統(tǒng)的框圖；圖7是讀取器內部電路的頂層框圖；圖8是讀取器電路的定時和控制部的框圖；圖9是讀取器電路的發(fā)送部的框圖；圖10是讀取器電路的接收部的框圖；圖11是讀取器電路的鎖相環(huán)部的框圖；圖12是讀取器電路的頻率計數器部的框圖；圖13是具有用于實現采樣和保持的數字采樣定時器和生成功能的圖11所示的讀取器電路的鎖相環(huán)部的替代實施例的框圖；圖14是示出圖7的讀取器內部電路的替代實施例的框圖，其中，利用數字采樣電路和頻譜分析電路替換PLL和頻率計數器；圖15是示出圖8的定時和控制電路的替代實施例的框圖，其中，利用數字采樣定時器和頻譜分析定時器分別替換PLL定時器和頻譜計數器定時器；圖16是圖14的數字采樣電路塊的內部體系結構的框圖；以及圖17是圖14的頻譜分析電路塊的內部體系結構的框圖。

發(fā)明內容
提供了讀取器裝置以與無線傳感器相連接，其中，該無線傳感器的諧振頻率與感測參數成比例地改變。讀取器發(fā)送固定頻率的短脈沖能量，以使無線傳感器緊挨在該發(fā)送結束之后以等于或接近其諧振頻率的頻率振鈴。讀取器接收和放大傳感器振鈴信號，并測量其頻率。在一個實施例中，讀取器通過向鎖定至傳感器振鈴頻率的鎖相環(huán)(“PLL”)發(fā)送該信號來執(zhí)行該測量。一旦PLL已鎖定至該振鈴頻率，使PLL的電壓控制振蕩器(“VC0”) 置于保持模式以維持VCO頻率處于該鎖定頻率。對VCO頻率計數以確定傳感器諧振頻率。 可選地，對VCO控制電壓本身進行采樣，并且基于已知的相關使用該VCO控制電壓本身來確定傳感器諧振頻率。當對VCO控制電壓進行采樣時，如果電壓采樣足夠快則無需對VCO頻率進行鎖定。還公開了涉及數字頻譜分析的其它頻率確定方法和系統(tǒng)。
具體實施例方式提供了無源無線傳感器系統(tǒng)，其中，該無源無線傳感器系統(tǒng)包括與傳感器12進行遠程通信的讀取器10。讀取器10能夠通過以等于或接近傳感器12的諧振頻率的頻率發(fā)送諸如射頻(“RF”)脈沖等的信號來激勵傳感器12(參見圖1)。傳感器12響應于來自讀取器10的激勵脈沖，可以在短時間段內發(fā)出振鈴信號。傳感器12可以是本身不包含電源的無源裝置，并且能夠響應于等于或接近傳感器12的諧振頻率的激勵信號14而發(fā)出振鈴信號16。傳感器12可被配置為感測特定參數。 例如，傳感器12可以包括固定電感器13和基于感測參數而改變的電容器15。不斷變化的電容或電感使傳感器12的諧振頻率改變。然而，應當理解，傳感器12可以是本領域已知的、 能夠與讀取器10進行遠程通信的任意無線傳感器。此外，盡管將傳感器12描述為RF諧振傳感器，但應當理解，傳感器12可以是聲學諧振傳感器、光學諧振傳感器或本領域已知的其它類似傳感器。讀取器10可以采用相應的信號來激活傳感器12。此外，傳感器12可以是有源傳感器或無源傳感器。在實施例中，傳感器12包括至少一個電感元件13和一個電容元件15。為了與感測參數成比例地改變傳感器12的諧振頻率，電感元件13或電容元件15或者這兩者可被配置為與感測參數成比例地改變電感或電容。在圖1所示的示例實施例中，電容元件15可變并且電感元件13固定。這些組件的典型例子是響應于壓力的變化而改變電容的傳感器。這些電容式壓力傳感器在本領域內是眾所周知的。在一個實施例中，傳感器12中的至少一個電感元件13還用作傳感器12用的天線，從而與位于讀取器10上的另一天線沈耦合能量。讀取器10可以通過在傳感器12附近發(fā)送激勵脈沖14來激勵傳感器12。例如，該讀取器可以發(fā)出等于或接近傳感器12的諧振頻率的RF激勵脈沖14。傳感器12可以響應于激勵脈沖14而發(fā)出振鈴信號16。讀取器10可以確定振鈴信號16的頻率從而確定感測
參數值。圖2是示出在讀取器10從傳感器12獲取讀數的過程中可能涉及的步驟的示例的流程圖。各步驟可以包括多個交錯的步驟并且這些步驟可以分幾層交錯。然而，為了明確讀取器在讀數獲取期間的操作的序列，僅示出基本的頂層步驟。在初始條件202中，傳感器 12已被配置成其諧振頻率與感測參數成比例。利用電容傳感器或電感傳感器可以測量出的感測參數的一些例子包括壓力、溫度、加速度、角速度、PH水平、葡萄糖水平、鹽度、粘度、介電常數、濕度、接近度、電解質水平和氧水平。另外，還可以感測其它已知參數。傳感器12配置成遠離讀取器10。在一個實施例中，將傳感器12植入活的人或動物體內以進行生理測量。可能的關注位置包括但不限于以下血管、頭顱、眼睛、膀胱、胃、 肺、心臟、肌肉表面、骨面或任何體腔?？梢葬槍Χ唐诘募毙云诨蜷L期的慢性期而植入傳感器12。傳感器12可以是獨立式，或者可以與諸如導管、支架、分流器、濾波器、起搏器、起搏器導線和血管封堵裝置等的其它裝置合并。傳感器12被設計成具有映射到感測參數值的范圍的工作頻率范圍220 (圖2中未示出)。當期望獲取讀數時，如圖2的框204 —樣，讀取器10可以在傳感器12附近發(fā)送激勵脈沖14。脈沖14可以是預定的固定頻率的短暫能量爆發(fā)?？梢赃x擇脈沖14的頻率為等于或接近傳感器12的工作頻率范圍220的中間，并且脈沖14的帶寬可以窄。窄帶寬脈沖的優(yōu)勢在于不太可能電磁干擾周圍的其它裝置。窄帶寬脈沖的另一優(yōu)勢在于通過使得系統(tǒng)設計者能夠選擇由關于電磁頻譜分配的政府或行業(yè)法規(guī)所規(guī)定的嚴格帶寬內的脈沖頻率，允許該系統(tǒng)更容易遵守這些法規(guī)。在一個實施例中，脈沖14窄，并且集中于作為由國際電信聯(lián)盟(ITU)分配給商用RF裝置使用的所謂的工業(yè)、科學和醫(yī)療(ISM)頻段之一的 13.56MHz。窄帶寬脈沖的又一優(yōu)勢在于與等同的連續(xù)發(fā)送方案相比，可以需要較少的電力，由此使讀取器10更適合電池操作，并且允許使用與更高功率的對應部件相比通常需要較少的散熱的較小組件。最后，在圖2的步驟204中發(fā)送固定頻率的脈沖14的優(yōu)勢在于 與掃頻方案或連續(xù)發(fā)送方案相比較，讀取器10的發(fā)送電路簡單。由于傳感器12鄰近讀取器10，因此進行圖2的步驟206。經由傳感器12的天線和讀取器10的天線之間的電感耦合利用脈沖14對傳感器12供電。脈沖14使電流流入傳感器12的天線，從而對由電容器15和電感器13形成的“LC儲能”電路供電。脈沖14的持續(xù)時間通常短，并且在步驟208中，讀取器10突然終止脈沖14。存儲在傳感器12的LC儲能電路中的能量立即開始耗散，從而使傳感器12以其諧振頻率進行振蕩。由此，傳感器12 的天線發(fā)出該頻率的振鈴信號16。在終止發(fā)送之后，如步驟210 —樣，讀取器10必須立即進入接收模式，從而檢測振鈴信號16并放大振鈴信號16。根據測量條件，振鈴信號可能微弱、有噪聲或者持續(xù)時間短，從而導致不利于頻率測量期間的精度和分辨率。由于該原因，在步驟212中，讀取器10可以鎖定和保持采樣后的振鈴信號在足夠的時間內處于恒定頻率和強振幅，以在步驟214中獲取高精度的頻率測量。圖3定性示出實施例中讀取器10和傳感器12在頻域內的理想特性。傳感器12在值的預定作用范圍內感測其關注物理參數。傳感器12將該物理參數范圍映射到相應的工作頻率范圍220上。曲線2M是當傳感器12的諧振頻率是其工作頻率范圍220的最小值時傳感器12的傳遞函數。傳感器傳遞函數224的峰值位于傳感器12的諧振頻率處。隨著感測參數在值的作用范圍內變化，傳感器傳遞函數在工作頻率范圍220內相應地移動。因而， 根據感測到的物理參數的值，可以使傳感器傳遞函數以工作頻率范圍220內的任意位置為中心。其諧振頻率(傳遞函數曲線的峰值)與感測參數的值相對應。當感測參數位于其作用范圍的另一端點時，傳感器傳遞函數變?yōu)樽畲箢l率傳感器傳遞函數222。圖3中的窄帶函數14表示圖1所示的激勵脈沖14。窄帶函數14的表示為fxmt的頻率通常固定為等于或接近工作頻率范圍220的中央。脈沖14通常為窄帶寬、持續(xù)時間短并固定為預定頻率fxmt。相對于必須掃描或改變它們所發(fā)送的頻率的其它讀取器，這些脈沖特性賦予讀取器10以下幾個優(yōu)點電路更加簡單、控制軟件/固件更加簡單、整體功耗降低 (使得能夠進行電池操作)、較低電力(因而較小)組件、內部散熱較少、對來自外部源的電磁干擾的敏感性降低、電磁干擾外部裝置的可能性降低以及遵守政府頻率分配法規(guī)的容易度提高。圖3所示的另一重要特征是表示讀取器10的最小信號檢測閾值2 的水平線。在斷開激勵脈沖14之后，傳感器12耗散其從激勵脈沖14接收到的能量。在不存在強制性的激勵脈沖14的情況下，該能量引起傳感器12的諧振頻率的振蕩，從而發(fā)出振鈴信號16 (圖 3中未示出)。振鈴信號16的信號強度(幅度)是由激勵脈沖14和傳感器傳遞函數的交叉所確定的該振鈴信號的幅度受到該點處這兩個函數的乘積所限制。為了使讀取器10能夠檢測到和測量出振鈴信號16，該乘積在該交點處的幅度必須大于或等于讀取器10的信號檢測閾值226。圖4A、4B和4C提供讀取器10和傳感器12之間的典型信號交換在頻域內的說明性示例。該圖所示的處理與圖2中以流程圖形式所示的處理相同。在圖4A所示的初始條件下，感測參數值使得傳感器12的傳遞函數228以工作頻率范圍220內的頻率為中心。注意，與在傳感器12和讀取器10之間傳遞的電子信號相比，感測參數(因而傳遞函數228) 以慢得多的時標改變，因而傳遞函數2 相對于這些信號呈準靜態(tài)。由于感測參數相對于電子信號呈準靜態(tài)，因此讀取器10能夠在短的時間間隔內取出多個樣本并對這些樣本進行平均以獲得更加精確的測量值。在圖4B中，讀取器10生成激勵脈沖14。脈沖14是集中于作為等于或接近工作頻率范圍220的中央的頻率fxmt的窄帶寬信號。當讀取器10在傳感器12的物理附近生成激勵脈沖14時，從讀取器10向傳感器12傳遞能量。在一個實施例中，該能量傳遞利用RF頻帶內的fxmt通過電感耦合而發(fā)生。注意讀取器激勵脈沖14和傳感器傳遞函數2 之間的交點230。該點處這兩個幅度的乘積將確定振鈴信號16的幅度。接著，在圖4C中，讀取器10停止發(fā)送激勵脈沖14。當激勵能量停止時，傳感器12 從以由于非發(fā)送頻率諧振而發(fā)生相位誤差的發(fā)送頻率的強制性驅動特性轉變?yōu)橐约s為曲線228的峰值的、依賴于傳感器及其周圍環(huán)境的諧振頻率的頻率的無源諧振特性。由于傳感器12的電感器內的諧振能量，以該諧振頻率在傳感器12周圍生成時變磁場，其中，讀取器10可以檢測到該時變磁場作為以該諧振頻率發(fā)出的信號。注意，如果使傳感器12受到使傳遞函數228向著圖4C的右側(在的增加方向上)進一步移動的感測參數，則曲線2 在點fxmt處的幅度減小，從而導致交叉水平230 也減小。隨著f,es進一步增加并且到達fmax，交叉幅度230等于讀取器10的最小檢測閾值 226。如果傳遞函數228向著右側進一步移動，則超過fmax，并且交叉幅度230降至讀取器10的檢測閾值226以下?，F在，讀取器10不再能夠檢測到振鈴信號16，即&。3在系統(tǒng)的工作頻率范圍220外。注意，必須對傳感器12進行設計，以使得其傳遞函數2 具有足夠寬的帶寬，以在整個工作頻率范圍220內維持交叉幅度230在讀取器10的檢測閾值226以上。然而，設置具有寬的傳遞函數228的傳感器12通常使傳遞函數228的峰幅度下降，因此必須在幅度和帶寬之間尋求平衡。通常，根據圖4A、4B和4C明確可知，讀取器10的檢測和測量振鈴信號16的能力也將依賴于激勵脈沖14停止之后的振鈴信號的功率水平，依賴于系統(tǒng)Q，以及依賴于振鈴信號16的持續(xù)時間。說明了圖4A、4B和4C所示的傳遞函數228、信號14和16的形狀以及工作范圍 220作為例子。在一些實施例中，傳遞函數2 可能具有不同的特性，并且相對于處于峰值的fMS可能不對稱。另外，操作范圍220相對于作為激勵脈沖14的頻率的fxmt可能不對稱。 操作范圍220的不對稱可能作為傳感器12的特性的結果而發(fā)生，或者可能有意設計了該不對稱，從而抵消傳遞函數228、激勵信號14或振鈴信號16的不對稱。在替代實施例中，讀取器10可以發(fā)送不接近傳感器12的工作范圍220的中央的脈沖。在這種情況下，讀取器10發(fā)送頻率與傳感器12的操作范圍220內的頻率諧波相關的脈沖。即，使用由于所發(fā)送的脈沖而產生的高次或低次諧波作為圖4A、4B和4C所示的激勵脈沖14。
在又一實施例中，讀取器10可以同時或在不同的時刻發(fā)送頻率不同的兩個以上的激勵脈沖。這些多個激勵脈沖可以激勵工作頻率范圍220的不同部分?？蛇x地，通過加上或減去這些多個脈沖的組合或它們的諧波所產生的頻率可以用作圖4A、4B和4C中的激勵頻率14。激勵脈沖還可以假定高斯形狀或其它非正弦形狀。再次參考圖1，讀取器10還可以包含用于將來自傳感器12的振鈴頻率讀數轉換成數字形式、并將這些讀數存儲在板上存儲器內的電路。除來自傳感器12的測量值以外， 讀取器10的存儲器還可以存儲其它相關數據。這些例子包括時間戳數據、校準系數、實現系統(tǒng)功能所需的固件、固件升級、零件編號、序列號、使用日志、歷史數據、配置數據、診斷數據、與傳感器的主機位置和應用有關的信息以及用戶定義數據。讀取器10還可以包含與頻率數據的某方面相對應的諸如顯示畫面、LED或聽覺指示等的人機界面。此外，讀取器10可以處理其接收到的頻率數據，從而進行平均化、濾波、 曲線擬合、閾值監(jiān)測、時間戳、趨勢分析和與其它數據比較等的這些功能。如圖5所示，讀取器10還可以與數據接口 17進行通信。數據接口 17位于讀取器 10外部，并被配置為從讀取器10接收電子信號并向讀取器10發(fā)送信號。另外，數據接口 17可以向讀取器10提供電力，從而例如對位于讀取器10內的電池充電。數據接口 17的例子包括主計算機、擴展塢、電話網絡、蜂窩式電話網絡、GPS網絡、光學網絡、藍牙網絡、存儲區(qū)域網絡、互聯(lián)網網站、遠程數據庫、數據輸入裝置、可聽聲音和顯示畫面。讀取器10和數據接口 17可以彼此直接連接或經由中間裝置間接連接，或者可以經由遠程連接進行通信。讀取器10和數據接口 17可以設置在同一殼體內。讀取器10和數據接口 17可以經由線纜或通過無線鏈路相連接。讀取器10可以向數據接口 17發(fā)送信息。 例子包括與傳感器12有關的數據、從傳感器12得到的測量值、時間戳數據、零件編號、序列號、固件修改信息、使用日志、診斷數據、歷史數據、狀態(tài)數據、配置數據、與傳感器的主機位置和應用有關的信息以及用戶定義數據。數據接口 17可以向讀取器10提供數據和命令。 例如，數據接口 17可以向讀取器10提供與用于對傳感器12進行采樣的進度和間隔有關的信息、校準系數或查找表、實現系統(tǒng)功能所需的固件、固件升級、配置設置、診斷命令、重置、 重啟、用戶定義數據和用戶發(fā)出命令。數據接口 17還可以與遠程數據系統(tǒng)18進行通信以交換狀態(tài)信號和控制信號并提供傳感器數據。遠程數據系統(tǒng)18可以包括數據收集模塊19，用于接收來自數據接口 17 的數據；數據記錄模塊20，用于存儲接收到的數據；以及數據顯示器21，用于顯示傳感器數據。與數據接口 17相同，遠程數據系統(tǒng)18可以存儲和處理數據，發(fā)出命令，并且分發(fā)這些數據和命令，從而允許與數據網絡上的多個用戶進行通信。與讀取器10和數據接口 17之間的連接相同，數據接口 17和遠程數據系統(tǒng)18之間的連接可以經由線纜或者可以是無線的。圖5所示的、讀取器10經由線纜連接至數據接口 17并且數據接口 17無線連接至遠程數據系統(tǒng)18的結構是一個示例實施例。盡管圖5的例子將數據記錄和顯示的功能與遠程數據系統(tǒng)18相關聯(lián)，但本領域的普通技術人員顯而易見，還可以利用外部數據接口 17或讀取器10來執(zhí)行這些功能。上述的讀取器10、傳感器12和數據接口 17的系統(tǒng)在生物醫(yī)學遙測領域的一個實施例中特別有利。在本實施例中，將傳感器12植入活人內，以感測例如從動脈內感測到的血壓的生理參數。由于通過傳統(tǒng)技術可以使傳感器12變得非常小，因此傳感器12非常適合該應用，并且由于傳感器12是無源傳感器，因此傳感器12不需要最終將耗盡的板上電源。 可以使讀取器10的部分在實體上足夠小以進行手持，電池供電，熱冷卻，并與其附近的其它電子裝置電磁兼容。這些屬性來源于如上所述的生成窄帶的固定頻率的激勵脈沖14的簡單低功率電路。因而，可以將讀取器10舒適地佩戴于人的位于所植入的傳感器12附近的衣服上，從而可以頻繁讀數并且處理/存儲這些讀數。用戶可以周期性地、例如每天將讀取器12放置在擴展塢形式的數據接口 17上。數據接口 17可以包含用于對讀取器12的電池充電、更新讀取器12的設置和軟件并下載其數據的電路。數據接口 17還可以經由因特網或電話鏈路將該數據通信至用戶、以及諸如該用戶的醫(yī)師等的其它關注者。由于讀取器 12所使用的低功率激勵方案，因此這種系統(tǒng)可以在對患者造成的麻煩最小的情況下頻繁取得精確的血壓讀數，并將這些血壓讀數高效地通信至護理者。顯然，本實施例還可應用于感測可以對無源LC傳感器的諧振頻率造成變化的任何其它內部生理參數。在本實施例的變形例中，將傳感器12與進行不同的功能的另一可植入式醫(yī)療裝置合并。例如，傳感器12可以是與諸如St. Paul,Minnesota的St. Jude Medical, Inc所研發(fā)的Angio kal產品等的血管阻塞裝置合并的血壓傳感器。在本實施例的另一變形例中， 可以將讀取器10與其它裝置合并。例如，可以將讀取器10安裝至蜂窩式電話、眼鏡、手持式音樂播放器、視頻游戲機、衣服或手表。包括電容器15和電感器13的傳感器12可以配置成將這些電路元件組裝在單一封裝體中?？蛇x地，在一些應用中，將電容器15布置成遠離電感器13并利用導電引線連接電容器15和電感器13這兩個元件，這可能是有利的。作為例子，在將傳感器12植入人體內的實施例中，可以將壓敏電容器15布置在發(fā)現關注壓力的部位，并且可以將用作天線的電感器13布置得離肌膚表面較近，從而使傳感器12和讀取器10之間的無線耦合距離最小。這些連接用的導電引線可以采用包括布線、布線絲、印刷柔性電路、印刷剛性電路、饋通或剛性管腳的多個眾所周知的形式中的任意形式。在可植入式實施例中，對傳感器12進行設計以適合諸如基于導管的傳輸等的微創(chuàng)植入方法也可以是有利的。另外，可以期望可植入式傳感器的一部分不透過射線或反射超聲波，以輔助植入和植入后診斷?？梢岳枚鄠€眾所周知的技術來制造傳感器12?？梢岳梦C電系統(tǒng)(MEMS)技術、光刻技術或標準的機械加工技術來制造電容傳感器15。電感器13可以包括繞線線圈； FR4、Teflon、Rogers或其它印刷電路板；低溫共燒陶瓷(LTCC)、生瓷帶或其它陶瓷印刷電路板；或者本領域的技術人員已知的任何其它電感器技術。電感器13可以帶芯或不帶芯， 并且還可以利用并入上述的印刷電路板或陶瓷技術之一內的磁性材料?？梢詫㈦姼衅骱碗娙萜鞣庋b到一起作為多芯片模塊(MCM)。在另一實施例中，如圖6所示，圖1的系統(tǒng)還可以包括中間天線M0。中間天線MO 包括串聯(lián)連接到一起的讀取器側天線242和傳感器側天線244這兩個天線。中間天線240 可以改善讀取器10和傳感器12之間的信號耦合，并且可以用于在讀取器10和傳感器12 之間存在不易被導電引線穿透的多個阻擋層246和M8的情況。作為例子，對于植入血管內的傳感器12，阻擋層2 (M8)表示血管壁，并且阻擋層1(M6)表示肌膚表面。在將中間天線240配置在適當位置的情況下，由于讀取器10和傳感器12之間的信號耦合通過經由引線的導通而不是通過經由系統(tǒng)所置于的介質的輻射而發(fā)生，因此該信號耦合更加高效。另外，可以對天線242和244各自調整大小以匹配傳感器12和讀取器10的相應天線，從而進一步提高耦合效率。最后，可以橫跨傳感器電感器13精確地對準傳感器側天線M4，從而減少由于在不存在中間天線240的情況下可能發(fā)生的讀取器10和傳感器12之間的不一致而引起的誤差。中間天線240可以由柔性電路、繞線線圈或其它廣泛應用的部件制成。還注意，通過對各對阻擋層添加更多的中間天線M0，該概念可以擴展至存在兩個以上的阻擋層的應用。在另一實施例中，圖1的傳感器12還可以包括被稱為基準諧振器的具有單獨的電感器和電容器的第二 LC儲能電路?？梢允褂门c包括電感器13和電容器15的感測諧振器相同的材料、工藝和部件來制造該基準諧振器，但有兩個關鍵不同之處。首先，基準諧振器的組件的值固定并且不隨著感測參數而改變。其次，基準諧振器的組件的固定諧振頻率被設計成在感測諧振器的工作頻率范圍220外。基準諧振器的目的是提供可用于對讀取器12 獲取到的傳感器讀數進行校正的背景讀數。諸如讀取器距離、中間介質的變化、傳感器朝向讀取器的方位、組件的老化、機械應力、電應力、除氣、溫度、細胞生長和血液凝固等的導致不精確的某些因素可能以與感測諧振器相同的方式影響基準諧振器。通過理解基準諧振器相對于其固定頻率的偏差和感測諧振器相對于其標稱頻率的偏差之間的關系，讀取器可以基于基準讀數來對感測頻率提供校正因數。在本實施例中，向圖2的步驟202和204之間引入額外的步驟，其中，讀取器10可以發(fā)送基準諧振器的標稱諧振頻率的激勵脈沖，觀察基準振鈴頻率的任何偏差，并且計算(或根據查找表獲得)針對即將在步驟210中獲得的讀數的適當校正因素。可選地，可以在感測讀數之后得到基準讀數。盡管感測諧振器所經過的每個變化可能不會都以完全相同的方式影響基準諧振器，但“自校準”的該方法可以通過消除或降低這兩個諧振器共有的不精確度來提高性能。例如，這些不精確度可以與距離、 方位、生理反應、中間組織的變化以及經常被統(tǒng)稱為“傳感器漂移”的傳感器12的行為的其它長期變化相關聯(lián)。另外，必須認真考慮頻率選擇以及基準諧振器的其它設計方面，以避免與原來的感測諧振器耦合以及與讀取器發(fā)生常見的相互作用。讀取器10包括用于發(fā)送激勵脈沖14、接收振鈴信號16并處理振鈴信號16的電路(圖7)。例如，讀取器10包括用于配置和激活讀取器10內的其它電路的定時和控制電路22。來往于定時和控制電路22的實線箭頭表示諸如數字信號或低頻信號等的控制接口。 定時和控制電路22還生成發(fā)送至發(fā)送電路M的RF信號(由虛線箭頭示出)。發(fā)送電路 24接收RF信號并將激勵脈沖14發(fā)送至天線沈以激勵傳感器12。定時和控制電路22可以僅在正在發(fā)送激勵脈沖的間隔期間將RF信號提供至發(fā)送電路24，以防止泄漏或耦合至系統(tǒng)內的其它節(jié)點。讀取器10還包括連接至發(fā)送電路M和接收電路28的天線26。發(fā)送電路M利用天線沈來發(fā)送激勵脈沖14，而接收電路觀利用天線沈來接收振鈴信號16。在實施例中，代替在發(fā)送和接收之間進行切換，天線沈總是連接至發(fā)送電路M和接收電路觀這兩者。該共用天線26的設計需要特別考慮，以防止對接收電路觀造成損壞。具體地，必須注意不使接收電路觀的敏感放大器級過載。另外，讀取器10需要在發(fā)送電路M正在驅動天線26的情況下存在的極端過度驅動條件和在接收和放大相位期間在天線沈處存在的低壓條件之間進行快速轉變。例如，天線沈的電壓在激勵脈沖的發(fā)送期間可能超過200伏的峰峰電壓，并且在緊挨激勵脈沖14之后的接收期間可能是數毫伏，快速衰減至微伏。盡管將
15讀取器10描述為具有共用天線沈，但應當理解，讀取器10可以包含一個以上的天線，以單獨進行發(fā)送激勵脈沖14和接收振鈴信號16的功能。讀取器10還包括用于接收和鎖定到振鈴信號16的鎖相環(huán)(PLL) 30。接收電路觀可以在將振鈴信號16發(fā)送至PLL 30之前對振鈴信號16進行放大和調節(jié)。PLL 30包括電壓控制振蕩器(“VC0”)32(圖7中未示出)，其中，電壓控制振蕩器32可以工作以在不存在信號時鎖定傳感器諧振頻率的范圍內的頻率，或者可以進行選擇以在不存在信號時優(yōu)選傳感器諧振頻率的范圍以上或以下的頻率，從而增強接收到傳感器諧振頻率時的鎖定時間。 在實施例中，選擇在無信號的PLL鎖定頻率略微高于傳感器諧振頻率的范圍時表現較好的 PLL0 VCO 32生成被稱為計數信號250的與振鈴信號頻率成比例的ac信號。PLL 30調整降頻得到的計數信號以匹配振鈴信號16的頻率，并將計數信號250發(fā)送至頻率計數器34。 VCO 32與確定計數信號250的頻率的頻率計數器34相連接，并且將表示該頻率的數字信號提供至外部接口電路36以傳遞至數據接口 17。通過使VCO 32以比振鈴信號16的頻率高的頻率工作，可以大幅縮減計數和記錄VCO 32的計數信號250的頻率所需的時間。讀取器10的各組件被設計成高效工作并降低電力消耗。為此，讀取器10包括降低電力功能。定時和控制電路22利用連接至各組件的喚醒定時器38控制各組件的電源狀態(tài)(圖8)。在降低電力模式中，一些組件可能完全斷電而其它組件可能在睡眠模式下工作， 其中，在該睡眠模式下，保持供電以維持配置但該電路呈靜態(tài)以使功耗最小化。定時和控制電路22可以使讀取器10的各組件在不使用時置于睡眠模式或關機模式。另外，可以使整體讀取器10在外部控制器所指定的時間段內置于系統(tǒng)水平的低功率模式。定時和控制電路22可以包括用于從外部接口電路36接收定時指示的配置緩沖器40。 這些指示確定進入電力降低模式之前的延遲期間以及喚醒定時器38用的其它延遲期間。 除了來自讀取器10外部的定時指示以外，還可以通過板上信號其中之一超過了閾值來觸發(fā)進入/退出電力降低模式。讀取器10的固件可以包含用于確定進入/退出電力降低模式的算法。在讀數獲取期間，喚醒定時器38可以在適當時刻喚醒讀取器10的各組件以確保各組件在需要時處于工作狀態(tài)。具體地，喚醒定時器38可以與發(fā)送定時器42、接收定時器 46、PLL定時器48和頻率計數器定時器50進行通信，以喚醒和控制讀取器10的各個組件。 一旦啟動，則這些定時器各自可以控制并對各個組件進行供電。當進行配置時，喚醒定時器 38在發(fā)送啟動信號52以啟動其它的定時器之前，可以延遲可以為0秒的指定間隔。如圖8 所示，沒有將啟動信號52示出為從喚醒定時器38到各個計數器的連續(xù)線，從而防止線交叉并使混淆最小化。一旦啟動，發(fā)送定時器42對電源控制信號M、衰減控制信號56、Q控制信號58和 RF啟用信號60確定適當序列和時段，以對發(fā)送電路M和發(fā)送頻率發(fā)生器44進行適當排序。電源控制信號M控制發(fā)送電路M的電源狀態(tài)和睡眠狀態(tài)。衰減控制信號56控制發(fā)送電路M內的衰減電路的激活，以在發(fā)送時段結束時快速耗散天線26的能量。Q控制信號58控制發(fā)送電路M內的切換電路，以在接收到振鈴信號16時減小Q并修改天線沈的帶寬。RF啟用信號允許發(fā)送頻率發(fā)生器44將RF信號發(fā)送至發(fā)送電路M。在實施例中，發(fā)送頻率發(fā)生器44僅在發(fā)送電路M正在發(fā)送激勵脈沖14的時段期間，將RF信號提供至發(fā)送電路M。
接收定時器46被配置為對電源控制信號62確立適當序列和時段以對接收電路觀進行適當排序。PLL定時器48對電源控制信號64和S/H模式信號66確立適當序列和時段，以對 PLL 30進行適當排序。電源控制信號64控制PLL 30的電源狀態(tài)和睡眠狀態(tài)。S/H模式信號66控制PLL 30中的采樣和保持電路，其中，該采樣和保持電路用于使PLL鎖定至發(fā)送頻率然后鎖定至振鈴信號16的頻率，然后保持VCO 32的計數信號250的頻率處于該鎖定頻率，直到計數器34測量出該頻率為止。頻率計數器定時器50對電源控制信號68和開始/停止計數信號70確立適當序列和計數間隔，以對頻率計數器34進行適當排序。電源控制信號68控制頻率計數器34的電源狀態(tài)和睡眠狀態(tài)。開始/停止計數信號70控制頻率計數器34開始和結束測量VCO 32 的計數信號250的頻率的時間。注意，盡管圖8包含諸如“啟動”、“配置”和“電源控制”等的共用同一名稱的信號， 但這些信號各自對于其所連接的電路塊而言是唯一的。例如，如上所述，來自頻率計數器定時器塊50的電源控制信號68不是與來自PLL定時器塊48的電源控制信號64相同的信號。發(fā)送電路M被配置為經由天線沈將激勵脈沖14發(fā)送至傳感器12 (圖7)。激勵脈沖14可以是等于或接近傳感器12的諧振頻率的固定頻率突發(fā)或頻率迅速改變的突發(fā)。 例如，激勵脈沖14可以是傳感器12的諧振頻率的幾個帶寬內的固定頻率突發(fā)。可選地，激勵脈沖14可以是等于或接近與傳感器12的諧振頻率諧波相關的頻率的、非常短的持續(xù)時間的頻率固定或頻率迅速改變的突發(fā)或掃描。激勵脈沖14還可以是超寬帶脈沖。由于當激勵脈沖14的發(fā)送已停止時接收到振鈴信號16，因此這些多個激勵脈沖14的方式都是可以的。因此，可以將激勵脈沖14的發(fā)送限制為監(jiān)管機構容許的頻帶、幅度和調制方案。由于傳感器12完全是無源裝置，因此射頻法規(guī)可能不適用于傳感器12。由于一個短的能量傳輸導致振鈴信號16的一個完整樣本，因此激勵脈沖14不需要大量的傳輸時間?？梢酝ㄟ^使用較低的傳輸占空比來降低電力消耗，由此減小發(fā)送、接收、計數和數字處理電路的占空比。通過降低電力消耗，電池供電成為用以對讀取器10充電的更可行的選擇。激勵脈沖14可被配置為使幾個系統(tǒng)參數最大。例如，如果使用固定頻率的激勵脈沖14，則突發(fā)的頻率可被配置為使以下的參數最大，諸如最大容許發(fā)送峰電力、在將PLL鎖定至振鈴信號16的情況下在“接收”間隔期間相對于帶內或近帶干擾的最大自由度、針對期望傳感器目的的讀取器發(fā)送用的特定頻率的最大廣泛接受或者其它這種標準等。圖9示出發(fā)送電路24。發(fā)送電路M的電平轉換器72從定時和控制電路22接收控制信號M、56、58和RF信號。電平轉換器72緩沖這些輸入并將控制邏輯電平轉換成電路驅動電平。發(fā)送驅動器74放大RF信號以提供充足的電力以驅動天線沈。在接收期間激活Q控制電路76以減小所組合的天線沈以及調諧和D. C.塊82的Q。緊挨在激勵脈沖14 的發(fā)送結束時短暫地激活衰減電路78，以吸收天線的能量并允許該天線對振鈴信號16作出響應。衰減電路78可以將不同的Q因數提供至天線以提高振鈴信號16的接收。電源控制電路80控制發(fā)送電路M內的組件的電源接通和睡眠模式。調諧和D.C.塊82對天線沈進行調諧并防止直流不適當地使衰減電路78偏置。將來自發(fā)送電路的RF輸出或激勵脈沖 14發(fā)送至天線沈和接收電路28這兩者。
一旦發(fā)送電路M發(fā)送了激勵脈沖14，接收電路觀被配置為收聽振鈴信號16。參考圖10，高Z緩沖器/鉗位電路84包括用于限制接收電路觀對調諧和D. C.塊82所進行的調諧的影響的高阻抗(“高Z”)輸入裝置。高Z緩沖器/鉗位電路84還用于保護放大器級86免于在激勵脈沖14的發(fā)送期間存在于天線沈上的極端電壓。天線沈的電壓在激勵脈沖的發(fā)送期間可以達到200伏以上的峰峰電壓，僅需要約60皮克法拉的電容來對天線沈進行調諧。在一個實施例中，使用1皮卡法拉的電容器作為13. 56MHz的發(fā)送電路上的高阻抗輸入電流限制電路?？梢栽贗pF的電容器的接收器側上配置將過電壓分流至電源并將欠壓分流至地面的低電容的二極管結，以使得在這些二極管結保護接收器放大器免于在發(fā)送期間流經天線沈的高壓時，該電容器限制流經二極管的電流。放大器級86將振鈴信號16放大至充足電平以驅動PLL 30的輸入。需要對放大器級86進行精細設計，以在去除并衰減了所發(fā)送的激勵脈沖14的信號時實現適當的瞬態(tài)響應，并且接收到低電平的振鈴信號16。可以使用Q調諧的反應漏極負載低的共用柵極放大器級來調節(jié)高Z緩沖器/鉗位電路84的輸出，之后將幾個濾波器散置在高增益的放大器級之間。這些濾波器可以是電阻器-電容器(“RC”)式濾波器或電感器-電容器(“LC”) 式濾波器。在實施例中，這些濾波器可以全部都是RC帶通濾波器。可以使用Q調諧的反應漏極負載低的另一共用柵極放大器級，以在將信號饋給至PLL 30的輸入之前進行最終帶通調節(jié)。該設計使得所有這些放大器類型都能夠進行從極低的信號輸入電平到極高的信號輸入電平，而不存在由于級飽和特性所引起的諸如頻率加倍或減半等的信號失真，并且利用共用柵極放大器級和散置在高增益的放大器級之間的RC濾波器的優(yōu)越的瞬態(tài)響應特性可以實現極高的輸入阻抗。必須特別考慮級之間的電源和信號分離以防止由于與放大器級 86相關聯(lián)的極端增益而引起的不必要的振蕩。電源控制電路88可以向放大器級86和高Z緩沖器/鉗位電路84中的緩沖器應用電源和從它們移除電源以降低電力消耗。應當注意，高Z緩沖器/鉗位電路84被設計成即使在電力被去除的情況下，也提供完全保護，因為多余能量在耗散之前僅對放大器級86 供電。輸入阻抗足夠高以限制多余能量從而防止對放大器級86提供過多電力。在實施例中，接收電路觀在激勵脈沖14的發(fā)送期間工作，以縮短PLL 30鎖定至振鈴信號16所需的時間。PLL 30從接收電路觀接收放大和調節(jié)后的振鈴信號16。參考圖10和11，來自接收電路28的放大器級86的RF信號饋給PLL 30的RF緩沖器90。RF緩沖器90可以將RF 信號饋給至將RF信號頻率除以整數值的可選RF分頻器92 (圖11)。然后，RF分頻器92將 RF信號饋給至相位頻率檢測器94的第一輸入。相位頻率檢測器94的輸出饋給采樣和保持(S/H)誤差放大器96。S/H誤差放大器96控制VCO 32的頻率。VCO 32所輸出的計數信號250饋給VCO分頻器98，其中，VCO分頻器98的輸出反過來饋送至相位頻率檢測器94的第二輸入。PLL 30可以包括輸出緩沖器102，其中，輸出緩沖器102用于在將計數信號250 的頻率轉發(fā)至頻率計數器34的情況下減輕VCO 32的負載。VCO分頻器98允許VCO 32以比振鈴頻率16高得多的頻率工作。結果，可以大幅縮短計數和記錄VCO信號頻率所需的時間。此外，較短的計數間隔使計數期間的VCO漂移減少并且允許更高的采樣率。相位頻率檢測器94被配置為確定分頻后的RF信號和分頻后的VCO信號之間的頻率和相位誤差。這最好通過濾波并放大饋給至S/H誤差放大器96的信號來實現。此外，S/
18H的功能可以最佳地轉發(fā)過濾和放大后的信號以控制VCO 32。以這種方式，形成了使VCO 32的計數信號250的頻率等于振鈴信號16的頻率與除以了 RF分頻器92的整數的VCO分頻器98的整數相乘的封閉控制環(huán)路。PLL 30可以包括附加分頻器以使電路設計最優(yōu)化并增加潛在的VCO 32的頻率范圍。PLL定時器48將S/H模式控制信號66發(fā)送至PLL 30的S/H誤差放大器96。S/ H模式控制信號66可以使VCO 32置于采樣模式。在實施例中，使VCO 32在預定時間長度內置于采樣模式。在采樣模式中，如上所述，對分頻后的VCO計數信號的頻率進行調整以匹配振鈴信號16的頻率。當將S/H模式控制信號66置于保持模式時，S/H誤差放大器96將保持其輸出恒定，從而使針對VCO 32的控制電壓在足以確定VCO 32的計數信號250的頻率的時間長度內大致恒定。從PLL定時器48到電源控制電路104的電源控制信號64確定PLL 30是處于電源接通模式還是處于用以節(jié)約電力的睡眠/電源斷開模式。根據所使用的特定PLL 30，可能要求控制和通信鏈路(未示出)設置RF分頻器92的整數、VCO分頻器98的整數、以及相位頻率檢測器94的輸出和輸出配置。通信鏈路可能是所使用的特定PLL 30所特有的。如圖12所示，頻率計數器34包括計數器級106、計數器緩沖器108和電源控制電路110。頻率計數器定時器50將開始/停止控制輸入70發(fā)送至計數器級106和計數器緩沖器108。頻率計數器定時器50還將電源控制輸入68發(fā)送至電源控制電路110。計數器級106對來自PLL 30的輸出緩沖器102的VCO信號頻率計數。計數器級106在開始/停止控制命令開始時開始計數，并且在開始/停止控制命令停止時結束計數。當開始/停止控制命令停止時，向計數器緩沖器108載入來自計數器級106的計數值。電源控制電路110 控制頻率計數器34中的組件的電源接通模式和睡眠模式。計數器緩沖器108的輸出可以將計數輸入供給至外部接口電路36?？梢愿鶕l率計數確定振鈴頻率16，隨后確定感測參數。在其它實施例中，可以采用用于測量接收到和放大后的頻率的其它方法。這些其它方法可以包括振鈴信號的直接計數、或者現有技術已知的各種頻率到電壓轉換電路。在工作中，讀取器10如下排序。在沒有對傳感器12進行采樣的時間段內，使讀取器10的所有組件置于電力降低模式。針對特定采樣延遲或采樣間隔對定時和控制電路22 中的喚醒定時器38進行配置。在指定時間時，喚醒定時器38啟動采樣序列。具體地，喚醒定時器38在適當時間供電或喚醒讀取器的各組件以確保各組件在需要時處于工作狀態(tài)。除了接收所生成的最后數據以外，在采樣序列中通常不需要外部接口電路36?？梢杂沙〞r和控制電路22以外的內部控制器或外部控制器來處理外部接口電路36進入/ 退出低功率模式。定時和控制電路22在諸如約20毫秒等的短時間段內將RF信號提供至發(fā)送電路24。然后終止來自定時和控制電路22的RF信號，并且對發(fā)送電路M進行控制以快速衰減天線26處的發(fā)送信號。然后，使發(fā)送電路M置于適當模式以允許在天線沈處接收振鈴信號16。在實施例中，當天線沈被配置為接收振鈴信號16時，天線沈的衰減大于振鈴信號16的衰減。在激勵脈沖14的發(fā)送期間，接收電路沈接收、調節(jié)和鉗位天線沈處的所發(fā)送的 RF信號。一旦激勵脈沖14的發(fā)送停止并且天線沈被配置為接收振鈴信號16，接收電路觀轉變?yōu)楦咴鲆娼邮漳Ｊ揭越邮諄碜蕴炀€26的振鈴信號16。PLL 30處于采樣模式以允許RF緩沖器90對接收電路觀的調節(jié)輸出進行接收。當天線沈開始接收振鈴信號16時，PLL 30從鎖定至所發(fā)送的激勵脈沖14的頻率轉變?yōu)殒i定至振鈴信號16的頻率。在足以使PLL 30鎖定至振鈴信號16的頻率的時間間隔之后，使PLL 30轉變?yōu)楸３帜Ｊ揭跃S持VCO 32的計數信號250的頻率處于振鈴信號16的頻率。鎖定所需的時間可以是預先確定的，或者可以是基于PLL鎖定條件而適應的。在鎖定之后，在適當時使接收電路觀和發(fā)送電路M斷電或置于睡眠模式。一旦PLL 30處于保持模式，定時和控制電路22指示頻率計數器34進行VCO 32 的計數信號250的頻率的受控間隔計數。在該計數完成時，在適當時使PLL 30的組件斷電或置于睡眠模式并將計數值傳遞至外部接口電路36。然后，在適當時使頻率計數器34的組件斷電或置于睡眠模式，隨后在適當時使定時和控制電路22的組件斷電或置于睡眠模式。 如果被編程為進行間隔采樣，則定時和控制電路22的喚醒定時器38計數，直到應當進行下一采樣為止。否則，定時和控制電路22等待來自外部接口電路36的喚醒命令以及任何其它的所需指示。在突發(fā)采樣模式中，組件準備就緒所需的供電時間可能在斷電時間之前，在這種情況下，這些組件將保持供電直到采樣突發(fā)完成為止。圖13所示的讀取器10中的PLL電路30的實施例包括可以添加至PLL 30的用以實現替代上述PLL 30電路的功能但等同的功能的幾個特征?？梢詰迷趫D11和圖13之間看出的變化中的一部分或全部以增強圖11的PLL 30的操作?？蛇x擇輸入RF緩沖器111 允許選擇來自放大器級86的RF信號或在讀取器10的其它組件處生成的基準信號以輸入至RF分頻器92。該選擇是由RF緩沖器111的基準/接收控制輸入所確定的。誤差放大器112已簡化，并且不再直接提供以前針對來自圖11的S/H誤差放大器96所述的采樣和保持能力。圖13示出包括模數(A/D)轉換器113、數模(D/A)轉換器114和開關115的電路元件。這些元件可以用于實現采樣和保持功能。在圖13的結構中，在讀取器10將激勵脈沖14發(fā)送至傳感器12期間，可以選擇基準頻率信號“Ref信號”作為針對RF緩沖器111的輸入，并且維持基準信號，直到可選擇輸入RF緩沖器111的h A處的RF信號變得穩(wěn)定并且可從接收電路觀獲得的時間為止。該基準信號允許PLL 30“預先鎖定”至穩(wěn)定的基準信號，因此縮短了從接收電路觀可獲得振鈴信號時的鎖定時間。RF分頻器92將可選擇的輸入RF緩沖器的輸出除以等于或大于1的任意值，然后將分頻得到的緩沖器信號饋給至相位頻率檢測器94。相位頻率檢測器94的輸出饋給誤差放大器112，其中，誤差放大器112提供用作針對PLL 30中的VCO 32的控制信號所需的適當增益和頻率響應。誤差放大器112 的輸出饋給開關115的輸入A。當選擇輸入A時，開關115將誤差放大器112的信號傳遞至VCO 32和A/D轉換器113這兩者。然后，使用A/D轉換器113以對針對VCO的控制電壓進行采樣，以確定將VCO 32鎖定為與可選擇輸入RF緩沖器111的輸入A有關的頻率的控制電壓電平。如后面將說明的，A/D轉換器113的信號可以用于間接測量VCO 32的頻率， 并且可以用于確定D/A轉換器114的適當設置，以使得可以將開關115設置到輸入B以維持VCO 32在任意時間段內處于鎖定頻率輸入水平，從而實現與針對圖11的S/H誤差放大器96所述的數字采樣和保持功能相同的數字采樣和保持功能。對所述的圖13的電路的操作的幾個細微修改可以允許在功能上等同的效果。一個這種修改是使用以已知頻率饋給的可選擇輸入RF緩沖器111的輸入B來將A/D轉換器113的電壓校準為特定接收電路觀的！^信號頻率。一旦進行了校準、以使得良好地定義了針對RF緩沖器的信號輸入和A/D轉換器113的數字輸出之間的關系，A/D轉換器113的輸出可以用于表示振鈴信號16的頻率。A/D轉換器113的輸出變?yōu)镻LL輸出。以這種方式的操作將允許A/D轉換器113部分或完全取代輸出緩沖器102和頻率計數器34的功能。對所述的圖13的電路的操作的另一修改是使用來自A/D轉換器113的數據對PLL 30進行鎖定分析以縮短鎖定時間并提高鎖定頻率精度。由于誤差放大器112的輸出在接收電路觀的輸出處可獲得傳感器12的信號16時收斂于鎖定電壓值、然后在傳感器12的信號16的水平衰減經過可以維持鎖定的位置時以可預測的方式發(fā)散，因此可以進行該操作。對所述的圖13的電路的操作的另一修改是使用D/A轉換器114以在VCO 32的輸入處生成特定電壓，記錄這些特定電壓處的A/D轉換器的輸出，并且使用頻率計數器34來確定輸出緩沖器102的輸出處的信號的頻率。這樣允許使用頻率計數器34來針對一個或多個頻率對A/D轉換器進行校準。對圖13的電路作出的、電子設計領域的普通技術人員將顯而易見的細微修改包括將開關115和D/A轉換器114的位置從圖13所示的位置重新配置為相位頻率檢測器94 和誤差放大器112之間。該配置需要使用A/D轉換器113或頻率計數器34或者這兩者所進行的以下的附加步驟校準經由誤差放大器112的D/A轉換器114的輸出以確定適當縮放，從而實現所期望的VCO 32的控制電壓。然而，代替使用可選擇輸入RF緩沖器111的輸入B處的基準信號，該配置允許D/A轉換器114用于進行預先鎖定。將該配置與先前描述為允許消除輸出緩沖器102和頻率計數器34的A/D轉換器113的校準方案相結合，這可以通過針對各振鈴周期縮短解析傳感器12的諧振頻率所需的時間來適度減少使讀取器10工作所需的電力。所述實施例的另一細微修改是基于電力限制、計算復雜度、時間臨界要求或其它系統(tǒng)相關優(yōu)先級來將系統(tǒng)處理負荷分配至適當位置。這種修改可能使設計者將對來自 A/D轉換器13、D/A轉換器114或者頻率計數器34的數據的處理或分析置于遠程數據系統(tǒng) 18、讀取器10或外部數據接口 17中的任一個。在讀取器10的電路的又一實施例中，數字頻譜分析電路取代圖7的PLL 30和頻率計數器34，從而得到圖14所示的修改框圖。這里，數字采樣電路260取代PLL 30，并且頻譜分析電路262取代頻率計數器34。同樣，數字計數信號264取代模擬計數信號250。在功能上，數字采樣電路260在振鈴信號16的短的振鈴持續(xù)時間內從振鈴信號16 提取信息并對該信息進行數字化。接收電路觀可以在將振鈴信號16發(fā)送至數字采樣電路 260之前放大和調節(jié)振鈴信號16。數字采樣電路260可以對接收電路觀的無線電頻率輸出進行直接采樣以獲得基于時域的數據從而進行進一步分析。在實施例中，讀取器10還包含頻譜分析電路沈2，其中，頻譜分析電路262用于將從數字采樣電路260輸出的時域數據轉換成頻域數據，并且用于對該頻域數據進行緩沖以轉發(fā)至外部接口電路36。頻譜分析電路262還可以包括用以確定振鈴信號16的振鈴頻率的判別功能。如本領域的技術人員顯而易見，可以利用讀取器10或利用遠程數據系統(tǒng)18 來容易地執(zhí)行頻譜分析電路沈2的功能中的全部或一部分，其中，實現的主要差異在于經由外部接口電路36發(fā)送的數據的類型和數量、以及進行處理的位置的所需處理電力。定時和控制電路22以與圖8所述的PLL實施例相同的方式控制數字采樣電路沈0 和頻譜分析電路262。圖15的框圖示出被配置為控制圖14所示的可選讀取器10電路的定時和控制電路22的可選實施例。利用圖15的數字采樣定時器274來替代圖8的PLL定時器48。該定時器確定針對電源控制信號270和采樣開始信號272的適當序列和時段，以對數字采樣電路260排序。電源控制信號270控制數字采樣電路260的電源狀態(tài)和睡眠狀態(tài)。采樣開始信號272使數字采樣電路260在突發(fā)采樣模式下收集適當數量的樣本以發(fā)送至頻譜分析電路262。同樣，利用圖15的頻譜分析定時器280來替換圖8的頻率計數器定時器50。頻譜分析定時器280確立針對電源控制信號276和分析開始信號278的適當序列和定時，以對頻譜分析電路262排序。電源控制信號276控制頻譜分析電路262的電源狀態(tài)和睡眠狀態(tài)。分析開始信號278控制頻譜分析電路262開始評價數字采樣電路260所提供的采樣突發(fā)264的時間。圖14的可選實施例中的接收電路28在功能和體系結構上等同于圖7和10的基于PLL的實施例的接收電路觀，其中，唯一的不同之處在于來自放大器級86的輸出信號饋給數字采樣電路260的輸入處的模數轉換器四0，而不是PLL 30。圖16是示出數字采樣電路260的實施例的框圖。來自接收電路觀的放大器級86 的RF信號饋給至數字采樣電路260的模數轉換器(ADC) 290的輸入。ADC 290將該RF信號轉換成以足夠近的間隔獲取到的具有充分的采樣數量的一組時間相關樣本，以允許頻譜分析電路262實現其所需的頻率精度。這里將該組時間相關樣本稱為數字采樣突發(fā)沈4。如圖17所示，將從ADC 290輸出的數字采樣突發(fā)264饋給至頻譜分析電路262的時頻域轉換電路94。這里沒有指定時頻域轉換電路94的內部工作方式，這是因為該轉換可以是以下幾種方式中的任意方式，其中，這些方式可以包括快速傅立葉變換或離散傅立葉變換、離散小波變換或連續(xù)小波變換、幾種拉普拉斯變換中的任意變換、幾種Z變換中的任意變換或者本領域已知的其它轉換算法?？梢栽谟布蜍浖蛘哌@兩者的任意組合中實現時頻域轉換電路94的內部工作方式，以實現所期望的轉換。由于按采樣間隔生成時頻域轉換電路94的輸出、并且該輸出可能包含要傳遞至外部數據接口 17的多個值，因此在頻譜分析電路262中示出結果緩沖器96以保持這些值，直到可以將這些值傳遞至外部數據接口 17為止。在該數字頻譜分析實施例中，除了數字采樣電路260和頻譜分析電路262進行與振鈴信號16的頻率的確定有關的功能以外，讀取器10的工作序列與以上的“讀取器工作序列”所述的工作序列相同。當天線26開始接收振鈴信號16時，數字采樣電路260在預先確定或計算出的時段內快速進行采樣以獲得數字采樣突發(fā)264。在數字采樣突發(fā)264完成之后，在適當時使接收電路觀和數字采樣電路260斷電或置于睡眠模式。頻譜分析電路262 將數字采樣突發(fā)264的數據轉換成頻域并將該結果置于結果緩沖器96中，然后轉變?yōu)榈凸β誓Ｊ?。隨后，在適當時使定時和控制電路22的組件斷電或置于睡眠模式。如果被編程為進行間隔采樣，則定時和控制電路22的喚醒定時器38計數，直到應當進行下一采樣為止。 否則，定時和控制電路22等待來自外部接口電路36的喚醒命令以及任何其它的所需指示。 如由通信接口所控制，結果緩沖器96中的采樣數據對于外部接口電路36而言保持可用以傳遞至遠程數據系統(tǒng)18。本領域的技術人員顯然可知，可以對所述的數字頻譜分析實施例進行多個細微修改以實現在功能上等同的結果。一個這種修改是使用ADC數據的補零，這對于評價信號突發(fā)數據的時頻域轉換而言是常見做法。另一個這種修改是將頻譜分析電路262的物理位置從讀取器10移動至遠程數據系統(tǒng)18，其中，將ADC 290的數據以時域形式從讀取器10發(fā)送至遠程數據系統(tǒng)18。又一個這種修改是通過倍頻、分頻、合計或差分電路在讀取器10內的某點處對振鈴信號16進行頻率轉換，由于與頻率選擇性、帶寬、采樣時間等有關的多個原因中的任意原因而將振鈴信號16改變?yōu)橹蓄l信號。又一個這種修改是使用數字信號處理技術來對頻域或時域數據進行濾波、成形、分析、與其它數據的比較或者其他處理以及評價。同樣，本領域的技術人員將容易觀察到可以進行這里所公開的各種頻率確定方法的組合并且這些組合在不同的應用中是有利的。例如，可以將模擬采樣和保持電路與數字頻譜分析相結合使用，從而保持振鈴信號16足夠長以獲得數字化用的足夠的樣本。在另一實施例中，可以將本領域的技術人員已知的類型的標準RFID標簽與傳感器12合并。這種標簽可以具有單獨的天線，并且可以在傳感器工作范圍220外的頻率下工作。這種標簽可以編碼有傳感器12的配置信息。以上已說明了本發(fā)明的實施例，并且顯然可知，其他人在閱讀并理解本發(fā)明時將明白這些修改和改變。所附的權利要求書意圖包括所有這些修改和改變，只要它們在權利要求書或其等同物的范圍內即可。
權利要求
1.一種用于從遠程位置獲得測量值的方法，所述方法包括以下步驟 將固定頻率的至少一個激勵脈沖發(fā)送至無線傳感器；響應于所述至少一個激勵脈沖從所述無線傳感器接收至少一個信號； 采樣和保持接收到的所述信號；以及確定接收到的所述信號的頻率，其中，所述無線傳感器被配置為與至少一個感測參數成比例地改變所述無線傳感器的諧振頻率。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，還包括以下步驟發(fā)送所述固定頻率的多個所述激勵脈沖，接收多個所述信號，并確定所述信號的頻率。
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，對確定出的多個頻率進行平均。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述激勵脈沖是射頻信號。
5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述激勵脈沖的頻率約為13.56MHz。
6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，還包括以下步驟將所述無線傳感器與提供不同功能的裝置合并。
7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述信號是振鈴信號。
8.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，還包括以下步驟發(fā)送基準頻率的至少一個基準激勵脈沖，其中，所述基準頻率不同于所述固定頻率； 響應于所述至少一個基準激勵脈沖，從與所述無線傳感器合并的固定基準諧振器接收至少一個基準響應信號；采樣和保持所述基準響應信號； 確定所述基準響應信號的頻率；以及基于確定出的頻率，提高接收到的所述信號與所述至少一個感測參數的相關性。
9.一種用于從遠程位置獲得測量值的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括無線傳感器，用于與至少一個感測參數成比例地改變所述無線傳感器的諧振頻率；以及讀取器，用于將固定頻率的至少一個激勵脈沖發(fā)送至所述無線傳感器，響應于所述激勵脈沖從所述無線傳感器接收至少一個信號，并且采樣和保持接收到的所述信號。
10.根據權利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述無線傳感器包括至少一個電容器和至少一個電感器，并且所述至少一個電感器隨著所述至少一個感測參數而改變。
11.根據權利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述無線傳感器包括至少一個電容器和至少一個電感器，并且所述至少一個電容器隨著所述至少一個感測參數而改變。
12.根據權利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述無線傳感器與提供不同功能的裝置口井O
13.根據權利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括位于所述讀取器和所述無線傳感器之間的中間天線。
14.根據權利要求13所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述中間天線包括經由導電引線連接到一起的兩個天線。
15.根據權利要求14所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述兩個天線中的一個天線被定位和設計成與所述讀取器進行最佳通信。
16.根據權利要求14所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述兩個天線中的另一天線被定位和設計成與所述無線傳感器進行最佳通信。
17.根據權利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個激勵脈沖是以下的至少之包含位于接收到的所述信號的頻率的士20%的帶寬內的頻率的突發(fā)； 包含位于接收到的所述信號的分諧波頻率的士20%的帶寬內的頻率的突發(fā)； 脈沖寬度小于所述信號的時段的兩倍并且頻譜內容不小于接收到的所述信號的頻率的1/3的超寬帶脈沖；以及頻率不小于接收到的所述信號的頻率的8/10并且不大于所述信號的頻率的12/10的、 包括不小于10個周期并且不大于10000個周期的突發(fā)。
18.根據權利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述信號是振鈴信號。
19.根據權利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述讀取器是手持式裝置。
20.根據權利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述讀取器由電池供電。
21.根據權利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述無線傳感器還包括附加諧振電路， 所述附加諧振電路的諧振頻率是固定的，并不同于所述無線傳感器的諧振頻率。
22.根據權利要求21所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述讀取器還發(fā)送所述附加諧振電路的固定的諧振頻率的另一激勵脈沖，并且接收來自所述附加諧振電路的響應。
23.根據權利要求22所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述讀取器還確定來自所述附加諧振電路的響應的頻率，以校準接收到的所述至少一個信號。
24.一種無線傳感器讀取器，包括發(fā)送電路，用于生成用于使無線傳感器發(fā)出至少一個響應信號的至少一個激勵脈沖； 至少一個天線，用于發(fā)送所述激勵脈沖和接收所述響應信號； 鎖相環(huán)電路，用于從所述至少一個天線接收所述響應信號，其中，所述鎖相環(huán)電路包括電壓控制振蕩器，所述電壓控制振蕩器用于生成頻率與所述響應信號的頻率相關的計數信號；第一電路，用于對所述電壓控制振蕩器的控制電壓輸入進行采樣；以及第二電路，用于生成輸入至所述電壓控制振蕩器的控制電壓信號， 其中，所述鎖相環(huán)電路能夠置于采樣模式，以接收所述響應信號并基于所述響應信號的頻率調整所述計數信號的頻率，所述鎖相環(huán)電路還能夠置于保持模式，以在足以確定所述計數信號的頻率的時間長度內保持所述計數信號的頻率恒定，以及所述第一電路和所述第二電路在所述采樣模式和所述保持模式之間重新配置所述鎖相環(huán)電路。
25.根據權利要求M所述的無線傳感器讀取器，其特征在于，所述第一電路還包括模數轉換電路。
26.根據權利要求25所述的無線傳感器讀取器，其特征在于，使用從所述模數轉換電路獲得的值來將所述鎖相環(huán)電路配置成所述保持模式。
27.根據權利要求25所述的無線傳感器讀取器，其特征在于，使用從所述模數轉換電路獲得的值來確定評價所述計數信號的頻率的點。
28.根據權利要求M所述的無線傳感器讀取器，其特征在于，所述第二電路還包括數模轉換電路。
29.根據權利要求M所述的無線傳感器讀取器，其特征在于，還包括開關，所述開關用于在所生成的所述控制電壓信號和所述鎖相環(huán)電路的相位檢測器的輸出之間選擇針對所述電壓控制振蕩器的輸入。
30.根據權利要求M所述的無線傳感器讀取器，其特征在于，所述無線傳感器讀取器被配置為在不存在所述響應信號的時間的至少一部分期間，將所述電壓控制振蕩器的頻率保持在所生成的固定頻率。
31.根據權利要求M所述的無線傳感器讀取器，其特征在于，從所述鎖相環(huán)電路直接輸出所述電壓控制振蕩器的與所述計數信號的頻率相對應的所述控制電壓輸入。
32.根據權利要求M所述的無線傳感器讀取器，其特征在于，所述鎖相環(huán)電路還包括內部校準用的校準電路。
33.根據權利要求32所述的無線傳感器讀取器，其特征在于，所述校準電路使得所述電壓控制振蕩器的所述控制電壓輸入能夠與所述響應信號的頻率相關。
34.根據權利要求33所述的無線傳感器讀取器，其特征在于，所述校準電路使得能夠代替所述響應信號而將基準信號引入所述鎖相環(huán)電路內。
35.根據權利要求33所述的無線傳感器讀取器，其特征在于，所述校準電路使得能夠代替所述控制電壓輸入而將基準電壓引入所述電壓控制振蕩器內，并且評價所述電壓控制振蕩器的輸出頻率。
36.根據權利要求M所述的無線傳感器讀取器，其特征在于，所述響應信號是振鈴信號。
37.根據權利要求M所述的無線傳感器讀取器，其特征在于，所述激勵脈沖具有固定頻率。
38.根據權利要求M所述的無線傳感器讀取器，其特征在于，所述發(fā)送電路還生成固定基準頻率的至少一個激勵脈沖，以使所述無線傳感器上的基準諧振器發(fā)出基準響應信號。
39.根據權利要求38所述的無線傳感器讀取器，其特征在于，所述無線傳感器讀取器還測量所述基準響應信號的頻率，并利用所述基準響應信號的頻率來提高從所述無線傳感器獲得的讀數的精度。
40.一種無線傳感器讀取方法，包括以下步驟 將至少一個激勵脈沖發(fā)送至無線傳感器；響應于所述激勵脈沖從所述無線傳感器接收至少一個響應信號； 放大所述響應信號；將振蕩器鎖定至與所述響應信號諧波相關的頻率； 對所述振蕩器的控制電壓進行數字采樣； 再生成數字采樣得到的所述振蕩器的控制電壓；以及切換至再生成的電壓以控制所述振蕩器來確定所述振蕩器的頻率。
41.根據權利要求40所述的無線傳感器讀取方法，其特征在于，還包括如下步驟在不存在所述響應信號的時間的至少一部分期間，利用基準電壓來控制所述振蕩器。
42.根據權利要求40所述的無線傳感器讀取方法，其特征在于，還包括如下步驟在不存在所述響應信號的時間的至少一部分期間，代替所述響應信號而供給基準信號以進行頻率鎖定。
43.根據權利要求40所述的無線傳感器讀取方法，其特征在于，所述響應信號是振鈴信號。
44.一種無線傳感器讀取方法，包括以下步驟對讀取裝置進行校準，以使得在振蕩器的控制電壓和所述振蕩器的振蕩頻率之間獲得相關性；將至少一個激勵脈沖從所述讀取裝置發(fā)送至無線傳感器； 響應于所述激勵脈沖從所述無線傳感器接收至少一個響應信號； 放大所述響應信號；將所述振蕩器鎖定至與所述響應信號諧波相關的頻率；對所述振蕩器的控制電壓進行數字采樣；以及使用所述相關性來評價所述控制電壓以獲得所述響應信號的頻率。
45.根據權利要求44所述的無線傳感器讀取方法，其特征在于，所述校準涉及對所述振蕩器的頻率計數。
46.根據權利要求44所述的無線傳感器讀取方法，其特征在于，所述校準涉及代替所述響應信號而引入具有已知頻率的基準信號。
47.根據權利要求44所述的無線傳感器讀取方法，其特征在于，還包括如下步驟在不存在所述響應信號的時間的至少一部分期間，利用基準電壓來控制由電壓控制的所述振蕩ο
48.根據權利要求44所述的無線傳感器讀取方法，其特征在于，還包括如下步驟在不存在所述響應信號的時間的至少一部分期間，代替所述響應信號而供給基準信號以進行頻率鎖定。
49.根據權利要求44所述的無線傳感器讀取方法，其特征在于，所述響應信號是振鈴信號。
50.一種無線傳感器讀取器，包括發(fā)送電路，用于生成至少一個激勵脈沖，所述至少一個激勵脈沖用于使無線傳感器發(fā)出與感測到的參數值相對應的至少一個響應信號；至少一個天線，用于發(fā)送所述至少一個激勵脈沖和接收所述至少一個響應信號； 接收電路，用于放大接收到的所述至少一個響應信號；數字采樣電路，用于將接收到且放大后的所述至少一個響應信號轉換成數字表示； 頻譜分析電路，用于將所述至少一個響應信號的所述數字表示轉換成頻域表示；以及頻域電路，用于對所述頻域表示進行處理以確定所述無線傳感器感測到的參數值。
51.根據權利要求50所述的無線傳感器讀取器，其特征在于，通過硬件來至少部分進行將所述響應信號的所述數字表示轉換成頻域表示的處理。
52.根據權利要求50所述的無線傳感器讀取器，其特征在于，通過軟件來至少部分進行將所述響應信號的所述數字表示轉換成頻域表示的處理。
53.根據權利要求50所述的無線傳感器讀取器，其特征在于，所述響應信號是振鈴信號。
54.根據權利要求50所述的無線傳感器讀取器，其特征在于，所述無線傳感器讀取器是手持式裝置。
55.根據權利要求50所述的無線傳感器讀取器，其特征在于，還包括電池，所述電池用于向所述無線傳感器讀取器供電。
56.一種無線傳感器讀取方法，包括以下步驟 將至少一個激勵脈沖發(fā)送至無線傳感器；響應于所述激勵脈沖從所述無線傳感器接收至少一個響應信號； 放大所述至少一個響應信號；對所述至少一個響應信號的值進行采樣以獲得多個時域樣本； 將所述時域樣本轉換成頻域以獲得頻域信息；以及評價所述頻域信息以獲得所述響應信號的頻率。
57.根據權利要求56所述的無線傳感器讀取方法，其特征在于，還包括對所述頻域信息進行處理的步驟。
58.根據權利要求56所述的無線傳感器讀取方法，其特征在于，還包括對所述頻域信息進行分析的步驟。
59.根據權利要求56所述的無線傳感器讀取方法，其特征在于，還包括對所述頻域信息進行存儲的步驟。
60.根據權利要求56所述的無線傳感器讀取方法，其特征在于，還包括如下步驟 將所述時域樣本轉發(fā)至遠程處理裝置；在所述遠程處理裝置處接收所述時域樣本；以及在所述遠程處理裝置處評價所述時域樣本，以獲得所述至少一個響應信號的頻率。
61.根據權利要求56所述的無線傳感器讀取方法，其特征在于，所述響應信號是振鈴信號。
62.根據權利要求56所述的無線傳感器讀取方法，其特征在于，還包括利用電池對讀取器供電的步驟。
全文摘要
提供了無線傳感器讀取器以與無線傳感器相連接。無線傳感器讀取器發(fā)送窄帶的固定頻率的激勵脈沖以使無線傳感器產生振鈴信號。該振鈴信號與感測到的物理參數的值相對應。無線傳感器讀取器接收和放大該振鈴信號并將該信號發(fā)送至鎖相環(huán)。該鎖相環(huán)中的電壓控制振蕩器鎖定至振鈴信號頻率并且生成頻率與該振鈴信號頻率相關的計數信號。使電壓控制振蕩器置于保持模式，其中，在該保持模式下，使控制電壓維持恒定以允許確定計數信號頻率。生成激勵脈沖所需的低功率的簡單電路允許讀取器作為小型的電池供電單元。還公開了頻率確定的可選方法。
文檔編號G08B1/08GK102422330SQ201080020249
公開日2012年4月18日 申請日期2010年3月19日 優(yōu)先權日2009年4月7日
發(fā)明者B·保羅, B·桑德拉姆, H·羅蘭德, M·納吉, R·沃特金斯, S·I·安 申請人:內電子有限公司