适用于超高频RFID标签的调制器及其控制方法技术

本发明专利技术公开了一种适用于超高频RFID标签的调制器及其控制方法，该调制器包括：比较器模块，在周期性使能信号的控制下将输入电压分别与N个参考电压进行比较得到N个数字输出；锁存器模块，在周期性使能信号有效时对比较器模块的输出分别采样，并在周期性使能信号无效后保持锁存器模块的N个输出至标签掉电或至下一使能信号有效；选择模块，在调制控制信号的控制下将锁存器模块的N个输出选择性向电容阵列输出N个控制信号；电容阵列，在该N个控制信号和调制控制信号的控制下开启或关闭对应开关管以选择不同的电容实现不同的能量反射系数，本发明专利技术通过检测信号强弱来改变接入调制器的调制电容的大小以达到自适应调节能量反射系数的目的。

【技术实现步骤摘要】
适用于超高频RFID标签的调制器及其控制方法
本专利技术涉及射频识别(RadioFrequencyIdentification，RFID)技术，特别是涉及一种适用于超高频RFID标签的自适应调制器及其控制方法。
技术介绍
射频识别(RadioFrequencyIdentification,RFID)技术是一种自动识别技术，利用射频信号通过空间耦合来实现无接触的信息传递，并通过所传递的信息来达到识别的目的，电子数据载体工作时所需要的能量可以通过阅读器非接触式地获取，通过阅读器和标签之间的数据交换来实现信息读取和写入，在完成识别的过程中无需人工干预，不易损坏、可支持快速阅读、移动识别、多目标识别、定位及感应等长期跟踪功能。按照工作频率的不同，RFID通常分为低频(125kHz/134.2kHz)、高频(13.56MHz)、超高频(433MHz/860MHz～960MHz)和微波(2.45GHz/5.8GHz)等几个类型。在上述分类中，无源超高频RFID(指860MHz～960MHz频段，文中如无特别说明所指超高频RFID均为该频段)由于其具有无源低成本、小尺寸、高安全性、高通信速率(40kHz～640kHz)、较远的通信距离(>5m)以及较强的防冲突能力的特点而备受青睐，在服装、烟酒、食品、贵重物品防伪、航空行李，仓储管理、车辆识别等诸多领域中有巨大的应用前景，并成为了RFID领域的研究热点。超高频RFID中采用反向散射的调制方法,通过改变芯片输入阻抗来改变芯片与天线间的反射系数，使得反射回去的电磁波的参数发生变化，从而实现调制。改变芯片输入电容值是目前超高频RFID最为常用的方式。对于无源超高频RFID芯片而言，输入阻抗会随输入信号的功率而变，为了确保标签高的灵敏度，天线与标签芯片阻抗匹配功率点通常选择在标签芯片的灵敏度附近且保持合适的能量反射系数(过大的能量反射系数会影响标签的灵敏度)，而相同阻抗变化在大功率输入条件下能量反射系数会变小(输入功率较大时天线与标签芯片之间的阻抗处于失配状态)，从而影响到标签系统的通信，严重时会导致通信盲区。因此，实有必要提出一种技术手段，以解决上述问题。
技术实现思路
为克服上述现有技术存在的不足，本专利技术之目的在于提供一种适用于超高频RFID标签的调制器及其控制方法，其通过检测信号强弱来接入调制器的调制电容的大小以达到自适应调节能量反射系数，实现了大信号条件下返回信号功率优于固定电容调制时的返回信号功率的目的，避免了大信号条件时反而接收困难的问题。为达上述及其它目的，本专利技术提出一种适用于超高频RFID标签的调制器，包括：比较器模块，用于在周期性使能信号(EN)的控制下将与整流器输出相关的输入电压(Vinput)分别与N个参考电压进行比较得到N个数字输出(Vo1、Vo2…VoN)；锁存器模块，用于在该周期性使能信号(EN)的控制下将该比较器模块的N个数字输出(Vo1、Vo2…VoN)分别采样，并在该周期性使能信号(EN)无效后保持该锁存器模块的N个输出(VL1、VL2…VLN)至标签掉电或至下一使能信号有效；选择模块，用于在调制控制信号(Mod_EN)的控制下将该锁存器模块的N个输出(VL1、VL2…VLN)选择性向电容阵列输出N个控制信号(CT1、CT2…CTN)；电容阵列，用于在该选择模块输出的N个控制信号(CT1、CT2…CTN)和该调制控制信号(Mod_EN)的控制下开启或关闭对应开关管以选择不同的电容实现不同的能量反射系数。进一步地，该比较器模块包括N个比较器，N个参考电压分别连接该N个比较器的反相输入端，与整流器输出相关的输入电压(Vinput)连接至该N个比较器的同相输入端，该周期性使能信号(EN)连接该N个比较器的控制端。进一步地，该锁存器模块包括N个锁存器，该N个锁存器的输入端分别连接至该N个比较器的输出端，该N个锁存器的时钟输入端连接该周期性使能信号(EN)。进一步地，该选择模块包括N个二输入与门，该N个二输入与门的一输入端分别连接该N个锁存器的输出端，该N个二输入与门的另一输入端连接该调制控制信号(Mod_EN)，该N个二输入与门的输出端连接至该电容阵列。进一步地，该电容阵列包括N+1个电容(C0，C1…CN)以及N+1个NMOS开关管，一NMOS开关管栅极接至该调制控制信号(Mod_EN)，另N个NMOS开关管栅极分别连接至该N个二输入与门的输出端，该N+1个NMOS开关管源极接地，漏极分别接N+1个电容的一端，该N+1个电容的另一端均连接至超高频载波输入端。进一步地，当该标签芯片上电后，且在该周期性使能信号(EN)有效时间内，该比较器模块根据比较输出的结果决定该调制器工作时是选择电容C0、C0+C1或者是C0+C1+…+CK，K＝1……N。进一步地，假设N个参考电压分别为Vref1、Vref2与VrefK，K＝1……N，且Vref(K-1)<VrefK，K＝2……N，若输入电压(Vinput)<Vref1，当该调制控制信号(Mod_EN)为高时，则该调制器电容只选取电容C0。进一步地，若Vref(K-1)<Vinput<VrefK，当调制控制信号(Mod_EN)为高时，该调制器电容选取电容C0+C1+C2+……+C(K-1)。进一步地，若Vinput>VrefN，当该调制控制信号(Mod_EN)为高时，该调制器电容选取电容C0+C1+C2+……+C(N)。为达到上述目的，本专利技术还提供一种适用于超高频RFID标签的调制器的控制方法，包括如下步骤：步骤一，利用比较器模块在周期性使能信号(EN)的控制下将与整流器输出相关的输入电压分别与N个参考电压进行比较得到N个数字输出(Vo1、Vo2…VoN)；步骤二，利用锁存器模块在该周期性使能信号(EN)的控制下将该比较器模块的N个数字输出(Vo1、Vo2…VoN)分别采样并在该周期性使能信号(EN)无效后保持锁存器的N个输出VL1、VL2…VLN至标签掉电或至下一使能信号有效；步骤三，利用选择模块在调制控制信号(Mod_EN)的控制下将该锁存器模块的N个输出(VL1、VL2…VLN)选择性向电容阵列输出至少N个控制信号(CT1、CT2…CTN)；步骤四，由该电容阵列在N个控制信号(CT1、CT2…CTN)和该调制控制信号(Mod_EN)的控制下开启或关闭对应开关管以选择不同的电容实现不同的能量反射系数。与现有技术相比，本专利技术一种适用于超高频RFID标签的调制器及其控制方法通过检测信号强弱来改变接入调制器的调制电容的大小以达到自适应调节能量反射系数，实现了大信号条件下返回信号功率优于固定电容调制时的返回信号功率的目的，避免了大信号条件时反而接收困难的问题。附图说明图1为本专利技术一种适用于超高频RFID标签的调制器之较佳实施例的结构示意图；图2为本专利技术一种适用于超高频RFID标签的调制器的控制方法的步骤流程图。图3为本专利技术一种适用于超高频RFID标签的调制器的控制方法之较佳实施例的步骤流程图具体实施方式以下通过特定的具体实例并结合附图说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本专利技术的其它优点与功效。本专利技术亦可通过其它不同的具体实例加以施行或应用，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于超高频RFID标签的调制器，包括：比较器模块，用于在周期性使能信号(EN)的控制下将与整流器输出相关的输入电压(Vinput)分别与N个参考电压进行比较得到N个数字输出(Vo1、Vo2…VoN)；锁存器模块，用于在该周期性使能信号(EN)的控制下将该比较器模块的N个数字输出(Vo1、Vo2…VoN)分别采样，并在该周期性使能信号(EN)无效后保持该锁存器模块的N个输出(VL1、VL2…VLN)至标签掉电或至下一使能信号有效；选择模块，用于在调制控制信号(Mod_EN)的控制下将该锁存器模块的N个输出(VL1、VL2…VLN)选择性向电容阵列输出N个控制信号(CT1、CT2…CTN)；电容阵列，用于在该选择模块输出的N个控制信号(CT1、CT2…CTN)和该调制控制信号(Mod_EN)的控制下开启或关闭对应开关管以选择不同的电容实现不同的能量反射系数。

【技术特征摘要】
1.一种适用于超高频RFID标签的调制器，包括：比较器模块，用于在周期性使能信号(EN)的控制下将与整流器输出相关的输入电压(Vinput)分别与N个参考电压进行比较得到N个数字输出(Vo1、Vo2…VoN)；锁存器模块，用于在该周期性使能信号(EN)的控制下将该比较器模块的N个数字输出(Vo1、Vo2…VoN)分别采样，并在该周期性使能信号(EN)无效后保持该锁存器模块的N个输出(VL1、VL2…VLN)至标签掉电或至下一使能信号有效；选择模块，用于在调制控制信号(Mod_EN)的控制下将该锁存器模块的N个输出(VL1、VL2…VLN)选择性向电容阵列输出N个控制信号(CT1、CT2…CTN)；电容阵列，用于在该选择模块输出的N个控制信号(CT1、CT2…CTN)和该调制控制信号(Mod_EN)的控制下开启或关闭对应开关管以选择不同的电容实现不同的能量反射系数。2.如权利要求1所述的一种适用于超高频RFID标签的调制器，其特征在于：该比较器模块包括N个比较器，N个参考电压分别连接该N个比较器的反相输入端，与整流器输出相关的输入电压(Vinput)连接至该N个比较器的同相输入端，该周期性使能信号(EN)连接该N个比较器的控制端。3.如权利要求2所述的一种适用于超高频RFID标签的调制器，其特征在于：该锁存器模块包括N个锁存器，该N个锁存器的输入端分别连接至该N个比较器的输出端，该N个锁存器的时钟输入端连接该周期性使能信号(EN)。4.如权利要求3所述的一种适用于超高频RFID标签的调制器，其特征在于：该选择模块包括N个二输入与门，该N个二输入与门的一输入端分别连接该N个锁存器的输出端，该N个二输入与门的另一输入端连接该调制控制信号(Mod_EN)，该N个二输入与门的输出端连接至该电容阵列。5.如权利要求4所述的一种适用于超高频RFID标签的调制器，其特征在于：该电容阵列包括N+1个电容(C0，C1…CN)以及N+1个NMOS开关管，一NMOS开关管栅极接至该调制控制信号(Mod_EN)，另N个NMOS开关管栅极分别连接至该N个二输入与门的输出端，该N+1个NMOS开关管源极接地，漏极分别接N+1个电容的...

【专利技术属性】
技术研发人员：梅年松，张钊锋，
申请(专利权)人：中国科学院上海高等研究院，
类型：发明
国别省市：上海,31