芯片与天线分离复用的电子标签阵列及系统、实现方法技术方案

本发明专利技术公开一种芯片与天线分离复用的电子标签阵列及系统、实现方法，系统包括：芯片与天线分离式电子标签阵列，读写器，读写器上位系统。阵列包括：标签芯片、连接开关，天线馈线、标签天线、读写器天线、读写器模块。方法将电子标签中的标签芯片与标签天线分离，用两个或两个以上标签芯片复用同一个标签天线，每个芯片分别存储不同的ＩＤ号，通过连接开关使被选择的标签芯片与标签天线连通，构成独立工作的电子标签系统，并与读写器及读写器上位系统通讯。本发明专利技术使用多个标签芯片复用同一标签天线，达到快速提取被选择芯片中存储的唯一编码的目的，解决多电子标签之间的信号干扰问题，适用于多电子标签组成阵列时监控状态信息的应用场合。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于自动识别领域，主要涉及一种多个电子标签芯片复用一 个天线的电子标签阵列。
技术介绍
射频识别(RFID)技术是一种基于射频原理实现的非接触式自动识 别技术。最基本的RFID系统由以下几部分组成电子标签、读"器和读写器上位系统。RFID系统的工作原理如下读写器通过发射天线散射一定频率的射频信号，电子标签进入发射天线工作区域时，感应该射频信号产生感应电流，并从中提取能量激活本身电路；处于激活状态的 电子标签通过标签内置的发送天线返回带其自身编码等需发送的信息 的载波信号作为应答信号；系统接收天线接收电子标签返回的载波信 号，经天线调节器传回给读写器；读写器解调和解码接收到的信号后传 送到后台主系统过滤及认证；主系统接收读写器传来的信息根据逻辑运 算判断该电子标签的合法性，并根据不同设定作相应处理或发出指令信 号控制执行机构动作。RFID系统中的电子标签由标签芯片和标签天线或线圈组成，通过 电感耦合或电磁反向散射原理与读写器进行通讯。标签芯片一般包含射 频前端、模拟前端、数字基带和存储器单元等模块。其中，射频前端模 块主要用于对射频信号进行整流和反射调制；模拟前端模块主要用于产 生芯片内所需的基准电源和系统时钟，进行上电复位等；数字基带模块 主要用于对数字信号进行编码解编码以及进行防碰撞协议的处理等；存 储器单元模块用于信息存储。标签天线的作用是以电磁波形式把无线电 收发机的射频信号功率接收或辐射，是标签与读写器之间传输数据的发射、接收装置。当标签进入读写器的作用区域，可以根据通讯协议从存 储器中读/写信息，微控制器还可以进一步加入诸如密码或防碰撞算法等复杂功能。某些有源电子标签中还集成了 MEMS传感器等扩展单元。传统的电子标签中，标签芯片与标签天线一一对应。这种结构有助 于电子标签粘贴于单件物品时可以对每件单品进行识别，被广泛应用于 物流供应链管理领域。但在另一种应用场合，如将电子标签的唯一编码 与地理坐标一一对应进行定位，则需要同时使用大量的标签。多个电子 标签同时工作会造成相互之间的电磁信号千扰，尽管可以通过频分多路 (FDMA)和时分多路(TDMA)等方式实现多标签的批量读取，但是这对 电子标签和读写器的设计提出了更高的要求，而且在这类应用中也不需 要同时读取多个标签的信息。从前面所述的电子标签工作原理中可以看到，电子标签中的天线结 构具有共性，多个标签芯片通过复用标签天线可以保证任意标签芯片独
技术实现思路
现有技术多个电子标签同时工作会造成相互之间的电磁信号干扰， 为了解决现有技术的问题，本专利技术的目的是通过合理的天线设计，不 仅可以降低多标签阵列应用时的部署成本，还可以通过简单的切换和 选择，使信息在多个状态间切换，从而提高能量利用效率，提高系统 性能，为此，本专利技术提出一种芯片与天线分离复用的电子标签阵列的 结构、系统、实现方法，适用于多电子标签组成阵列时监控状态信息 的应用场合。为了实现本专利技术的目的，本专利技术的一方面，是提出芯片与天线分离复用的电子标签的实现方法，通过如下步骤实现步骤A:将电子标签中的标签芯片与标签天线分离；步骤B:使用两个或两个以上标签芯片复用同一个标签天线步骤C:将芯片组中的每个芯片分别存储不同的ID号；步骤D:使被选择的标签芯片与标签天线连通，构成独立工作的电子标签系统；步骤E:与读写器及读写器上位系统通讯。为了实现本专利技术的目的，本专利技术的另一方面，是提供芯片与天线分离复用的电子标签阵列，技术方案如下由标签芯片、标签天线组成，还包括天线馈线和连接开关，其中标 签天线引出两根或两根以上天线馈线，每根天线馈线分别与一个连接幵 关相连，连接开关与标签芯片相连。如前所述的芯片与天线分离复用的电子标签阵列，其标签芯片为两 个或两个以上的相同工作频率的芯片，每个芯片存储一个唯一的编码并 具有两个外接触点。如前所述的芯片与天线分离复用的电子标签阵列，其标签天线的阻 抗等于天线馈线与连接开关的组合特性阻抗。如前所述的芯片与天线分离复用的电子标签阵列，其标签芯片与标 签天线是采用非接触式，通过馈线和连接开关的闭合、打开操作实现对 应的标签芯片与标签天线的连通和断开。如前所述的芯片与天线分离复用的电子标签阵列，其标签天线引出 的天线馈线数量与标签芯片数量相等，每根馈线通过连接开关分别与一 个标签芯片相连。如前所述的芯片与天线分离复用的电子标签阵列，其在正常工作状 态下，仅有一个连接开关闭合，相应的标签芯片与标签天线连通，构成 一个完整的电子标签回路，其它的芯片不工作；当有两个或两个以上的 开关同时闭合时，电子标签阵列不工作。如前所述的芯片与天线分离复用的电子标签阵列，其连接开关通过 普通的开关电路触发，或通过连接开关材料的物理性质触发，用于实现 对标签芯片选择的手动和自动控制。连接开关利用材料的热胀冷缩原理 触发。为了实现本专利技术的目的，本专利技术第三方面，是提供利用芯片与天线 分离复用的电子标签的实现的系统，由芯片与天线分离式电子标签阵 列、读写器和读写器上位系统组成。芯片与天线分离式电子标签阵列与 读写器是非接触的连接，它们之间通过射频信号传递信息；读写器与读写器上位系统连接在一起，完成数据处理工作。本专利技术的优点及有益效果采用分离式电子标签设计的核心思想在 于标签芯片与标签天线的分离，以及多个标签芯片对单个标签天线的复用。其优点在于不同芯片中存储的信息能够分别对应不同的状态，当某 一状态所需的条件达到时，可以手动改变分离式电子标签的开关状态， 或通过传感器自动触发相应的开关，从而方便快速地改变分离式电子标 签在工作中所发出的信息，避免了复杂的读写器和上位系统操作。 与传统电子标签相比，分离式电子标签具有以下特点a. 每个电子标签可以储存多组信息，信息组数量由集成在电子 标签中的芯片数量决定；b. 用户可以通过开关设置状态决定电子标签在工作中所发出的^自.I 口 'S、；c. 当所有开关都打开时，电子标签停止工作。d. 用传感器开关等元件代替按键式开关时，可实现对分离式电 子标签的自动控制。分离式电子标签除了传统电子标签的基本功能外，还可以作为一种 无线控制终端应用于厂矿、家庭等环境，也可作为一种无线传感器应用 于对信息的自动采集系统。本专利技术使用多个标签芯片复用同一标签天线，可以达到快速提取被 选择芯片中存储的唯一编码的目的，并解决多电子标签之间的信号干扰 问题。附图说明图1为芯片与天线分离复用的电子标签阵列系统结构总体示意图。 图2和图3分别为本专利技术两种不同类型的结构设计示意图。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术加以详细说明，应指出的是，所描述的实 施例仅旨在便于对本专利技术的理解，而对其不起任何限定作用。结合说明书附图对芯片与天线分离复用的电子标签阵列有一个更 加清楚的整体认识。附图1中各部分分别为芯片一天线分离式电子标签阵列1，读写器2，读写器上位系统3，标签芯片4，连接开关5，天线馈线6，标签天线7， 读写器天线8，读写器模块9，带有标签芯片的开关单元IO。其中标签芯片4可以是市场上任一种RFID标签用芯片，连接幵关 5可以是普通的开关电路，也可以是利用材料热胀冷缩等物理性质触发 的开关，标签天线7是与标签芯片4匹配的天线电路，且标签天线7的 阻抗等于连接开关5与天线馈线本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用芯片与天线分离复用的电子标签的实现的系统，其特征在于：由芯片与天线分离式电子标签阵列、读写器和读写器上位系统组成，芯片与天线分离式电子标签阵列与读写器是非接触的连接，它们之间通过射频信号传递信息；读写器与读写器上位系统连接在一起，完成数据处理工作。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘禹，赵健，李秀萍，马良俊，
申请(专利权)人：中国科学院自动化研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]