用于优化RFID标签设计和实现的方法技术

本发明专利技术提供了一种确定ＲＦＩＤ标签的最优范围、成本和数据速率（１０１２）的方法，其中首先选择频率（１００２）和范围、成本、数据速率和工作电压（１００６）。基于这些选择，计算最佳数据速率（１００６），随后计算最佳范围（１００８）。对各个成本重复步骤（１００６）和（１００８）（１０１０），以确定最佳范围、成本和数据速率（１０１２）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般的涉及射频标识系统的领域，以及更具体地，涉及用于优化RFID标签的设计和实现的方法。
技术介绍
无源RFID标签是主要被利用于流水线物流和制造过程的高可靠的无电池的电子装置。无源RFID标签可以附着到远程或移动中的物理物体，以及提供几十比特的唯一的可纠错的标识。较高性能的RFID标签还包括可重写的电子存储器和环境转换。例如，工业轮胎中的压力RFID标签自动中继简档到触发维护的中央服务器，因此改进性能、可靠性、和减小替换成本。较简单的标识RFID标签发射与在运输中的物体(例如一货架货物或一盒昂贵的花卉)相关联的唯一的标识。在典型的RFID系统中，RFID标签(也称为转发器)位于要被跟踪的物体上。RFID读取器(也称为询问器)典型地包含射频(RF)收发机，当它被触发时向RFID标签发射射频信号(询问)。在典型的实施例中，RF信号(也称为载波信号)开始时提供电压到RFID标签的天线线圈。接收的电压在RFID标签中被整流，用来给RFID标签供电。在示例性实施例中，RFID读取器使用幅度调制(或AM调制)来调制载波信号，以发射数据(诸如对于RFID标签请求其提供诸如RFID标签的识别号那样的信息)到RFID标签。RFID标签通过调制载波信号和把调制的信号散射回RFID读取器而作为应答。标签可以或者是可连续地或周期地发射的有源标签，或者是响应于询问发射的无源标签。有源标签典型地由电源供电。无源标签典型地通过由读取器生成的电场或机械场不接触地被供电。当使用RFID系统时，可以对于给定的用途考虑选择RFID标签。典型地，RFID标签的用户试图优化诸如标签的范围(在可进行通信的RFID读取器与RFID标签之间的最大距离)、标签的数据速率和标签的成本那样的RFID标签的特性。然而，在这些参数与要被优化的其它参数之间有复杂的关系。作为例子，图1显示在优化框架内参数的依赖性。在这个例子中，数据速率102、范围104和成本106是要被优化的和出现在优化三角形的顶点处的参数。正如在图1上可以看到的，这些参数依赖于其它因素。例如，范围104依赖于带宽、边带构成、发射功率、所使用的波长、天线增益、失谐灵敏度、逻辑功率(logic power)、标签中稳压器和整流器的效率。这些参数的某些参数被规定所约束。例如，不同的国家允许RFID系统工作在不同的频率范围和不同的功率电平。某些参数取决于所使用的半导体制造技术。例如，工作电压取决于半导体制造技术，正如RFID标签的集成电路的电容值和门密度。类似地，成本106和数据速率102也受不同的参数影响，如图1所示，这些参数又受规定、工作环境和半导体制造技术影响。所以，希望研制一种用于无源RFID标签的、使关键参数依赖性相联系的工作模型和研制一种用于优化RFID标签的设计和实现的方法。
技术实现思路
在本专利技术的一个实施例中，提供了一种优化用于在RFID系统中与RFID读取器一起使用的RFID标签的设计参数的方法。在该方法中，选择RFID标签将要使用的期望的频段。另外，选择对于RFID标签的最大可按受的成本、对于RFID标签的最大可接受的数据范围、和对于RFID标签的最小工作电压。对于给定的成本，通过改变由RFID读取器生成的询问信号的载波调制周期和RFID标签的天线电容而计算最佳数据速率。接着，通过使用最佳数据速率计算对于给定的工作电压的最佳的范围。附图说明此后结合以下的附图描述本专利技术，其中相同的标号表示相同的单元，以及图1显示RFID标签的参数及其依赖性；图2显示列出在示例性公式中使用的变量的表；图3显示示例性RFID标签；图4显示说明按照本专利技术的教导的RFID标签的贮存电容的能量积累的曲线图；图5a显示说明在最小工作电压与范围之间的关系的曲线图；图5b显示说明在IC成本与范围之间的关系的曲线图；图6显示说明对于不同的IC设计和不同的确定的速率，数据和范围之间的关系的曲线图；图7显示说明在集成电路功率要求与电源电压要求之间的关系的曲线图；图8显示说明在RFID标签的范围与载波调制和阈值电压之间的关系的曲线图；图9显示优化过程的曲线图；图10显示说明按照本专利技术的实施例的、用于优化RFID标签设计的示例性方法的流程图；以及图11显示说明用于计算最佳数据速率的示例性方法的流程图。具体实施例方式本专利技术的以下的详细说明事实上仅仅是示例性的，不打算用来限制本专利技术或本专利技术的应用和使用。而且，不打算受本专利技术的前面的背景中给出的理论或本专利技术以下的详细说明限制。在一个示例性实施例中，本专利技术一种用于优化RFID标签的选择的方法。为了优化RFID标签的选择，一系列推导的公式中给出RFID标签参数之间的关系。各种不同的公式说明在优化某些参数时进行的折衷。重要的参数和变量，以及在以下的公式的推导中使用的某些变量的示例性数值被列在图2的表中。虽然以下的图和例子讨论无源RFID标签的优化，但这些概念可应用于半无源标签和有源标签以及其它模拟传感器。这些关系可以在以下的公式中被说明。一开始，注意到由天线子系统在远场的接收的功率Pr被给出为Pr=(λ4π)21r2Psψr]]>公式(1)其中λ是载波信号的波长，r是在载波信号源与天线子系统之间的距离，ψr是接收天线的增益以及Ps是发射功率。发射功率Ps包括发射天线的功率增益。接收天线功率增益是接收天线方向性与功率传送电路的阻抗匹配效率的乘积。匹配电路效率γr是从天线阻抗匹配电路的电压驻波比(VSWR)得出的，其中γr=4(VSWR)2]]>公式(2)以上是基于自由空间远区RF传播的相对简单的模型。以上的远区模型没有考虑由关于RF传输的不同的国家和地区设置的各种不同的规定要求。这种模型也没有考虑半导体制造参数，诸如在半导体设计中固有的限制。所以，需要更加严格的模型来说明用于满足性能和成本目标的各种不同的设计参数的折衷和优化。为了开始更加严格的模型的推导，在图3上显示典型的无源RFID标签的功率获取和调节电路300的示例性模型。电路300包括被耦合到匹配电路304的RFID天线302，匹配电路304包括谐振电路306。匹配电路304被耦合到IC 308，IC 308包括整流电路310、调节电路312、和逻辑电路314。整流电路310包括贮存电容器Cp和箝位二极管316。电路300的各种不同的部件和设计对于本领域技术人员是已知的，以及是在市面上可买到的。在运行时，由RFID标签的天线302获取的功率被转换成电流Iant，该电流流过天线302的有效辐射电阻、寄生电阻、和电抗分量。匹配电路304变换源阻抗，以便与负载阻抗匹配达到最大功率传送。天线阻抗和阻抗匹配电路的组合可以建模为集中式并联RLC谐振电路306，如图3所示。RLC谐振电路306具有带通滤波器响应。无损耗电抗元件可以忽略以及功耗元件被表征为每个载频的单个电阻分量Rm。对于在合成的带通响应中的每个窄带谐振槽，电阻分量Rm直接涉及到它的相关的合成Q因子。Q因子，或品质因子，规定谐振电路在它的谐振频带中对功率吸收得如何好。接收的功率被传送到IC 308。能量贮存电容器Cp经由整流电路310接收来自匹配电路302的功率。开关311和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于优化在ＲＦＩＤ系统中与ＲＦＩＤ读取器一起使用的ＲＦＩＤ标签的设计参数的方法，所述方法包括以下步骤：选择所述ＲＦＩＤ标签将要在其中使用的期望的频段；选择所述ＲＦＩＤ标签与所述ＲＦＩＤ读取器之间的可接受的最小距离；选择对于所述ＲＦＩＤ标签的最大可接受的成本和对于所述ＲＦＩＤ标签的最小可接受的数据速率；选择对于所述ＲＦＩＤ标签的最小工作电压；通过改变由所述ＲＦＩＤ读取器生成的询问信号的载波调制周期和所述ＲＦＩＤ标签的天线电容而计算最佳数据速率；以及对于给定的工作电压和所述计算的最佳数据速率，计算最佳距离。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：拉杰布里奇拉尔，
申请(专利权)人：赛宝技术公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]