【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】多用途RFID应答器及其读取系统
[0001]相关申请
[0002]本申请要求以下两项申请的优先权，其中每项申请均通过引用其完整内容并入本申请：i)“于2019年9月11日提交的美国申请号16/567，853；以及ii)于2020年5月27日提交的美国申请号16/885，085，作为美国专利申请号16/567，853的部分继续申请。
[0003]本专利技术总体上涉及无线通信系统，并且更具体地，涉及使用基于无源应答器的感应磁场耦合的射频识别(RFID)系统的RFID技术信息交换。
技术介绍
[0004]RFID技术采用射频(RF)无线通信链路和基于小型嵌入式集成电路的标记或电子应答器(“标签”)来创建一种允许物理对象被唯一地识别并跟踪其移动的系统。标签用作物品级的唯一“RF条形码”，其与读卡器设备(也被称为“询问器”或“读卡器”)进行通信，而无需对对象进行视线扫描或分离。“读取”标签的动作是指RFID读卡器设备电子器件将询问消息传输到近距离放置的一个或多个标签，并接收反回的一个或多个响应信号。
[000...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种无源RFID标签，包括：(a)平面多匝环形天线，用于经由来自询问器的磁场的无线感应耦合而使所述无源RFID标签通电；以及(b)集成电路，包括：i.存储了唯一标签标识符的存储器；ii.与所述平面多匝环形天线操作耦合的调制器；iii.与所述平面多匝环形天线操作耦合的解调器；iv.与所述解调器操作耦合的检测器，并且所述检测器被配置为确定询问信号的通信协议；以及v.与所述检测器操作耦合的控制器，所述控制器被配置为在第一操作模式和第二操作模式下操作所述无源RFID标签；其中，所述第一操作模式使所述无源RFID标签能够经由所述平面多匝环形天线利用具有第一频率的第一载波信号而与使用第一通信协议的第一询问器进行通信；其中，所述第二操作模式使所述无源RFID标签能够经由所述平面多匝环形天线利用具有第二频率的第二载波信号而与使用第二通信协议的第二询问器进行通信；其中，所述第一频率与所述第二频率实质相同；其中，所述第二通信协议是具有通信范围大于所述第一通信协议的通信范围的无命令异步协议；并且其中，所述控制器使能经由随机延迟重发方案将所述唯一标签标识符传输到所述第二询问器。2.根据权利要求1所述的无源RFID标签，其中，所述第一频率为HF频率。3.根据权利要求2所述的无源RFID标签，其中，所述第一频率约为13.56MHz。4.根据权利要求3所述的无源RFID标签，其中，所述第一通信协议是NFC类型的协议。5.根据权利要求1所述的无源RFID标签，其中，所述第一通信协议是短通信范围的命令和控制协议。6.根据权利要求1所述的无源RFID标签，其中，所述随机延迟重发方案包括以约0.2％到约4％之间的平均占空比以伪随机方式来重复性地传输所述唯一标签标识符。7.根据权利要求1所述的无源RFID标签，其中，所述随机延迟重发方案包括以约64Kbits/sec和256Kbits/sec之间的数据速率以伪随机方式来重复性地传输所述唯一标签标识符。8.根据权利要求1所述的无源RFID标签，其中，所述唯一标签标识符的所述传输包括使用脉冲位置编码技术编码的数据。9.根据权利要求1所述的无源RFID标签，其中，所述第一操作模式是默认操作模式，并且其中所述控制器被配置为在所述检测器检测到触发器时从所述默认操作模式切换到所述第二操作模式。10.根据权利要求9所述的无源RFID标签，其中，所述第二载波信号是连续波载波信号，并且其中所述触发器是大于预定阈值的磁场激励的水平。11.根据权利要求9所述的无源RFID标签，其中，所述第二载波信号是连续波载波信号，并且其中所述触发器是以下之一：(a)所述第二连续波载波信号中的短中断和(b)所述第二
连续波载波信号中的调制倾角。12.根据权利要求9所述的无源RFID标签，其中，所述控制器被配置为使能所述无源RFID标签在所述第二操作模式下保持预定时间段，其中所述预定时间段从包括临时持续时间和永久持续时间的时间段群组中被选择。13.根据权利要求1所述的无源RFID标签，其中，所述唯一标签标识符在所述无源RFID标签的制造期间被硬编码到所述存储器中。14.根据权利要求1所述的无源RFID标签，其中，所述存储器包括金属掩模、激光熔丝和一次性可编程反熔丝只读存储器中的至少一个。15.一种使用无源RFID标签的方法，包括以下步骤：(a)提供所述无源RFID标签，其包括：(i)平面多匝环形天线；以及(ii)集成电路，包括：存储了唯一标签标识符的存储器；与所述平面多匝环形天线操作耦合的调制器；与所述平面多匝环形天线操作耦合的解调器；与所述解调器操作耦合的检测器；以及与所述检测器操作耦合的控制器，所述控制器被配置为在第一操作模式和第二操作模式下操作所述无源RFID标签；其中，所述第一操作模式使所述无源RFID标签能够经由所述平面多匝环形天线利用具有第一频率的第一载波信号而与使用第一通信协议的第一询问器进行通信；其中，所述第二操作模式使所述无源RFID标签能够经由所述平面多匝环形天线利用具有第二频率的第二载波信号而与使用第二通信协议的第二询问器进行通信；其中，所述第一频率与所述第二频率实质相同；以及其中，所述第二通信协议是具有通信范围大于所述第一通信协议的通信范围的无命令异步协议；(b)向所述无源RFID标签传输询问信号；(c)使用所述平面多环天线以无线方式感应耦合所述询问信号的磁场来为所述无源RFID标签通电；(d)使用所述检测器确定所述询问信号的通信协议，其中所确定的通信协议是所述第一通信协议和所述第二通信协议之一，(e)使用所述控制器在与所确定的通信协议相对应的操作模式下对所述无源RFID标签进行操作，其中所述操作模式是所述第一操作模式和所述第二操作模式之一；以及(f)响应于所述询问信号，使用所确定的通信协议经由所述多匝环形天线无线地传送所述标签标识符，其中，如果所确定的通信协议是所述第二通信协议，则响应于所述询问信号无线地传送所述标签标识符包括：经由随机延迟重发方案传输所述唯一标签标识符。16.根据权利要求15所述的方法，其中，所确定的通信协议是具有在HF频率范围内的所述第一载波频率的所述第一通信协议。17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述第一载波频率为约13.56MHz。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述第一通信协议是NFC类型的协议。19.根据权利要求15所述的方法，其中，所述随机延迟重发方案包括以约0.2％到约4％之间的平均占空比以伪随机方式来重复性地传输所述唯一标签标识符。20.根据权利要求15所述的方法，其中，所述随机延迟重发方案包括以约64kbits/sec和256kbits/sec之间的数据速率以伪随机方式来重复性地传输所述唯一标签标识符。21.根据权利要求15所述的方法，还包括使用脉冲位置编码技术对所述唯一标签标识符进行编码的步骤。22.根据权利要求15所述的方法，其中，所述第一操作模式是默认操作模式，并且其中所述控制器在所述检测器检测到触发器时，将所述无源RFID标签从所述默认操作模式切换到所述第二操作模式。23.根据权利要求22所述的方法，其中，所述第二载波信号是连续波载波信号，并且其中所述检测器检测到触发器的步骤包括检测大于预定阈值的所述询问信号的磁场水平。24.根据权利要求22所述的方法，其中，所述第二载波信号是连续波载波信号，并且其中所述触发器是以下之一：(a)所述第二连续波载波信号中的短中断和(b)所述第二载波信号中的调制倾角。25.根据权利要求22所述的方法，还包括将所述无源RFID标签在所述第二操作模式下维持预定时间段，其中所述预定时间段从包括临时持续时间和永久持续时间的时间段群组中选择。26.根据权利要求15所述的方法，其中，所述唯一标签标识符在所述无源RFID标签的制造期间被硬编码到所述存储器中。27.根据权利要求15所述的方法，其中，所述存储器包括金属掩模、激光熔丝和一次性可编程反熔丝只读存储器中的至少一个。28.一种RFID系统，包括：(a)无源RFID标签，包括：(i)平面多匝环形天线，用于经由磁场的无线感应耦合使所述无源RFID标签通电；以及(ii)集成电路，包括：存储了唯一标签标识符的存储器；与所述平面多匝环形天线操作耦合的调制器；与所述平面多匝环形天线操作耦合的解调器；与所述解调器操作耦合的检测器，并且所述检测器被配置为确定询问信号的通信协议；与所述检测器操作耦合的控制器，所述控制器被配置为在第一操作模式和第二操作模式下操作所述无源RFID标签；其中，所述第一操作模式使所述无源RFID标签能够经由所述平面多匝环形天线使用利用具有第一频率的第一载波信号的第一通信协议进行通信；其中，所述第二操作模式使所述无源RFID标签能够经由所述平面多匝环形天线使用利用具有第二频率的第二载波信号的第二通信协议进行通信；其中，所述第一频率与所述第二频率实质相同；以及其中，所述第二通信协议是具有通信范围大于所述第一通信协议的通信范围的无命令
异步协议；(b)第一询问器，用于使用所述第二通信协议与所述无源RFID标签进行通信，其中，所述无源RFID标签的所述控制器使能经由随机延迟重发方案将所述唯一标签标识符传输到所述第一询问器。29.根据权利要求28所述的RFID系统，其中，所述第一询问器的所述第二通信协议使能在HF频率范围内进行通信。30.根据权利要求29所述的RFID系统，其中，所述第二通信协议使能以约13.56MHz的频率进行通信。31.根据权利要求30所述的RFID系统，其中，所述第一通信协议是NFC类型的协议。32.根据权利要求28所述的RFID系统，其中，所述第一通信协议是短通信范围的命令和控制协议。33.根据权利要求28所述的RFID系统，其中，所述随机延迟重发方案包括以约0.2％到约4％之间的平均占空比以伪随机方式来重复性地传输所述唯一标签标识符。34.根据权利要求28所述的RFID系统，其中，所述随机延迟重发方案包括以约64kbits/sec和256kbits/sec之间的数据速率以伪随机方式来重复性地传输所述唯一标签标识符。35.根据权利要求28所述的RFID系统，其中，所述唯一标签标识符的所述传输包括使用脉冲位置编码技术编码的数据。36.根据权利要求28所述的RFID系统，其中，所述第一询问器被配置为在全自动应用中使用。37.根据权利要求28所述的系统，其中，所述第一操作模式是默认操作模式，并且其中所述控制器被配置为在所述检测器检测到来自所述第一询问器的触发器时从所述默认操作模式切换到所述第二操作模式。38.根据权利要求37所述的RFID系统，其中，所述第二载波信号是连续波载波信号，并且其中所述触发器是大于预定阈值的所述磁场激励水平。39.根据权利要求37所述的RFID系统，其中，所述第二载波信号是连续波载波信号，并且其中所述触发器是以下之一：(a)所述第二连续波载波信号中的短中断和(b)所述第二连续波载波信号中的调制倾角。40.根据权利要求37所述的RFID系统，其中，所述控制器被配置为使所述无源RFID标签在所述第二操作模式下保持预定时间段，其中所述预定时间段从包含临时持续时间和永久持续时间的时间段群组中选择。41.根据权利要求28所述的RFID系统，其中，所述唯一标签标识符在所述无源RFID标签的制造期间被硬编码到所述存储器中。42.根据权利要求28所述的RFID系统，其中，所述存储器包括金属掩模、激光熔丝和一次性可编程反熔丝只读存储器中的至少一个。43.根据权利要求28所述的RFID系统，其中，所述第一询问器是包括定向天线的便携式手持询问器，其中所述定向天线包括缠绕在磁导率Mu处于约40到250范围的铁氧体磁棒芯周围的螺线管线圈。44.根据权利要求43所述的RFID系统，其中，所述铁氧体磁棒是具有直径D和长度L的圆柱体，并且其中所述直径D和长度L中的至少一个被增加，以允许所述定向天线生成远离所
述铁氧体磁棒的至少约0.15安培/米的磁场。45.根据权利要求28所述的RFID系统，其中，所述第一询问器包括：(a)具有电感值L的磁芯螺线管环形天线；以及(b)与所述磁芯螺线管环形天线串联的匹配网络，所述匹配网络具有有效电容值C，其中，所述第一询问器的所述第二通信协议的所述第二载波信号是HF频率范围内的连续波载波信号，并且其中，所述匹配网络和所述磁芯螺线管环形天线形成了具有实质上等于所述第二频率的谐振频率的电路。46.根据权利要求28所述的RFID系统，还包括第二询问器，用于使用所述第一通信协议与所述无源RFID标签进行通信，其中所述第一通信协议为命令和控制协议。47.根据权利要求46所述的RFID系统，其中，所述第一通信协议的所述第一载波信号的所述第一频率为约13.56MHz，并且其中所述第一通信协议是NFC类型的协议。48.一种无源RFID标签，包括：(a)天线，用于经由来自询问器的磁场的无线感应耦合使所述无源RFID标签通电；以及(b)集成电路，包括：i.存储了唯一标签标识符的存储器；ii.与所述天线操作耦合的调制器；iii.与所述天线操作耦合的解调器；iv.与所述解调器操作耦合的检测器，并且所述检测器被配置为确定询问信号的通信协议；以及v.与所述检测器操作耦合的控制器，所述控制器被配置为在第一操作模式和第二操作模式下操作所述无源RFID标签；其中，所述第一操作模式使所述无源RFID标签能够经由所述天线利用具有第一频率的第一载波信号而与使用第一通信协议的第一询问器进行通信；其中，所述第二操作模式使所述无源RFID标签能够经由所述天线利用具有第二频率的第二载波信号而与使用第二通信协议的第二询问器进行通信；其中，所述第一操作模式是默认操作模式；其中，所述控制器被配置成在所述检测器检测到触发器时从所述默认操作模式切换到所述第二操作模式；其中，所述控制器被配置为使所述无源RFID标签在所述第二操作模式下保持预定时间段，其中所述预定时间段从包括临时持续时间和永久持续时间的时间段群组中选择；并且其中，所述第一频率与所述第二频率实质相同。49.根据权利要求48所述的无源RFID标签，其中，所述第一频率为HF频率。50.根据权利要求49所述的无源RFID标签，其中，所述第一频率为约13.56MHz。51...
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