一种半有源射频识别标签及其实现方法技术

本发明专利技术公开了一种半有源射频识别标签及其实现方法，标签包括：整流稳压模块，将射频信号转换为稳压直流并输出Vdect；电压控制选择模块，根据Vdect与n个阈值电压的比较决定可控信号放大器模块的工作模式与供电电压；可控信号放大器模块，于Vdect高于第i-1个阈值电压且低于第i个阈值电压时启动前n-i+1个增益级，第i-1个增益级在Vdect低于第i个但高于第i-1个阈值电压时芯片部分用电池供电，在Vdect高于第i个阈值电压时芯片用Vdect供电，当Vdect高于最高阈值时标签处于无源工作模式，可控信号放大器模块关闭；解调模块，将放大的射频信号经检波、低频放大、比较器处理为数字基带信号，本发明专利技术实现了一种功耗低、灵敏度高且有效延长无线通信距离的半有源标签。

【技术实现步骤摘要】
一种半有源射频识别标签及其实现方法
本专利技术涉及射频识别（RadioFrequencyIdentification，RFID）技术，特别是涉及一种高灵敏度、低功耗且通信距离长短可控的半有源射频识别标签及其实现方法。
技术介绍
射频识别（RadioFrequencyIdentification，RFID）标签的低功耗和通信距离是衡量标签性能的重要标准，目前主要通过电池辅佐的方法实现低功耗长距离通信。该方法以电池作为电路的能量源，对数字逻辑控制单元和模拟前端供电。标签对读写器的通信仍然采用反向散射调制方式实现，使得电池辅佐标签（半有源）对读写器的发射功率要求降低，即可以在读写器发射功率较低的情况下正常工作，延长了通信距离。该技术可使得标签有效实现长距离通信，但是由于通信技术的限制，上行通信的距离仍然不能满足人们的要求，例如在进行跟踪、大量的资产设备管理等情况下往往要求更远的通信距离。针对延长半有源标签通信距离的问题，目前已有单纯采用放大器放大反向散射信号的办法，该方法在一定程度上可以延长半有源标签的通信距离，但是这种方法的放大器始终工作在放大模式，对电池的消耗很大。并且采用两组天线，接收天线和发射天线单独工作，这种延长通信距离的方法有悖于RFID标签低功耗和低复杂度的初衷。另外一种具有长距离无线通信属性的标签是有源RFID标签，由于不以反向散射调制为通信手段，所以有源标签的通信距离最长，却功耗很大。
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半有源射频识别标签及其实现方法，可实现一种功耗低、灵敏度高，并且有效的延长无线通信距离的半有源RFID标签。为达上述及其它目的，本专利技术提出一种半有源射频识别标签，至少包括：天线，接收读写器发出的射频信号，并将射频振荡器模块输出的射频信号发送给读写器；整流稳压模块，连接该天线，以将该天线接收的射频输入信号转换为稳压直流并输出；电压控制选择模块，连接该整流稳压模块、电池以及可控信号放大器模块、解调模块、射频振荡器模块，以根据该整流稳压模块的输出电压与n个阈值电压的比较结果选择可控信号放大器模块的工作模式与芯片供电电压；可控信号放大器模块，包括n－1个增益级，连接该天线、整流稳压模块、电压控制选择模块以及解调模块，以于该整流稳压模块的输出电压高于第i-1个阈值电压且低于第i个阈值电压时启动该可控信号放大器模块的前n-i+1个增益级，该可控信号放大器模块的第i-1个增益级在该整流稳压模块的输出电压低于第i个阈值电压但高于第i-1个阈值电压时利用该电池供电，在该整流稳压模块的输出电压高于第i个阈值电压时利用该整流稳压模块的稳压直流输出电压供电，并以与该整流稳压模块的输出电压成反比的增益将天线接收的射频输入信号放大后输出至解调模块；解调模块，将该可控信号放大模块输出的射频信号经检波、放大和比较处理为数字基带信号；逻辑控制单元，利用有限状态机读取存储器内信息并输出基带信号；射频振荡器模块，由该逻辑控制单元输出的基带信号触发，输出射频信号通过天线发送给读写器。进一步地，该电压控制选择模块于Vdect<Vref1时关闭该可控信号放大器模块的所有增益级，当Vref1<=Vdect<Vref2时打开该可控信号放大器模块的所有增益级，当Vref(i-1)≤Vdect<Vref(i)时旁路该可控信号放大器模块的i－2个增益级，当Vref(n-1)≤Vdect<Vref(n)时旁路该可控信号放大器模块的n－2个增益级，当Vdect≥Vref(n)时旁路该可控信号放大器模块的全部n-1个增益级，其中Vdect为该整流稳压模块的输出电压，Vref1,Vref2,...,Vref(n)为n个阈值电压，Vref1<Vref2<...<Vref(n)。进一步地，该n个阈值电压包括第一阈值电压、第二阈值电压，该电压控制选择模块根据该整流稳压模块的输出电压与第一阈值电压、第二阈值电压的比较结果选择可控信号放大器模块的工作模式与供电电压，该可控信号放大器模块于该整流稳压模块的输出电压高于该第一阈值电压时启动。进一步地，该电压控制选择模块在该整流稳压模块的输出低于该第一阈值电压时关闭该可控信号放大器模块，标签处于离线状态，在该整流稳压模块的输出低于该第二阈值电压但高于该第一阈值电压时利用该电池供电，标签处于半有源工作模式，在该整流稳压模块的输出高于该第二阈值电压时芯片利用该整流稳压模块的输出电压供电，标签处于无源工作模式。进一步地，该电压控制选择模块包括第一比较器、第二比较器、与门以及选择模块，该第一比较器之同相输入端接该第二阈值电压，反相输入端接该整流稳压模块的输出，输出端连接该与门之一输入端，该第二比较器之反相输入端接该第一阈值电压，同相输入端接该整流稳压模块的输出，输出端输出放大器使能信号至该可控信号放大器模块，并连接该与门的另一输入端，该选择模块连接该整流稳压模块、该电池以及该与门的输出端，以在该与门输出的控制下选择该可控信号放大模块、解调模块、射频振荡器模块以及逻辑控制单元的供电电压。进一步地，当该与门输出为高时，该选择模块利用该电池给该可控信号放大器模块以及整个芯片电路供电；当该与门为低时，该选择模块利用该整流稳压模块的稳压直流输出给该可控信号放大器模块以及整个芯片电路供电，实现无源工作模式的切换。为达到上述目的，本专利技术还提供一种半有源射频识别标签的实现方法，包括如下步骤：步骤一，当读写器选择到该标签时，整流稳压模块将天线接收的读写器发出的射频信号转换成直流电源，并经稳压后输出；步骤二，电压控制选择模块根据该整流稳压模块的输出与n个阈值电压的比较结果选择可控信号放大器模块的工作模式与供电电压；步骤三，该可控信号放大器模块于该整流稳压模块的输出电压高于第i-1个阈值电压且低于第i个阈值电压时启动该可控信号放大器模块的前n-i+1个增益级，该可控信号放大器模块的第i-1个增益级在该整流稳压模块的输出电压低于第i个阈值电压但高于第i-1个阈值电压时利用该电池供电，在该整流稳压模块的输出电压高于第i个阈值电压时利用该整流稳压模块的输出电压供电，并以与该整流稳压模块的输出电压成反比的增益将天线接收的射频输入信号放大后输出至解调模块，由该解调模块将放大后的射频信号经检波放大和比较处理为数字基带信号；步骤四，逻辑控制单元利用有限状态机读取存储器内信息并输出基带信号，基带信号触发射频振荡器模块并输出射频信号通过天线发送给该读写器。进一步地，于步骤二中，该n个阈值电压包括第一阈值电压及第二阈值电压，该电压控制选择模块根据该整流稳压模块的输出与第一阈值电压、第二阈值电压的比较结果选择该可控信号放大器模块的工作模式与供电电压，于步骤三中，该可控信号放大器模块于该整流稳压模块的输出高于该第一阈值电压时启动。进一步地，于步骤二中，当该整流稳压模块的输出低于该第二阈值电压但高于该第一阈值电压时利用该电池给该可控信号放大器模块以及整个芯片电路供电，当该整流稳压模块的输出高于第二阈值电压时利用该整流稳压模块的输出给该可控信号放大器模块供电，以实现无源工作模式的切换。进一步地，于步骤二中，当该整流稳压模块的输出低于该第一阈值电压时关闭该可控信号放大器模块本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半有源射频识别标签，至少包括：天线，接收读写器发出的射频信号，并将射频振荡器模块输出的射频信号发送给读写器；整流稳压模块，连接该天线，以将该天线接收的射频输入信号转换为稳压直流并输出，该输出连接至电压控制选择模块；电压控制选择模块，连接该整流稳压模块、电池以及可控信号放大器模块、解调模块、射频振荡器模块，以根据该整流稳压模块的输出电压与n个阈值电压的比较结果选择可控信号放大器模块的工作模式与芯片各电路模块供电电压；可控信号放大器模块，包括n－1个增益级，连接该天线、整流稳压模块、电压控制选择模块以及解调模块，以于该整流稳压模块的输出电压高于第i-1个阈值电压且低于第i个阈值电压时启动该可控信号放大器模块的前n-i+1个增益级，该可控信号放大器模块的第i-1个增益级在该整流稳压模块的输出电压低于第i个阈值电压但高于第i-1个阈值电压时利用该电池供电，在该整流稳压模块的输出电压高于第i个阈值电压时利用该整流稳压模块的稳压直流输出电压供电，并以与该整流稳压模块的输出电压成反比的增益将天线接收的射频输入信号放大后输出至解调模块，其中，n为大于1的整数，i为2～n的整数；解调模块，将该可控信号放大模块输出的射频信号经检波、低频放大和比较处理为数字基带信号；逻辑控制单元，利用有限状态机读取存储器内信息并输出基带信号；射频振荡器模块，由该逻辑控制单元输出的基带信号触发，输出射频信号通过天线发送给读写器。2.如权利要求1所述的一种半有源射频识别标签，其特征在于：该电压控制选择模块于Vdect＜Vref1时关闭该可控信号放大器模块的所有增益级，当Vref1＜＝Vdect＜Vref2时打开该可控信号放大器模块的所有增益级，当Vref(i-1)≤Vdect＜Vref(i)时旁路该可控信号放大器模块的后i－2个增益级，当Vref(n-1)≤Vdect＜Vref(n)时旁路该可控信号放大器模块的n－2个增益级，当Vdect≥Vref(n)时旁路该可控信号放大器模块的全部n-1个增益级，其中Vdect为该整流稳压模块的输出电压，Vref1,Vref2,...,Vref(n)为n个阈值电压，Vref1＜Vref2＜...＜Vref(n)。3.如权利要求1所述的一种半有源射频识别标签，其特征在于：该n个阈值电压包括第一阈值电压、第二阈值电压，该电压控制选择模块根据该整流稳压模块的输出电压与第一阈值电压、第二阈值电压的比较结果选择可控信号放大器模块的工作模式与供电电压，该可控信号放大器模块于该整流稳压模块的输出电压高于该第一阈值电压时启动。4.如权利要求3所述的一种半有源射频识别标签，其特征在于：该电压控制选择模块在该整流稳压模块的输出低于该第一阈值电压时关闭该可控信号放大器模块，标签处于离线状态，在该整流稳压模块的输出低于该第二阈值电压但高于该第一阈值电压时芯片利用该电池供电，标签处于半有源工作模式，在该整流稳压模块的输出高于该第二阈值电压时芯片利用该整流稳压模块的稳压直流输出电压供电，标签处于无源工作模式。5....

【专利技术属性】
技术研发人员：张钊锋，梅年松，姜道平，
申请(专利权)人：江苏中科易正电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：