[发明专利]一种有源射频识别标签

说明书

技术领域

本发明涉及自动识别技术领域，特别涉及有源射频识别标签的实现方法。

背景技术

自动识别技术是一种包括了条形码、生物特征识别、光信号识别、智能卡和射频识别等多种识别技术的统称。由于这些技术各自有着不同的优缺点，它们被推广和应用在了在不同的场合中。这其中，射频识别技术由于具有非接触、体积小、成本低、保密性强等特点，在包括物流、仓储、交通、门禁和票证等方面得到了越来越多的应用。

如图1所示，一个典型的射频识别系统由PC机(1)、读写器(2)、读写器天线(3)、标签天线(4)和标签(5)组成。读写器(2)通过读写器天线(3)发射电磁波，寻找到位于其场区内的标签(5)，进行特定的读和写操作，标签(5)在接收到电磁波的感应后，对读写器(2)发送的数据进行处理，并将其自身携带的信息交还给读写器(2)，PC机(1)收集读写器对标签进行访问和操作的信息，将其汇总并用于数据管理和人机交互。根据工作频段的不同，射频识别系统可以分为低频、高频、超高频或微波三个频段，其中低频频段的典型工作频率有125kHz和225kHz，高频频段的典型工作频率为13.56MHz，超高频或微波频段的典型工作频率有433MHz、868MHz、915MHz和2.45GHz。根据工作方式的不同，射频识别系统又可以分为无源、半有源和有源三种方式。在无源和半有源射频识别系统中，标签利用电磁反向散射耦合的方式实现标签到读写器的通信，而有源标签则利用本身携带的电源向读写器主动发射能量进行通信。由于在有源射频识别系统中，标签具有稳定的电源供电，从而可以比无源射频识别系统获得更好的稳定性以及更复杂和多样化的功能。同时，由于有源标签到读写器的通信不依赖于读写器发射到标签的能量，从而可以满足更远距离的通信要求。有源射频识别系统的这些优点，为其在不停车收费、港口货运和危险品管理等领域提供了广阔的应用空间。

迄今为止，国际上已经有了较为通用的无源射频识别标准，无源射频识别标签在高频和超高频频段的技术也已经较为成熟。而与之相比，有源射频识别系统由于结构复杂、功能要求多样化，其研究和应用的水平都有待进一步地发展。

发明内容

本发明的目的在于提出一种有源射频识别标签及其实现方法，它不仅可以向下兼容目前的无源射频识别系统，同时也为有源射频识别系统的向上发展留有空间。

本发明提出的有源射频识别标签的实现方法，主要是通过标签内部的锁相环，跟踪标签接收到的载波的频率和相位，得到一个与载波频率相同的本地振荡(简称本振)，然后，将需要返回给读写器的信息调制到这个本振频率上，通过功率放大器发送给读写器。根据读写距离的需求，可以改变功率放大器的发射功率，当距离较近时，降低发射功率，减小标签的功耗，而当距离较远时，增大发射功率，满足读写器对于返回信号强度的需求。

在有源射频识别系统中，读写器的灵敏度受到噪声、带宽和频带内干扰等因素的限制，而标签的则受到其供电的电源(通常是纽扣电池和薄膜电池)的容量和最大工作电流的限制，输出功率有限，因此，有源射频识别系统的读写距离往往受限于标签向读写器发射的信号强度。在有源标签里，功率放大器可以实现功率传输的要求，借助功率放大器，可以将标签需要发送的数据调制在一个本振信号上发送给读写器。在现有的电路设计水平下，生成一个频率准确的本振信号通常需要给标签外接一个晶体振荡器。但是，过多外接的元器件会降低标签的成品率，并带来封装成本上的提高。本发明通过使用接收到的载波的频率和相位信息作为参考基准，从而不需要借助外接的晶体振荡器，便可以在标签内部生成稳定和准确的本振信号。由于标签返回给读写器的信号与读写器发送给标签的信号频率相同，它可以在物理上兼容目前的无源和半有源射频识别系统的通信协议。同时，由于标签采用主动的功率发射，它可以在一定电源管理模式下实现完整的有源射频识别系统的通信协议。