[发明专利]有源射频识别标签

说明书

技术领域

本发明涉及自动识别领域，特别涉及一种有源射频识别标签。

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。

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。

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

本发明的技术问题是要实现一种可以不借助外接的晶体振荡器，便在标签内部获得稳定和准确的与载波频率相同的本振信号的有源射频识别标签。

为了解决以上的技术问题，本发明提供了一种有源射频识别标签，该标签设置有控制环路，其中一锁相环电路，提取和恢复读写器的载波频率和相位信息，生成与读写器载波频率相同的标签内部的本振信号，将需要返回给读写器的信息，调制到该本振频率上，通过一功率放大器发送给读写器，另一电源管理电路，根据通信距离远、近，控制功率放大器输出功率大、小，电源管理电路还控制双工器，控制标签处于接收状态或发射状态。

所述控制环路，是标签的天线经双工器连接至接收匹配网络、限幅电路后，分别与锁相环电路、解调电路和电源管理电路连接，解调电路和电源管理电路与基带信号处理与数字控制电路连接，基带信号处理与数字控制电路与存储器和成形滤波器连接，成形滤波器与混频器连接，混频器通过功率放大器和发送匹配网络连接至双工器。

所述锁相环电路，输入一基准参考信号至分频器，分频器与鉴相器连接，鉴相器与主分频器连接，鉴相器的另一路经一开关与环路滤波器连接，环路滤波器与压控振荡器连接，压控振荡器与预分频器连接，预分频器与主分频器连接。

标签使用锁相环电路生成的本振信号对天线接收的信号进行相干解调，或用提取的载波信号包络进行非相干解调。

所述标签内部的本振信号，是由锁相环电路生成，其参考基准信号来自于标签收到的读写器载波信号，或者是该信号的分频、整形后的信号。

所述电源管理电路根据通信距离远、近，是电源管理电路检测天线接收信号的强度，信号强则通信距离近，反之则通信距离远。