[发明专利]一种半有源标签

说明书

技术领域

本发明属于无线射频识别领域，涉及一种可以在有源与无源两种状态下工作的半有源RFID标签。

背景技术

射频识别技术(Radio Frequency Identification，简称RFID)是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别标签并且能够进行双向的数据传输。与传统的自动识别技术不同，射频识别技术可以进行远距离，非视距的识别，并且识别过程无需人工操作，过程快捷方便。一般而言，射频识别技术识别距离可达到几十米以上，可以识别高速运动中的物体，并且可以同时识别多个标签。同时，与传统的条形码相比，RFID标签具有防水防磁，耐高温，寿命长，识别距离大，数据容量大，读写方便等优点。因此，它被广泛的认为是传统条形码的替代品。

一个完整的RFID系统一般来说由两部分组成，即阅读器(Reader)和电子标签(Tag)。RFID系统的工作原理是阅读器发射特定频率的无线电波能量给标签，标签接收到射频信号后，经过一系列的数据处理与命令执行过程，将自身内部的数据发射回阅读器，然后阅读器便依照一定的次序接收并解读数据，完成对标签的识别。

RFID标签按供电方式可以分为有源、无源、半有源等三类：

1.有源标签：内部装有电池，一般具有较远的阅读距离，其阅读距离最远甚至几十米甚至上百米，不足之处是带有电池而且电池的寿命有限，其成本也相对较高，一旦电池失效标签即丧失功能，而且有源标签的体积也比较大。一般应用在对性能要求较高、读写距离要求较远的场合。

2.无源标签：内部没有电池，主要通过接收阅读器发出的射频电磁波信号，由标签芯片内部的整流模块将射频电磁波能量转化为直流电源提供给芯片工作，而标签通过反向散射的方式与阅读器实现通信。与有源标签相比，无源标签具有较为低廉的成本以及广泛的适应性，标签体积小，重量轻，但是其工作距离受到限制。

3.半有源标签：半有源标签本身也带有电池，但其只为标签内部的数字电路提供能量，它需要阅读器的能量场激活，才能进入工作状态，此时类似于有源标签。标签未进人工作状态前，一直处于休眠状态，对电池能量消耗很少，因而电池可维持几年甚至长达10年有效。与无源标签相比，半有源标签由于对接收到的射频能量的需求更小，故可以实现更远距离的无线通讯；和有源标签相比，半有源标签的电路结构简单，对于电池性能的需求也更小，生产成本更低。

发明内容

为了更好的实现半有源标签的远距离读取与长时间的工作寿命，本发明在现有技术的基础上提出了一种可以在有源与无源状态下自动转换并能远距离、长寿命工作的半有源标签结构，本发明采用的技术方案如下：

一种半有源标签，包括第一天线和第二天线、电池、整流模块、数字处理模块、低噪声放大器、功率放大器、模拟部分、电容、第一和第二肖特基势垒二极管、第一开关和第二开关，其中，

第一天线接收的阅读器发出的射频信号，一方面作为整流模块的输入，一方面连接到低噪声放大器的输入端，在低噪声放大器的输入端与输出端之间接有第一开关，第一开关的控制端与电池输出正极相连，在无源状态下，第一开关导通，第一天线接收的射频信号被直接送入模拟部分的输入端；在有源状态下，第一开关断开，第一天线接收的射频信号经过低噪声放大器处理后被送入模拟部分的输入端；

整流模块的输出正极接在第一肖特基势垒二极管的正极，电池的输出正极接在第二肖特基势垒二极管的正极，两个肖特基势垒二极管的负极相连后，接在数字处理模块的电源端，数字处理模块的电源端与接地端之间并联有电容；

电池的输出正极，接在低噪声放大器和功率放大器的电源端，整流模块的输出正极，接在模拟部分的电源端；

模拟部分，用于对接收到的射频信号进行解调解码，传送给数字处理模块进行相应的命令处理与执行，并且将数字处理模块执行完相关命令后返回的数据等信息进行编码与调制，然后经过第二开关所选通的天线发出，第二开关的控制端与电池的输出正极相连，在无源状态下，选通第一天线；在有源状态下，选通第二天线，调制后的信号经过功率放大器后由第二天线发出。

与现有的半有源标签结构相比，本发明有以下突出优点：

1.通过两个肖特基势垒二极管正向导通，反向截止的特性，可以实现标签在有源状态下电池电量不足时，自动转换到无源状态充当无源标签继续进行工作，使标签的寿命得到大大增加，电路结构简单明了。

2.在半有源标签的接收端增加了低噪放单元，由电池供电，工作在有源状态，对接受到的信号进行放大，使标签在远距离接收的微弱信号依然可以通过放大后进行信号处理，可以有效的增加标签的读取距离。