[发明专利]通过无源唤醒方式实现超低待机功耗有源RFID装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种有源射频识别系统，特别是涉及一种有源射频识别系统的低待机功耗设计，具体讲涉及通过无源唤醒方式实现的超低待机功耗有源RFID装置。

背景技术

根据实现的方式不同，射频识别系统RFID可分为两类：有源RFID和无源RFID。无源RFID的电子标签上不带电池，其工作所需要的全部电能都依靠转换接收到的读写器发送的电磁波而获得，所以其读写器的发射功率一般较大，但是有效作用距离却相当有限。与之相反，有源RFID的电子标签自身具备电池，可提供全部器件工作的电源，因而相应读写器的发射功率要求不高，而且有效阅读距离也较前者大大增加。

由于很多场合需要具有远距离工作的RFID系统，所以有源RFID有广阔的应用前景。但是有源RFID较大的功耗影响了标签电池使用时间，因而标签寿命比较短。如何有效地降低RFID标签功耗，节省有限的电能，尽可能延长电池的使用寿命成为亟待解决的技术问题。

降低有源RFID标签功耗的方法主要有：1、从芯片工艺设计上考虑，采用多种低功耗设计方法，使功耗尽可能降低；2、在软件上，改进标签阅读算法，提高工作效率。3、减少有源标签的待机功耗。

目前国际上普遍采用有源唤醒方式和延长芯片休眠时间来实现功耗的降低。唤醒功能是指RFID设备在不工作的情况下处于低功耗的休眠模式，只有在接收到有效信号后才会唤醒后台进入工作状态，这样可以减少设备的待机功耗，延长电池寿命。而有源唤醒是指设备定时开启接收端的检测窗口，在很短的时间内检测是否接收到有效信号，如果接收到有效信号则产生中断信号，唤醒设备开始工作；否则就再次返回休眠模式，等待下次检测脉冲。

有源唤醒方式的优点是：一定程度上降低了有源标签的待机功耗；基本不改变读写器和有源标签的硬件电路。其缺点是：有源唤醒的待机模式下定期自唤醒过程的功耗也相当大，所以有源唤醒仍然没有彻底解决待机功耗问题，多数有源唤醒的标签电池寿命只有1年左右，不能满足实际应用的要求。

发明内容

为克服现有技术的不足，提供一种全新的唤醒方式及具有这种唤醒功能的系统的实施方法，实现RFID标签的无源唤醒，解决传统有源标签待机功耗问题，实现超低功耗待机，延长有源标签电池寿命，并且保持较远的通信距离。为达到上述目的，本发明采取的技术方案是，通过无源唤醒方式实现超低待机功耗有源RFID装置，包括读写器和标签；

读写器由读写微控制器和射频收发模块构成，用于发射唤醒信号以及和标签有源模块进行通信；

标签包含以下模块：

无源唤醒模块，用于接收读写器定期发射的唤醒信号，并将唤醒信号进行解调，然后将解调后的数据输入微控制器中进行校验，若校验通过则产生一个开启信号将有源通信模块的电源开关开启，如果唤醒信号不匹配，则忽略此次唤醒信号；

有源通信模块，用于和读写器进行通信，当有源通信模块通信完毕后，模块内部的微控制器产生一个关断信号，将电源开关关断，有源通信模块重返掉电模式。

无源唤醒模块包括两大部分，一部分是由肖特基二极管、电容和稳压二极管构成的倍压整流稳压电路，用于将接收到的射频能量转化为足够高的直流电压并进行稳压；第二部分是由低电压比较器、二极管、电容、MOS管、微控制器组成的唤醒信号校验电路，用于解调唤醒信号并进行校验，如果唤醒信号匹配则由微控制器发出一个开启信号配合倍压整流稳压电路的输出将标签电源开关打开，继而标签进入有源通信模式。

在无源唤醒模块中包括一个两输入与门和一个两输入或门，用于实现对电源开关的开合，与门的两输入端分别为倍压整流稳压电路的输出端和无源唤醒模块中的微控制器的一个IO口，或门的两输入端分别为与门的输出端和有源通信模块中的微控制器的一个IO口。

本发明具备如下技术效果：

(1)由于使用无源唤醒模块进行唤醒信号检测，所以唤醒信号检测功耗为零。在不考虑漏电的情况下，具有无源唤醒功能的有源RFID标签在待机状态下功耗基本为零，大大提高了有源RFID标签电池的寿命。

(2)具有无源唤醒功能的有源标签待机功耗超低，电池寿命理论上可达普通有源唤醒标签的7倍。

(3)具有无源唤醒功能的有源标签的阅读距离远大于无源标签，能够满足远距离工作的要求。

附图说明

图1读写器工作流程；

图2标签工作流程；

图3系统电路框图；

图4无源唤醒模块的倍压整流稳压电路及解调电路；

图5最佳实施方案的系统工作流程。

具体实施方式