[发明专利]用于谐波射频识别的标签谐波获取方法及谐波射频识别标签

说明书

技术领域

本发明属于自动识别技术领域，具体涉及一种用于谐波射频识别的标签谐波获取方法，以及实现该方法的谐波射频识别标签。

背景技术

射频识别技术，通常又称为电子标签，是一种通过无线电信号来识别特定目标并读写相关数据的通讯技术。射频识别具有低成本、非接触、快速通信、加密性能好的优势，在物流、仓储、收费、门禁、数据录入等领域得到了广泛的应用。

一个典型的射频识别系统由PC终端、阅读器、标签组成，阅读器与标签之间通过天线进行信息和能量的无线传递。阅读器发射带有调制数据的电磁波至标签，标签处理信号后通过一定的反射机制返回信号至阅读器，实现阅读器与标签的通信。PC终端对阅读器收到的信息进行存储和处理，通过数据库管理和软件平台，实现对标签信息的管理。

射频识别有多种分类方式，例如按工作频段可以分为低频、高频、超高频、微波；根据供电方式可以分为无源、半有源、有源。无源射频识别标签是指标签内部没有电池，内部电路工作所需能量靠接收外来电磁波获取，因其体积小、成本低、寿命长而广泛应用。无源标签和半有源标签至阅读器的信息传递通过反向散射阅读器发射的电磁波来实现，称为反向散射调制。

射频识别系统最重要的指标是灵敏度，包括阅读器接收灵敏度和标签灵敏度，二者共同决定了射频识别系统的灵敏度。阅读器接收灵敏度是指阅读器能够有效检测的最小的标签返回信号强度，标签灵敏度是指标签可以正常工作的最小的输入射频功率。随着标签整流效率的提高和低功耗技术的改进，标签灵敏度越来越高；而阅读器接收灵敏度对系统的瓶颈效应日益显现。在传统射频识别系统中，标签反向散射的载波与阅读器发射载波同频率，阅读器自干扰和多径干扰很严重，限制了阅读器接收灵敏度的提高。传统的射频识别标签结构如图1所示，包括：标签天线1，静电保护及输入信号调整（ESD、Regulator）模块2，解调电路3，整流器4，反向散射调制模块5，电源管理模块6，标签芯片（时钟、偏置、基带、存储）7。其中，标签天线1分别与静电保护及输入信号调整模块2、解调电路3、整流器4、反向散射调制模块5连接；解调电路3和反向散射调制模块5再分别与标签芯片7连接；整流器4与电源管理模块6连接，电源管理模块6再与标签芯片7连接。  

 谐波射频识别是指标签返回信号载波为阅读器发射载波的倍频，阅读器收发频率不同可以大幅减少自干扰和多径干扰，从而提高阅读器接收灵敏度。谐波射频识别系统的关键在于谐波的产生。因目前标签灵敏度已到10uW量级，谐波产生器必须工作在极低输入功率并产生较大的谐波分量，同时谐波产生器在输入功率变化超过40dBm范围内都要求正常工作。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可以克服现有技术不足的谐波射频识别系统中标签谐波获取方法，以及实现该方法的谐波射频识别标签。

本发明的主要思想：电子标签的灵敏度是最重要的性能指标，所以低功耗显得很重要，谐波的有效获取需要尽量高的转换效率。非线性器件或电路都能产生谐波，但通常无源器件或电路更适合电子标签的低功耗特点（10uW量级）。本发明采用二极管或者非线性传输线产生标签谐波的方法。

另外，传统电子标签都有整流电路，而整流电路输出信号中含有大量的谐波成分，传统标签结构中该谐波被储能电容滤掉了。所以一个可能更有效的方案是提取出整流器输出的谐波成分，这样不会增加标签整体功耗，保证了标签的灵敏度不受影响。

具体地说，本发明提出一种用于谐波射频识别的标签谐波获取方法，即阅读器发射载波通过非线性器件得到其谐波，或者提取标签整流器等非线性电路产生的谐波，所获取谐波作为反向散射调制的载波。

当用作标签反向散射调制的载波是阅读器发射载波通过标签非线性器件（如二极管、非线性传输线）得到的谐波时，其中：

谐波在基带控制下进行调制并经发射天线反向散射至阅读器。

或者，谐波在基带控制下进行调制并经接收天线反向散射至阅读器。 

或者，在基带控制下改变电路参数或结构（如改变等效负载）以对谐波进行调制，调制后谐波经接收天线反向散射至阅读器。

当用作标签反向散射调制的载波为整流器产生的谐波时，其中：

整流器输出经过低通滤波器得到直流成分；同时，经过高通滤波器或者带通滤波器获得谐波成分，谐波在基带控制下进行调制并经发射天线反向散射至阅读器。

或者，整流器输出经过低通滤波器得到直流成分；同时，经过高通滤波器或者带通滤波器获得谐波成分，谐波在基带控制下进行调制并经接收天线反向散射至阅读器。