[发明专利]一种无源射频标签的智能化能量管理系统与能量管理方法

说明书

技术领域

本发明属于射频识别技术领域，具体是指一种用于无源射频标签的智能化能量管理系统，以及应用该智能化能量管理系统对无源射频标签进行智能化能量管理的方法。

背景技术

无源射频识别(Radio Frequency Identification，RFID)标签本身不带电池，其依靠读卡器发送的电磁能量工作。由于它结构简单、经济实用，因而其在物流管理、资产追踪以及移动医疗领域获得了广泛的应用。

无源RFID标签工作时，其会从周围环境中吸收读卡器发送的电磁能量。无源RFID标签在吸收能量之后，将一部分能量整流为直流电源，以供无源RFID标签内部电路工作；无源RFID标签还将另一部分能量输入内部的调制解调电路。调制解调电路会对该能量中携带的幅度调制信号进行解调，并将解调后的信号发送给无源RFID标签的数字基带部分处理。

由于无源RFID标签与读卡器的距离是变化的，因此，当无源RFID标签工作时，其从周围环境中吸收的电磁能量也是变化的。当无源RFID标签离读卡器太近或读卡器发送的电磁能量太强时，无源RFID标签接收到的信号强度也较强，以至线圈上感应的电压超过了芯片中整流器模块所用的晶体管的耐压极限，造成晶体管的永久性损坏，导致RFID标签失效。

无源RFID标签通过负载调制的方式传输数据到读卡器，读卡器端的线圈探测到RFID标签端线圈的阻抗变化从而获取数据。当无源RFID标签离读卡器太近或读卡器发送的电磁能量太强时，从RFID标签端耦合回来的负载调制信号容易造成读卡器接受端的饱和，以至通讯失败。这种失败在读卡器首先发命令然后等待RFID标签应答的RTF通讯模式（Reader Talk First）下更容易发生。

为了解决上述耐压可靠性以及读卡器接受饱和的问题，RFID标签芯片电路内部需要施加幅度限制处理电路，以确保RFID标签上的天线两端电压被限制在一个预定的数值。幅度限制的实施可采用从整流支路上漏电流到地的方法，从而使整流器输出的电压水平得到控制。最理想化的设计要求漏电流通路在极弱场的情况下能够被有效关断，即完全不漏电，而在逐渐增强的场情况下，漏电流通路能够随时控制开始漏电的起点，以及漏电流的多少，达到动态调整的目的。

发明内容

本发明目的在于提出一个完整的智能化RFID能量管理的实施方案，通过对无源RFID标签的电感线圈天线所吸收并整流后的直流信号幅度进行数字化转换，智能化的管理策略得以在数字逻辑控制模块中充分发挥，该管理策略不但有选择的确定限幅电路工作时的限幅电压的高低，也通过数字控制逻辑信号智能化的关断各模式下不必要工作的电路模块，以达到低功耗和高灵敏度的性能要求。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：

一种无源射频标签的智能化能量管理系统，所述该系统包括：

谐振电容，与谐振电感并联连接于第一天线端与第二天线端之间，用于与谐振电感组成谐振电路，接收外部电磁场并将其耦合至整流电路；

整流电路，其输入端连接至第一天线端与第二天线端，用于将所述谐振电路耦合的交流电源转换为直流电源，所述整流电路的第一输出端输出至包括解调电路和智能化能量管理模块在内的所有模拟电路模块，其第二输出端输出至电源电压探测与判定电路，用于为电源电压探测与判定电路提供判定电压，其第三输出端通过至少两个并联的N型MOS管接地作为放电通路，用于在场强过强时将电荷输出至地；

至少两路电源电压探测与判定电路，所述至少两路电源电压探测与判定电路电源输入端连接至所述整流电路第二输出端，其输出端连接至所述智能化能量管理模块第一控制输入端，用于根据所述第一天线端与第二天线端耦合的能量的大小生成逻辑信号输入至所述智能化能量管理模块；

解调电路，所述解调电路电源输入端连接至所述整流电路第一输出端，其控制输入端连接至所述第一天线端与第二天线端之间，其输出端连接至智能化能量管理模块第二控制输入端，用于根据天线两端的电压信号解调出标签所处于的使能状态并输入至所述智能化能量管理模块；