[发明专利]被动RFID传感器标签

说明书

公开一种被动RFID传感器标签，以及一种集成被动射频识别(RFID)发射应答器芯片(36)，包括：背向散射调制器(24)，用于利用背向散射原理进行通信；标签振荡器(23)，产生背向散射调制频率；及参照负载，优选地为参照谐振器(31‑ref)。参照谐振器(31‑ref)或者至少一对内部(31)或外部谐振器(31‑1)和外部传感器元件(32、32‑1)可以被选择性地连接(39)以对标签振荡器(23)施加负载。每个外部感测元件(32、32‑1)被配置为感测预定的变量。当参照负载被连接以对标签振荡器施加负载时，标签振荡器(23)能够产生为相应的RFID系统定义的任意一种额定背向散射调制频率。当所述至少一对内部或外部谐振器和外部传感器元件被连接以对标签振荡器施加负载时，标签振荡器被配置为产生额定背向散射调制频率中预定的一种。

技术领域

本发明涉及被动无线传感器，具体地，涉及被动射频识别(RFID)传感器、RFID传感器系统以及用于被动RFID传感器标签的RFID读取器。

背景技术

传感器是一种将测量的量转换为可读取的格式的器件，通常转换为电信号。近来，市场上已经可以购买到适用于任何测量目的的传感器。根据连接方式，传感器可被分为无线传感器和有线传感器。有线传感器通过布线线束或电缆组件连接到读取器装置。无线传感器可以在未物理连接到传感器的情况下被读取，通常通过为传感器装备无线电收发器来实现。发送的无线电信号被接收器解释，接收器将无线信号转换为期望的输出。在例如由于苛刻的操作条件(比如温度和压力)、旋转部件或者布线的成本以及复杂性而难以进行有线连接的许多应用中，无线操作可以是有益的。然而，无线传感器也具有一些缺点，例如由电池导致的有限寿命、由衰减和干扰导致的有限读出距离、由于信号的不可控的传播导致的安全问题以及潜在的通信速度低。基于电源以及通信原理，无线传感器可以被分为三类：主动传感器、半被动传感器和被动传感器。

主动无线传感器通常既具有无线电收发器又具有用于为收发器供电的内置电池。具有自身电源的主动无线传感器能够使用强效的发射器和感测接收器。然而，内置电池限制了寿命时间并且还增加了体积和重量。由于更复杂的电路，主动传感器的价格可能比被动传感器的价格高得多。

半被动无线传感器不包含无线电收发器，然而其装备有电池。电池被用于为集成电路(IC)供电并且使传感器独立于读取器装置运行或者维持传感器中的存储器。半被动电池辅助传感器应用调制后向散射技术进行通信。这意味着半被动传感器不需要从内置电池获得任何电力来进行发射，而传感器简单地将由读取器装置发射的功率中的一些反射回去。

与主动传感器和半被动传感器不同，被动传感器不需要内置电池。因此，它们可以更简单、更小、更便宜，并且它们的寿命不受电源的限制。被动无线传感器的典型的读取距离在10cm至3m之间。被动无线传感器可以被分为四个主要类别：射频识别(RFID)标签、电谐振电路传感器、表面声波(SAW)、谐波传感器和互调传感器。

RFID是使用标签与读取器之间的无线电波来通信的识别技术，并且被用于识别物体。与光学条形码识别技术相比，RFID具有一些优点，例如在读取器装置与标签之间不需要通信视线，并且RFID读取器能够同时读取数百个标签。被动RFID标签使用图1中所示的调制背向散射通信原理。当标签10与RFID读取器11通信时，其调制接收的信号12并将信号12的一部分13反射回读取器。典型的被动标签包括连接到应用专用微芯片的天线。当被RFID收发器或读取器无线询问时，RFID标签天线从RFID读取器接收功率和RF信号并将它们供应至芯片。芯片处理该信号并将请求的数据发送回RFID读取器。根据发射的数据来调制背向散射的信号。RFID的最高操作频率和读取距离受到集成电路(IC)整流功率的限制，并且分别为几GHz以及5-10m。