[发明专利]小占用面积高性能无源RFID标签

说明书

本发明属于超高频(“UHF”)射频识别(“RFID”)标签的领域。更具体地，本发明总体上涉及用于提供具有小占用面积的无源UHF RFID标签的系统和方法，其被优化以用于新兴的RFID技术市场中的高性能应用。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年6月18日提交的美国临时申请第62/686,241号的优先权，其全部内容通过引用合并于本文中。

技术领域

本发明属于超高频(“UHF”)射频识别(“RFID”)标签的领域。更具体地，本发明总体上涉及用于提供具有小占用面积的无源UHF RFID标签的系统和方法，其被优化以用于新兴的RFID技术市场中的高性能应用。

背景技术

RFID使用由读取器系统传输的磁场、电场或电磁场来识别自身，并且在某些情况下，提供附加存储的数据。RFID标签通常包括通常被称为“芯片”或“集成电路”的半导体装置，在其上形成存储器和操作电路。如本领域中已知的，集成电路直接地或通过诸如插入器或RFID带装置之类的装置连接至标签天线。通常，RFID标签用作应答器，响应于从也称为询问器的RFID读取器接收的射频(“RF”)询问信号，提供存储在集成电路存储器中的信息。在有源RFID装置的情况下，该装置具有电源，例如电池。另一方面，对于无源RFID装置，询问信号的能量还提供了操作RFID装置所需的能量。因此，尽管无源RFID装置与有源RFID装置相比可以具有更短的读取范围，但是它们比有源RFID装置便宜得多并且没有有限的寿命(例如，由于电池寿命的限制)。此外，由于无源RFID装置没有板载电源，因此无源RFID装置通常小于有源RFID装置。

在全世界，RFID系统在低频(“LF”)、高频(“HF”)或超高频(“UHF”)频带中运行。由于无线电波在这些频带中的每个频带中的行为都不同，因此每个频带都有优点和缺点。在较高频率范围内运行的系统通常具有较快的数据传输速率和较长的读取范围，因此对于许多应用程序来说是理想的。

尽管LF RFID系统通常以125KHz或134KHz运行，但是LF系统覆盖从30KHz到300KHz的频率。尽管大多数HF RFID系统的工作频率为13.56MHz，但是HF系统覆盖的频率范围为3MHz至30MHz。最后，尽管UHF RFID系统通常工作在860MHz至960MHz之间，但UHF系统覆盖的频率范围为300MHz至3GHz。尽管尚未就UHF频谱的标准化范围达成共识，但世界各地的不同国家已将射频频谱的不同部分分配给RFID用途，并且通常在LF和HF系统中采用标准化用途。因此，欧洲的UHF系统通常在865MHz至868MHz之间运行，北美的UHF RFID系统通常在902MHz至928MHz之间运行，而中国的UHF系统已被批准在840.25MHz至844.75MHz以及920.25MHz至924.75MHz之间运行。尽管在三个主要RF频带(LF，HF，UHF)中的每个频带中，RFID使用都需要不同的标签，但在全球范围内用于UHF RFID系统的不同频带也需要稍微不同的标签设计，通常通过修改标签天线来实现，以在每个区域中发挥作用。

无源UHF RFID标签的主要组件包括来自UHF RFID读取器的辐射电源，导电天线，匹配环路以及UHF RFID集成电路或芯片，例如UHF RFID Gen2集成电路。无源UHF RFID标签收集从RFID读取器辐射出的功率，并通过匹配环路将收集到的功率传输到集成电路，以接通集成电路。一旦集成电路上电，它就可以执行所需的协议命令，例如Gen2集成电路所需的Gen2协议命令。

芯片制造商在集成电路的前端提供标准阻抗值。此外，新集成电路还集成了自调节调谐电路，以提供有限范围的电容，以在有限范围内找到最佳阻抗，以在给定电容范围内吸收尽可能多的辐射功率。虽然有助于解决由于标签应用引起的阻抗的微小变化，但主要好处是可以提高标签的灵敏度。例如，标签灵敏度可以增加大约1dB到大约2dB。这样的自调节电路还可以帮助标签的正向链接，接通标签的电源。此外，这种小而有限的电容范围可以帮助扩大小而窄带RFID标签的响应。