CN101299229B

CN101299229B - 射频识别装置

Info

Publication number: CN101299229B
Application number: CN2007103053369A
Authority: CN
Inventors: 陈亚萍; 张劭彰
Original assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Current assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Priority date: 2007-04-30
Filing date: 2007-12-25
Publication date: 2011-05-25
Anticipated expiration: 2027-12-25
Also published as: JP2008276738A; TW200842722A; US20080266103A1; KR20080097115A; CN101299229A

Abstract

本发明揭示一种射频识别装置，该射频识别装置包含一配置成接收与发射射频识别信号的第一天线，该第一天线配置成在第一频率上发射与接收该信号；配置成提供通信数据的控制器；耦合于控制器与第一天线的第一混频器，该第一混频器配置成使用具有第一频率的第一信号来调制来自控制器的数据；以及与控制器和第一天线耦合的第二混频器，该第二混频器配置成使用具有第一频率的第二信号解调从第一天线接收的信号。

Description

射频识别装置

技术领域

本发明一般涉及射频识别(RFID)装置，尤其涉及可提供射频识别读取器与射频识别标签功能的射频识别装置。

背景技术

射频识别是一种可用于许多物体、装置或信息识别目的的技术。射频识别标签或标志广泛用来将识别码附加在物体上。例如：射频识别标签已经运用在盘点管理、建筑物门禁管制以及车内安全锁。储存在射频识别标签上的信息可识别具有独特识别号码的物品，或要进入有保安建筑物的人。射频识别标签也保存并传输充足的信息，以便对个人、外包装、盘点等等做唯一识别。在射频识别系统内，为了从一射频识别标签撷取信息，射频识别读取器会运用射频(RF)数据传输技术将-激励信号(Excitation signal)传送至该射频识别标签。该激励信号将射频识别标签激活，接着会将储存于射频识别标签的信息传输或反馈给射频识别读取器。然后射频识别读取器接收并将射频识别标签的信息解码。

射频识别读取器和射频识别标签可包含独立电路以及彼此独立的功能，亦即射频识别读取器无法当成射频识别标签，反之亦然。更进一步地，传统射频识别装置可在例如13.56兆赫兹(MHz)或上下的高频(HF)之上操作，或在860至960MHz范围之内的超高频(UHF)之上操作。不过，在全领域通信日渐盛行的情况下，可能需要应用具有可在高频和超高频频带以上运作的射频识别装置并且可能需要拥有在某些应用当中包含射频识别读取器以及射频识别标签功能的射频识别装置。

发明内容

本发明的一实施例提供一种射频识别装置，包含配置成接收与发射射频识别信号的第一天线，该第一天线配置成在第一频率上发射与接收射频识别信号；配置成提供通信数据的控制器；耦合于控制器与第一天线的第一混频器，该第一混频器配置成使用具有第一频率的第一信号来调制来自控制器的数据；以及耦合于该控制器与该第一天线的第二混频器，该第二混频器配置成使用具有第一频率的第二信号来解调从该第一天线接收的射频识别信号。

所述装置进一步包含耦合于控制器并配置成产生具有第一频率的信号的合成器。

所述装置进一步包含功率分配器，该功率分配器耦合于合成器并配置成根据来自合成器的信号，产生具有该第一频率的该第一信号以及具有该第一频率的该第二信号。

所述装置进一步包含耦合于该控制器与该第一天线之间的开关，其中控制器在第一天线发射信号的期间开启开关，并且在第一天线接收信号期间关闭开关。

所述装置进一步包含配置成发射具有第二频率的信号的第二天线。

其中第一频率与第二频率至少其中之一位于超高频率频带内。

所述装置进一步包含收发器，该收发器耦合于控制器并配置成使用具有第三频率的第三信号来调制数据。

所述装置进一步包含第三天线，该第三天线耦合于收发器并配置成发射与接收具有第三频率的信号。

其中第三频率是13.56兆赫兹。

本发明的另一实施例提供一种射频识别装置，包含可接收与发射射频识别信号的第一天线，该第一天线配置成在第一频率上发射与接收射频识别信号；可发射该射频识别信号的第二天线，该第二天线配置成发射第二频率上的射频识别信号，第一频率与第二频率彼此不同；配置成提供控制信号的控制器；耦合于该控制器并配置成根据该控制信号产生具有第一频率的第一信号和具有该第二频率的第二信号至少其中之一的合成器，耦合于该控制器的第一混频器，该第一混频器配置成根据该第一频率调制来自该控制器的数据；以及耦合于该控制器的第二混频器，该第二混频器配置成根据第一频率将第一天线接收的射频识别信号解调。

所述的装置进一步包含耦合于该控制器的开关，其中该控制器在第一天线发射信号期间开启开关，并且在第一天线接收信号期间关闭开关。

所述装置进一步包含位于第一天线与合成器之间的循环器。

所述装置进一步包含耦合于控制器并配置成以第三频率调制来自控制器的数据的收发器。

所述装置进一步包含耦合于该收发器并配置成发射与接收具有第三频率的信号的第三天线。

本发明的另一实施例提供一种射频识别装置，包含可接收与发射射频识别信号的第一天线，该第一天线配置成在第一频率上发射与接收射频识别信号；可接收射频识别信号的第二天线，该第二天线配置成发射与接收第二频率上的射频识别信号，第一频率与第二频率彼此不同；配置成提供控制信号的控制器；耦合于该控制器并配置成根据控制信号产生具有第一频率的第一信号的合成器；耦合于该控制器并配置成根据控制信号产生具有第二频率的第二信号的收发器，耦合于该控制器的第一混频器，该第一混频器使用具有第一频率的第一信号调制来自该控制器的数据；耦合于该控制器的第二混频器，该第二混频器配置成根据第一频率将第一天线接收的射频识别信号解调；以及耦合于该控制器的开关，其中该控制器提供通过该开关通信至该收发器的通信数据，并且该控制器提供通过该开关通信至该第一混频器的数据。

其中收发器使用具有第二频率的第二信号调制来自控制器的数据。

所述装置，进一步包含可接收与发射射频识别信号的第三天线，其中该第三天线配置成用第三频率发射射频识别信号，该第三频率不同于该第一频率和该第二频率。

所述装置，其中合成器配置成根据控制信号产生具有该第一频率的第一信号和具有该第三频率的第三信号至少其中之一。

本发明的某些实施例也提供一种数据通信的方法，该方法包含识别用于数据通信的第一频率；产生具有第一频率的第一信号以及具有该第一频率的第二信号；侦测是否已接收一传入信号，在以具有第一频率的第二信号为基础的频率之下将该传入信号进行降频(Down-converting)转换；以及使用具有第一频率的第一信号来调制数据。

本发明的其他实施例提供一种数据通信的方法，该方法包含识别用于数据通信的第一频率与第二频率；通过第一天线发射具有第一频率的第一信号以触发第一射频识别装置；以及通过第二天线发射具有该第二频率的第二信号来触发第二射频识别装置，其中第一射频识别装置与第二射频识别装置之一包含一电源供应模块。

本发明的其他实施例也提供一种数据通信的方法，该方法包含识别用于数据通信的第一频率与第二频率，该第一频率与该第二频率不同；在混频器上使用具有第一频率的第一信号来调制数据；在收发器上使用具有第二频率的第二信号来调制数据；通过第一天线发射与接收具有第一频率的第一调制信号；以及通过第二天线发射与接收具有第二频率的第二调制信号。

应该了解的是，上文的概要说明以及下文的详细说明都仅供作例示与解释，其并未限制本文所主张的发明。

附图说明

当结合附图阅览时，即可更佳了解本发明前述的摘要以及上文详细说明。为达到本发明的说明目的，各图式里所绘为当前较佳的各具体实施例。但是应了解本发明并不限于所绘的精确排列方式及设备装置。

在各图式中：

图1A为依据本发明的一实施例的射频识别装置的方块图；

图1B为依据本发明的该实施例的数据通信方法的流程图；

图2A为依据本发明的另一实施例的射频识别装置的方块图；

图2B为依据本发明的该实施例的数据通信方法的流程图；

图3A仍旧为依据本发明的其他实施例的射频识别装置的方块图；

图3B为依据本发明的该实施例的数据通信方法的流程图；以及

图4为依据本发明的其他实施例的射频识别装置的方块图。

实施方式

现将详细参照于本发明具体实施例，其实施例图解于附图中。尽可能的，所有图式中用相同元件符号代表相同或类似的部件。

图1A为依据本发明的一实施例的射频识别装置10的方块图。请参阅图1A，射频识别装置10可包含控制器11、开关12、可支持射频识别读取器功能的读取器部分(未标示)以及可支持射频识别标签功能的标签部分(未标示)。该读取器部分可进一步包含合成器13、功率分配器14、第一混频器15以及第一放大器，如功率放大器(PA)16。标签部分可进一步包含第二放大器，如低噪声放大器(LNA)17、第二混频器 18以及基频模块19。射频识别装置10可进一步包含循环器28以及第一天线21。循环器28提供例如大约20至30dB的隔离效果，以避免读取器部分提供的外送信号进入标签部分，并且避免第一天线21上接收的传入信号进入读取器部分。

关于该读取器操作方面，例如微处理器的控制器11可提供第一控制信号给合成器13，并且提供第二控制信号给开关12来开启或关闭开关12。在响应该第一控制信号方面，合成器13可产生具有第一频率的信号。在一实施例中，该第一频率大约是915.4MHz，属于超高频频带。目前市面上可获得的被动式射频识别标签可设计成接收与发射频率为915.4MHz或附近的信号，而主动式射频识别标签可设计成接收频率为433MHz或附近的信号，并且发射频率为915.4MHz或附近的信号。一般而言，被动式射频识别标签可以是接收来自对应射频识别读取器能量的标签，而主动式射频识别标签包含一电源模块，像是一电池，来产生所需的能量。第一频率可用于触发对应的该射频识别标签。更进一步，915.4MHz频率可因此促进目前市面上可获得的被动式射频识别标签的用途。

然后来自合成器13的信号在例如不改变第一频率的情况下，于功率分配器14上将功率分成一半。功率分配器14可提供具有第一分配功率以及第一频率的第一信号给第一混频器15，以及提供具有第二分配功率以及第一频率的第二信号给第二混频器18。在读取器操作期间，可开启开关12来启用第一信号的数据调制，例如数据可从控制器11通过开关12传送至第一混频器15。根据来自功率产生模块(未显示)的第一电平v+或第二电平v-，调制可包含但不受限于振幅键控(ASK)或相位键控(PSK)调制。来自第一混频器15的已调制的信号可提供给第一放大器16做功率放大，然后通过循环器28传送至第一天线21进行传输。

关于标签操作方面，可在第一天线21上接收已调制的输入信号，并通过循环器28传送至低噪声放大器17。控制器11可关闭开关12，以响应在第一天线21上侦测到的输入信号。根据来自功率分配器14的第一频率，具有第二频率的输入信号可在低噪声放大器17上放大，并且以第二混频器18上的频率进行降频转换。在一实施例中，第二频率实质上可等于第一频率。也就是在第一频率大约是读取器操作期间所使用的915.4MHz的情况下，第二频率也大约为915.4MHz。然后降频的信号可从第二混频器18提供给基频模块19进行解调。基频模块19可包含内含放大器、暂存器以及比较器的电路。然后解调的信号可传送至控制器11进行后续处理。

图1B为依据本发明该实施例的数据通信方法的流程图。请参阅图1B，另请参阅图1A，在步骤101中，可识别用于数据通信的第一频率。在步骤102中，可产生具有第一频率的第一信号以及具有第一频率的第二信号。接下来在步骤103中，可侦测是否在第一天线21上接收该输入信号。如果不是，诸如指令这些数据可在步骤104中用第一信号调制，然后在步骤105中，在第一天线21上传输已调制的信号。如果是，输入信号可在步骤106中使用具有第一频率的第二信号降频，然后降频的信号可在步骤107中解调。

图2A为依据本发明的另一实施例的射频识别装置20的方块图。请参阅图2A，除了加入例如第二功率放大器(PA)26和第二天线22之外，射频识别装置20类似于图1A内说明的射频识别装置10。关于该读取器操作方面，合成器13除了产生具有第一频率的信号以外，还产生具有第三频率的其他信号。与第一频率不同的第三频率可用于触发主动式射频识别标签。在一实施例中，第一频率大约是915.4MHz，并且第三频率可大约是457.7MHz，即该第一频率的一半，这可帮助设计分频器电路(未显示)。在其他实施例当中，第一频率大约是915.4MHz，并且第三频率可大约是433MHz，这有助于运用目前市面上可获得的该主动式射频识别标签。具有该第三频率的信号可在第二功率放大器26上放大，然后通过第二天线22发射。

关于标签操作方面，来自被动式射频识别标签或主动式射频识别标签的输入信号可包含第二频率。在一实施例中，被动式射频识别标签可配置成接收与发射频率为915.4MHz或附近的信号，而主动式射频识别标签可配置成接收频率为433MHz或附近的信号，并且发射频率为915.4MHz或附近的信号。

图2B为依据本发明的该实施例的数据通信方法的流程图。请参阅图2B，另请参阅图2A，在步骤201中，可识别用于数据通信的第一频率与第三频率。在步骤202中，可产生具有该第一频率的第一信号、具有第一频率的第二信号以及产生具有第三频率的第三信号。在一实施例中，第一信号与第三信号分别用于触发被动式射频识别标签与主动式射频识别标签。接下来在步骤203中，可侦测是否在第一天线21上接收该传入信号。如果是，输入信号可在步骤204中使用具有第一频率的第二信号降频，然后降频的信号可在步骤205中解调。如果不是，则在步骤206中可决定是否触发该射频识别标签，诸如主动式射频识别标签。如果是，在步骤207中，通过第二天线22发射第三信号来触发该射频识别标签。如果不是，诸如指令这些数据可在步骤208中用第一信号调制，然后在步骤209中，在第一天线21上传输已调制的信号来触发例如被动式射频识别标签。

图3A仍旧为依据本发明的其他实施例的射频识别装置30的方块图。请参阅图3A，除了加入例如收发器31、第三功率放大器(PA)36和第三天线23之外，射频识别装置30类似于图1A内说明的射频识别装置10。关于读取器操作方面，控制器11传送第一控制信号至收发器31以及合成器13，来启用至少收发器31或合成器13之一。更进一步地，开关12可开启来启用在收发器31上使用来自控制器11的数据调制。该调制可包含但不受限于振幅键控或相位键控调变。在一实施例中，收发器31可提供具有第四频率例如大约13.56MHz的已调制信号。然后已调制的信号通过第三天线23发射。

关于标签操作方面，可在第一天线21上接收具有第一频率的第一输入信号，并通过循环器28、低噪声放大器17、第二混频器18以及基频模块19传送至控制器11。在一实施例中，该第一频率包含UHF成份。更进一步，具有第二频率的第二输入信号可在第三天线23上接收，并传送至收发器31进行解调。然后可将数字信号的已解调信号传送至控制器11进行后续处理，例如解码。在一实施例中，该第三频率包含13.56MHz频率成份。

图3B为依据本发明的该实施例的数据通信方法的流程图。请参阅图3B，另请参阅图3A，在步骤301中，可识别用于数据通信的第一频率与第四频率。在步骤302中，可产生具有第一频率的第一信号、具有第一频率的第二信号以及产生具有第四频率的第四信号。接下来在步骤303中，可侦测是否在第一天线21上接收该输入信号。如果是，则该输入信号可在步骤304中使用具有第一频率的第二信号降频，然后降频的信号可在步骤305中解调。如果不是，在步骤306中，可侦测是否在第二天线22上接收该输入信号。如果是，在步骤307中，可解调输入信号然后解码。如果不是，在步骤308中，可决定信号是否已经在第一天线21上发射。如果是，在步骤309中，诸如指令这些数据可用具有第一频率的第一信号调制，然后通过第一天线21发射已调制信号。如果不是，在步骤310中，可决定信号是否已经在第二天线22上发射。如果是，在步骤311中，诸如指令这些数据可用具有第四频率的第四信号调制，然后通过第二天线22发射已调制信号。如果不是，则重复步骤303。

图4为依据本发明的其他实施例的射频识别装置40的方块图。请参阅图4，射频识别装置40类似于图2A内说明的射频识别装置20以及图3A内说明的射频识别装置30的组合。在本发明的一实施例中，射频识别装置40可通过第一天线21发射与接收具有第一频率的信号。该第一频率可包含UHF频带上的一频率，例如915.4MHz。更进一步，射频识别装置40可通过第二天线22发射具有第二频率的信号，来触发主动式射频识别标签。第二频率可包含UHF频带上的一频率，例如433MHz。再者，射频识别装置40可通过第三天线23发射与接收具有第三频率的信号。该第三频率可包含13.56MHz。操作射频识别装置40的方法可类似于图2A和3A内说明的方法，所以不再讨论。

在说明本发明的代表性具体实施例时，本说明书可将本发明的方法及/或制造方法表示为一特定的步骤次序；不过，由于该方法或制造方法的范围并不为本文所提出的特定的步骤次序，故该方法或制造方法不应受限于所述的特定步骤次序。本领域技术人员当会了解其它步骤次序也是可行的。所以，不应将本说明书所提出的特定步骤次序视为对权利要求的限制。此外，亦不应将有关本发明的方法及/或制造方法的权利要求仅限制在以书面所述的步骤次序的实施，本领域技术人员易于了解，所述次序也可加以改变，并且仍涵盖于本发明的精神与范畴之内。

本领域技术人员应了解可对上述各项具体实施例进行变化，而不致背离其广义的发明性概念。因此，应了解本发明并不限于本公开的特定具体实施例，而为涵盖归属如后附各权利要求所定义的本发明精神及范围内的修饰。

Claims

1.一种射频识别装置，包含：

配置成接收与发射射频识别信号的第一天线，该第一天线配置成在第一频率上发射与接收射频识别信号；

配置成提供通信数据的控制器；

耦合于控制器与第一天线的第一混频器，该第一混频器配置成使用具有第一频率的第一信号来调制来自控制器的数据；以及

耦合于控制器与第一天线的第二混频器，该第二混频器配置成使用具有第一频率的第二信号来解调从该第一天线接收的射频识别信号。

2.根据权利要求1所述的装置，进一步包含耦合于控制器并配置成产生具有第一频率的信号的合成器。

3.根据权利要求2所述的装置，进一步包含功率分配器，该功率分配器耦合于合成器并配置成根据来自合成器的信号，产生具有该第一频率的该第一信号以及具有该第一频率的该第二信号。

4.根据权利要求1所述的装置，进一步包含耦合于该控制器与该第一天线之间的开关，其中控制器在第一天线发射信号的期间开启开关，并且在第一天线接收信号期间关闭开关。

5.根据权利要求1所述的装置，进一步包含配置成发射具有第二频率的信号的第二天线。

6.根据权利要求5所述的装置，其中第一频率与第二频率至少其中之一位于超高频率频带内。

7.根据权利要求6所述的装置，其中第一频率为915.4兆赫兹，第二频率为433兆赫兹。

8.根据权利要求1所述的装置，进一步包含收发器，该收发器耦合于控制器并配置成使用具有第三频率的第三信号来调制数据。

9.根据权利要求8所述的装置，进一步包含第三天线，该第三天线耦合于收发器并配置成发射与接收具有第三频率的信号。

10.根据权利要求9所述的装置，其中第三频率是13.56兆赫兹。

11.一种射频识别装置，包含：

可接收与发射射频识别信号的第一天线，该第一天线配置成在第一频率上发射与接收射频识别信号；

可发射射频识别信号的第二天线，该第二天线配置成发射第二频率上的射频识别信号，第一频率与第二频率彼此不同；

配置成提供控制信号的控制器；

耦合于控制器并配置成根据控制信号产生具有该第一频率的第一信号和具有该第二频率的第二信号至少其中之一的合成器；

耦合于该控制器的第一混频器，该第一混频器配置成根据该第一频率调制来自该控制器的数据；以及

耦合于该控制器的第二混频器，该第二混频器配置成根据第一频率将第一天线接收的射频识别信号解调。

12.根据权利要求11所述的装置，进一步包含耦合于该控制器的开关，其中该控制器在第一天线发射信号期间开启开关，并且在第一天线接收信号期间关闭开关。

13.根据权利要求11所述的装置，进一步包含位于第一天线与合成器之间的循环器。

14.根据权利要求11所述的装置，进一步包含耦合于控制器并配置成以第三频率调制来自控制器的数据的收发器。

15.根据权利要求14所述的装置，进一步包含耦合于该收发器并配置成发射与接收具有第三频率的信号的第三天线。

16.一种射频识别装置，其包含：

可接收与发射射频识别信号的第一天线，该第一天线配置成在第一频率上发射与接收该射频识别信号；

可接收与发射射频识别信号的第二天线，该第二天线配置成发射与接收第二频率上的射频识别信号，第一频率与第二频率彼此不同；

配置成提供控制信号的控制器；

与控制器耦合并配置成根据控制信号产生具有第一频率的第一信号的合成器；

与控制器耦合并配置成根据控制信号产生具有第二频率的第二信号的收发器；

耦合于该控制器的第一混频器，该第一混频器使用具有第一频率的第一信号调制来自该控制器的数据；

耦合于该控制器的第二混频器，该第二混频器配置成根据第一频率将第一天线接收的射频识别信号解调；以及

耦合于该控制器的开关，其中该控制器提供通过该开关通信至该收发器的通信数据，并且该控制器提供通过该开关通信至该第一混频器的数据。

17.根据权利要求16所述的装置，其中收发器使用具有第二频率的第二信号调制来自控制器的数据。

18.根据权利要求16所述的装置，进一步包含可接收与发射射频识别信号的第三天线，其中该第三天线配置成用第三频率发射射频识别信号，该第三频率不同于该第一频率和该第二频率。

19.根据权利要求18所述的装置，其中合成器配置成根据控制信号产生具有该第一频率的第一信号和具有该第三频率的第三信号至少其中之一。