CN101641706B - 一种用于无线操作的设备和用于操作该设备的方法 - Google Patents

Abstract

一种电子设备和操作该设备的方法。该设备接收具有第一频率和预定信号强度的第一信号，并经过等待期后以及在一时间段内转发信号。该设备包含有振荡电路，该振荡电路在亚稳态、第一操作模式中工作在亚阈值区域中。当接收到第一信号时，振荡电路被触发并且转到第二操作模式中的活动模式，其中电路进行振荡。最后，设备被复位为第一操作模式。该设备可具有用于系统用途的标识，该系统可以是RFID系统。

Description

一种用于无线操作的设备和用于操作该设备的方法

发明领域

本发明涉及一种用于无线操作的设备和一种用于操作该设备的方法。更具体地说，该设备可以是例如无线商品防盗系统(article surveillancesystem)的系统中的识别元件。

发明背景

无线操作的设备已经应用很长时间，电池可以为这种设备提供动力。然而，电池的容量和寿命有限。为了使电池持续长久，设备被设计成功率损耗尽可能低。

商品防盗系统采用固定在该系统的商品上的多个识别标签。识读器(reader)被布置成在识读器的覆盖范围内检测这种标签的存在及其标识(identity)。

入侵报警系统采用多个传感器，所述多个传感器布置成检测邻近该传感器的未经许可的人员。如果传感器被激发，则中央系统就会被警告。

建筑物的温度监测系统包含多个温度传感器，所述温度传感器布置成检测邻近传感器的温度。中央计算机间歇地轮询传感器以获取温度值。传感器还可以检测湿度及其它数据，例如电源功率损耗或者光照条件(夜光或日光)。

这种系统有一共同点，就是在系统中包含多个电池提供动力的设备。这些设备可以间歇地或者连续地操作，以便传递数据至中央系统。除了上面描述的系统，其它系统也可以受益于本发明。

该设备可以长时间“休眠”，例如在商品防盗系统中，其中识别标签在生产过程中被固定在商品上，并且在长年累月的运输及贮藏过程中可以存在于商品上，直到在销售该商品时被系统使用。

因此，要求电池提供动力的设备在“休眠”模式期间具备非常低的功率消耗，并且可以在任意时刻被预定的信号激活。此外，要求设备具有可以被远程系统检测的标识和可能的数据。

WO 01/67625公开一种用于将接收的信号放大成转发(retransmission)信号的转发器(transponder)，其中猝熄振荡器(quenchedoscillator)作为放大元件被包括进来。该振荡器优选地是超再生类型，并且对接收的信号表现为负阻抗。

WO 96/08086公开一种使用超再生接收器的微功率转发器，其中猝熄振荡器处于再生晶体管的外部。猝熄振荡器应用指数衰减波而不是通常的正弦波，以获得微安电流级的高灵敏度。

发明内容

因此，优选地本发明力图独立地或以任何组合缓解、减轻或者消除本领域中上述确定的缺点和不足中的一个或更多。

根据本发明的一个方面，本发明提供一种操作电子设备的方法，包括：最初以亚稳态、第一操作模式操作所述设备；以振荡的、第二操作模式操作所述设备，其中所述设备以预定的振荡频率进行振荡；借助于具有预定信号频率和功率级并且被输入到所述设备的输入端的信号，将所述设备从所述第一操作模式转换到所述第二操作模式；以及终止所述第二操作模式，并将所述设备转换到所述亚稳态、第一操作模式。所述设备从所述第一操作模式转换到所述第二操作模式的所述步骤，在输入所述信号后的等待期(latency period)之后发生。所述信号是由天线接收的信号。所述信号频率可偏移所述设备的所述振荡频率。

在一实施方式中，所述设备在亚稳态、第一操作模式中处于亚阈值工作区域内。所述振荡频率是可调节的。

在另一实施方式中，该方法可以进一步包括在从所述第一操作模式转换为所述第二操作模式时，激活控制电路。

在另一方面，提供一种电子设备，包括：放大元件和滤波器元件，所述放大元件和滤波器元件被连接以形成振荡电路；偏压电路，其用于将所述振荡电路维持在具有低功率消耗的非活动的、亚稳态、第一操作模式；输入电路，其用于将信号输入到所述放大元件，以将所述设备转换到所述第二操作模式中，在所述第二操作模式中，所述设备以预定的振荡频率进行振荡；以及复位电路，其用于将所述设备复位到所述第一操作模式。所述输入电路可包含天线。

在一实施方式中，所述滤波器元件包含至少一个电感器和至少一个电容器。所述滤波器元件是可调节的。

在另一个实施方式中，所述设备可以进一步包括控制电路，所述控制电路适合于在从所述第一操作模式转换为所述第二操作模式时被激活。所述控制电路可控制所述复位电路。第二电子设备可以连接到所述控制电路。所述第二电子设备可具有与所述第一电子设备不同的振荡频率。

所述设备可以用在包含识读器和多个识别标签的商品防盗系统中。

附图简要描述

参考附图，本发明更多的目标、特征以及优点将根据本发明实施方式的下面详细描述而呈现出来，其中：

图1是本发明可以在其中使用的FRID系统的原理图。

图2是在图1的FRID系统中使用的先前已知的识别标签的原理图。

图3是根据本发明的设备的实施方式的原理图。

图4是根据图3的设备的更详细的原理图。

图5是根据另一个实施方式的设备的详细的原理图。

图6是根据又一实施方式的电路的详细的原理图。

图7是图6的实施方式中的非线性放大器的放大特性图(amplificationdiagram)。

图8是图6的实施方式中的带通滤波器的带通特性的图示。

图9是根据再一实施方式的设备的原理图。

图10是频率选择的图示。

图11是类似于图10的另一频率选择方案的图示。

图12是根据上述实施方式中任意一个的设备的带通滤波器的图示。

图13是包含“唤醒”部件的设备的原理图。

图14是包括多个再生电路的设备的原理图。

图15是类似于图6的另一实施方式的详细的原理图。

实施方式的详细描述

下文描述的实施方式公开最佳方式并使技术人员能够实现本发明。实施方式的不同部件可以不同于下面描述的其它方式进行组合。本发明可以多种不同的形式体现，且不应该被解释为限于在此陈述的实施方式。更确切地说，提供这些实施方式以便使本公开能够彻底和完整，并且把发明的范围充分地传达给本领域技术人员。本发明仅由所附权利要求限定。

图1是示出包括识读器11和多个标签12、13、14、15、16的RFID系统10的原理图。虽然示出了五个标签，但是这种系统可以包含大量的标签，其中的一些标签在特定的识读器11的范围内。

识读器11包含有收发器(发送器/接收器)，该收发器发送具有预定频率的无线电信号，并且监听来自这些标签的响应信号。

取决于系统，标签可以是不同的配置。

标签可以是例如在所述的预定频率处具有选择性能量吸收的无源器件(passive device)。识读器11可以感知这种吸收并且确定标签的属性。无源器件无需电源。

更加通用的有源(active)标签包含接收器和发送器。接收器是低功率接收器，其(间歇地)监听由识读器发送的无线电信号。标签按规律的时间间隔被激活，并且当接收器例如以预定的频率间隔感知无线电信号时，电源连接到发送器以发送回应。该回应可以是确认信号和/或可以包含一些信息，例如标签的标识和/或更多的数据。内部电源可以由从识读器发送的无线电信号所获得的功率补充。这样的标签需要内部电源，但是在待机模式中功率消耗可以非常低。然而，即使在可达范围内没有识读器，接收器仍然以有规律的或者受控的间隔被激活，从而消耗功率。

标签可以具有标识，并且只有该标识与识读器发送的一个信号匹配时才可以对识读器作出响应。这种标识可以是由识读器发送的一系列频率。识读器可以被布置成以频带内的不同频率发送信号，例如，包含在对低功率应用开放的2.4GHz范围的自由波段内的频率f0至f79。与Bluetooth标准相比，这种频带可以包含具有1MHz频率间隔的80个波段。例如，识读器可以发送列频率系列f1、f5、f33、f2，则标识向量为(1、5、33、2)的标签被激活并发送回应，参见图9。

标签被大量地生产，并且应该尽可能的廉价。因此，要求设计尽可能地简单。此外，应该使功率消耗最小以便可以使用小电池。电池应该在产品的整个生命周期持续可用，例如，可以是5年或者更长时间。

标签的接收器已经根据现有技术构造为如图2所示的外差接收机(heterodyne receiver)。标签20包括连接到宽带放大器22的天线21，所述宽带放大器具有连接到混频器23的输出。来自天线的信号与来自振荡器24的具有预定频率的信号进行混频，振荡器24例如，压控振荡器VCO。来自混频器23的差信号(difference signal)被馈送至窄带的中频IF放大器25，并且经放大的信号被传送到输出终端，该输出终端连接某个求值电路(evaluation circuit)，未示出。因此，VCO 24的频率决定哪个天线信号频率被中频放大器25放大。然而，这种接收器的功率消耗是相对大的。仅在长时间间隔的短时间段内激活接收器降低了标签20的功率消耗。然而，如果时间间隔太长，则标签可能冒漏掉识读器信号的危险。

图3示出包含非线性放大元件的有源标签的实施方式。标签30包含连接到带通滤波器32的天线31，带通滤波器32可以是与电容器串联连接的电感器。放大器33横跨带通滤波器连接。放大器33可以是阈值放大器，其中为了进行放大，信号必需超出特定的阈值。当来自天线31的信号超出所述阈值时，经过滤波器32滤波后，该信号被放大器33放大，并且作为更大的信号被反馈回至滤波器32的输入。放大器33连接成正反馈，并且放大器33将在被称为等待期的一个短的时间段内进入振荡。振荡产生的信号被天线31广播。作为响应，识读器11可以感知该广播的信号。由放大器33产生的信号在输出端36通过二极管37发射到标签30的控制电路。同时，该输出信号通过控制线35控制放大器33的反馈回路中的开关34。当振荡信号足够大时，开关34断开，并且将电阻器36连接到反馈回路中，这导致振荡停止。

因此，当天线31接收到具有特定频率和足够信号强度的信号时，根据图3的标签30产生振荡信号。该振荡信号持续到被开关34中断为止。因此，识读器11可以在短时间段内发送一信号，然后监听具有相同或者相似频率的信号。如果识读器信号已经停止后识别到这种信号，那么这就表明实质上响应那个频率的标签30出现在识读器11的范围内。

图4示出根据结合图3的实施方式所讨论的原理来构造的标签40的更详细的实施方式。标签40包含放大器41，该放大器的放大倍数由两个电阻器42和43确定，电阻器42连接在放大器的输出端和负输入之间以及电阻器43连接在放大器的负输入和地之间。放大倍数可以例如设置为大约10倍。以相反方向并联的两个二极管44和45连接到放大器41的正输入端。二极管44和45的另一端连接到天线46和LC储能电路(LC-tankcircuit)，该LC储能电路包含调谐到特定频率的电感器47和电容器48。

根据图4的标签电路的操作如下。天线46上的任一信号将通过电感器47和电容器48中任一个和放大器41的输出端短路接地，处于地电位。然而，在LC电路的谐振频率下的信号将导致LC电路发生振荡。如果来自天线46的在所述谐振频率下的信号强度超出由两个二极管44和45的拐点电压设定的预定值(例如大约0.8伏特)，则该信号传到放大器41的正输入端，并且被放大器41放大，通过LC电路反馈回至正输入端。正反馈导致电路以仅受限于放大器41的馈电电压(feed voltage)的振幅进行振荡。该振荡由天线46广播。开关49横跨电阻器42连接。如果开关49闭合，则放大器41的放大倍数严重降低，并且振荡将停止。在图4中未示出的电路控制开关49。

图5公开标签50的更一般的电路原理图。该电路包含连接到储能电路的天线51，该储能电路包含电感器52和可变电容器或变容二极管(varactor)53。在控制线59上的电压控制电容值。该储能电路包含第一电阻器54(R)，该电阻器主要包括电感器的电线的阻抗(resistance)。形成负阻抗(-r)的电路55与第一电阻器54串联连接。类似于图4所示放大器的放大器可形成负阻抗。负阻抗55是可变的，这取决于阻抗上的电压；高电压导致较高值的负阻抗。当电压足够高时，负阻抗超出了第一阻抗，并且电路开始振荡。天线51广播该振荡。与控制电路57连接的阈值电路56也感知到该振荡。控制电路57向变容二极管53和横跨负阻抗55连接的复位开关58发射信号。当开关58闭合时，振荡停止。此外，控制电路在控制线59上产生控制变容二极管53的电压，以下将更详细地描述。

图6是可变增益放大器(varamplifier)，即具有依赖电压的放大倍数的放大器60的更详细的原理图。放大器60包含场效应晶体管61，四个电感器62、63、64、65，两个可变电容器66、67，两个隔离电容器68、69，以及电阻器70，这些元件连接在一起组成振荡器。正的馈电电压连接到在电感器63的一端的电压端71。偏压源72通过电阻器70和电感器62连接到晶体管61的栅极。天线信号连接到天线端73。二极管74通过输出端75提供输出信号给控制电路76。复位开关77由控制电路通过控制线78控制。

在正常操作期间，因为在天线端73没有输入信号，电阻器70和电压源72保持场效应晶体管61的栅极电压在晶体管的拐点电压以下，并且实际上没有电流通过晶体管61。电路处于空闲状态或者亚稳态(meta-stable)状态，实际上不从电源吸收电流。

晶体管61在图7所示的放大特性图上处于位置79，在该位置放大倍数小于“一”。这被称为第一操作模式，其发生在晶体管工作图(operationaldiagram)亚阈值区域中。在这个区域中，晶体管的功率或者电流消耗非常低，并且晶体管的放大倍数也很低或者小于“一”。

然而，如果一个信号出现在天线终端73，且该信号有足以使晶体管超过拐点电压(如线79所示)并且进入放大倍数大于“一”的区域的振幅或者功率，晶体管61就开始汲取电流。于是，电路开始以电感器65和电容器66、67确定的频率振荡。振荡导致电路进入图7中线80所示的饱和区域，这被称为第二操作模式，在第二操作模式中振荡以一个特定的谐振频率进行。

该电路将对于由包含调谐至谐振频率(f1)的电感器65和电容器66、67的电路选择的天线信号进行谐振。这种谐振信号将触发晶体管61并且开始振荡。

来自晶体管61的输出信号馈送到控制电路76，该控制电路通过控制线78控制开关77，以便复位该电路并且阻止进一步的振荡。

因此，图6所示的电路在第一模式中工作在晶体管60、61的亚阈值区域中，其中实际上没有发生功率消耗。只有天线信号被接收时，如上所述，电路才开始在第二操作模式消耗功率。因此，电路一直积极地监听无线电信号而无需损耗电源。

图6中的电路可以被认为具有亚稳态第一操作模式，因为正反馈回路的放大倍数小于“一”。因此，电路可以无限期地停留在亚稳态第一操作模式。亚稳定性在电子学中定义为：非平衡电子状态持续长且理论上无限的时间的能力。

当超过某一振幅或者功率的信号被接收时，该电路变得不稳定。该放大倍数增长到超过“一”，同时电路开始以第二模式振荡。电路以迅速增长的振幅被推进到振荡中。然而，直到振荡开始为止，该“推进”可以需要一些时间，这段时间被称为等待期。因此，直到该电路已经开始振荡为止，电路的应答时间可以在微秒的一部分或者几微妙的范围内。

值得注意的是，具有预定中心频率之外的频率的天线信号，如果足够接近并且有足够高的信号强度，将仍然触发该电路。

图8示出图5或图6中的电路的Q值曲线图。当电路处于具有最大的电路放大倍数区域中时，也就是说在图7中的线79和线80之间的工作区域，在中心频率处，Q值比如为“二”。因此，电路开始以一个fc的激发频率(excitation frequency)相对迅速地振荡。然而，如果激发频率在f1和f2之间的频带中，则电路仍然开始振荡(可能以较长的等待期和较高的所需输入功率)，这是因为放大倍数将超过“一”。然而，只要振荡一开始，振荡频率就向中心频率fc变换。这个特征可以被使用并且下文被称为不调和(dissonance)。

假定识读器发送一个具有频率f1的信号，其在图8所示的响应曲线81的3分贝线上。那么，具有包含识读器频率的频带的任何标签将开始振荡并且广播信号。广播的信号将是标签的中心频率。因此，当识读器可以发送具有如图8所示的频率为f1的信号时，具有图8中频率响应81的标签将在频率f81周围开始振荡，并且，具有图8中频率响应82的标签将在频率f82周围开始振荡。

标签的中心频率fc可以从开始时就被设定或者可以是可调节的，例如如图6所示。可变电容器或者可变电感器可以用来调谐电路。可变电容器或者变容二极管是众所周知的，其包含的二极管的在p型掺杂区域和n型掺杂区域之间的阻挡层的宽度由门电压控制。

可变电感器或者电容器也可以采用一个或多个开关来构造，以在LC电路中包含一个或多个电感器和电容器。这些开关可以在工作过程中或者在工作之前被控制。例如LC电路可以从开始就被调谐至识读器频率f1，并且当指示振荡的信号在输出端75上出现时，另一个并联电容器可以被切换至电路中，使振荡频率变换到较低值(f82)，或者另一个串联电容器可以被切换至电路中，使振荡变换到一个较高值(f81)。

可选择地，控制电路可以在工作之前，将LC电路调整至预期的识读器的发送频率。在接收识读器的信号并且振荡后，控制电路将振荡器复位。然后，控制电路可以将LC电路转换到来自识读器的新的预期频率，如下面更详细的解释。

图9公开用来解释以下操作的标签电路。该电路包含天线91，该天线将信号提供给选择性滤波电路92，该选择性滤波电路92具有可被端子93上的电压调节的谐振频率。经滤波电路92选择的信号被传递给一个具有可调放大倍数的放大器94。放大倍数可被端子95上的电压进行调节。另外，放大倍数依赖于输入信号的强度，如上所述。滤波器92和放大器94组成振荡器。当该振荡器振荡时，信号出现在滤波器的输出端，并且该信号被比较器96感知，该比较器96可以是与放大器94类似的放大器，但无振荡能力。比较器96的输出信号被馈送到控制电路97，该电路可以产生到端子93的输出信号以便控制谐振频率，并且可以产生到端子95的输出信号以便复位放大器94。此外，传感器或者其它输入设备98向控制电路97提供输入信号。

值得注意的是，包含比较器96的电路可以图6所示的形式构成，在待机模式期间几乎不需要功率。该控制电路可被允许从电池消耗更多的功率，这是因为其只是在识读器请求时才被激发。

该控制电路包含寄存器99，该寄存器99包含一系列用来标识标签并且对于每个标签来说唯一的频率。

为了识别特定标签的存在，识读器11的操作可以如下：标签可以具有由一序列频率f0、f15、f28、f5确定的识别向量(0，15，28，5)。识别向量显示为有4个成员(member)，但是可以使用任何大于二的成员数量。识读器想要得知具有特定标签标识的标签是否在识读器的范围内。

识读器11(参见图1)，发送具有第一频率f0(激活频率(activationfrequency))的信号。所有的标签将该频率包含作为第一(空闲)频率。因此，在识读器范围内的所有标签都接收到具有足够强度的信号，以便触发振荡器，并且所有的标签在一个时间段内发送转发信号，接着，振荡被各个标签复位。同时，控制电路被激活，并且将滤波器的谐振频率变换至标签的第二频率，该频率由标签的识别向量确定，在该情况中为f15。在识读器范围内的另一个标签将其频率变换到其自身的第二频率，该第二频率由其识别向量确定。

如果识读器接收到至少一个转发信号，这表明至少有一个标签在识读器的范围内。通常接收到多个转发信号。

然后，识读器11以期望标签的第二频率f15发送第二信号。具有这个频率的标签将被触发并开始振荡。这引起相应标签的控制电路复位振荡，并且将滤波器的谐振频率变换至标签的第三频率f28。对于未将f15作为第二识别频率的所有标签，其控制电路在第二次发送期间将不接收任何信号，导致控制电路将滤波器的谐振频率变换至第一频率f0，于是该控制电路被去激活(deactivate)。如果识读器接收到至少一个转发的第二信号，那么这表明至少有一个将f15作为第二识别频率的标签在识读器11的范围内。可以接收多个转发的信号。

然后，识读器11以标签的第三频率f28发送第三信号。具有这个频率并且没有被其控制电路去激活的标签将被触发并且开始振荡。这引起相应标签的控制电路复位振荡，并且将滤波器的谐振频率变换至标签的第四频率。对于未将f28作为第三识别频率的所有标签，其控制电路在第三次发送期间将不接收任何信号，导致控制电路将滤波器的谐振频率变换至第一频率f0，于是该控制电路被去激活。如果识读器接收到至少一个转发的第三信号，这表明至少一个将f15作为第二识别信号并且将f28作为第三识别频率的标签在识读器的范围内。可以接收多个转发的信号。

最终，识读器11发送具有标签的第四频率f5的第四信号。具有该频率并且没有被控制电路去激活的标签将被触发并且开始振荡。这引起相应标签的控制电路复位振荡。只有一个标签具有这种频率的组合。如果该标签在识读器11的范围内，则识读器11将只从那个标签接收转发的信号。通过将滤波器的谐振频率变换至第一频率f0，控制电路将使识读器范围内的所有其它标签失效。

识读器现在可以发送更多的信号到已经被识别的标签，例如用于读取由传感器98提供的输入信号值，该传感器可以是温度传感器或任何其它设备。这种对相关标签的轮询可以按不是第一频率f0的任何频率进行。

在另外一种情况中，识读器可能不知道在识读器范围内的标签的标识。那么对于识读器来说就需要一些类型的判优(arbitration)，以便获取关于识读器可达范围内标签的标识的信息。这个过程可以如下进行：

该方法采用不调和的原理，意味着标签以一个频率作出响应，该频率以差频Δf1和Δf2稍微偏离识读器频率。

首先，识读器以激活频率f0发送信号，参见图11。所有的标签最初被调谐以致这个频率在电路的通频带范围内。因此，在识读器范围内的所有标签以f0加上Δf1或f0加上Δf2的频率进行响应。如果识读器接收到f0加上Δf1的频率，则识读器将其频率变换至第二频率，即f16。如果识读器接收到一个f0加上Δf2的频率，则识读器将其频率变换至第二频率，即f32。如果两个信号都被接收到，则识读器选择f16或者f32中的任意一个。没有进行响应的标签被其控制电路去激活。

接着，识读器以f16(或f32)发送第二信号，于是调谐至这个频率的所有标签作出响应。如果识读器接收到f16加上Δf1的频率，则识读器将其频率变换至第二频率，即f20(16+4)。如果识读器接收到f16加上Δf2的频率，则识读器将其频率变换至第二频率，即f24(16+8)。如果两个信号都被接收到，则识读器选择f20或者f24中的任意一个。没有进行响应的标签被控制电路去激活。

接着，识读器以f20(或f24)发送第三信号，于是调谐至这个频率的所有标签作出响应。如果识读器接收到f20加上Δf1的频率，则识读器将其频率变换至第二频率，即f21(16+4+1)。如果识读器接收到一个f20加上Δf2的频率，则识读器将其频率变换至第二频率，即f22(16+4+2)。如果两个信号都被接收到，则识读器选择f21或者f22中的任意一个。没有作出响应的标签被控制电路去激活。

最终，识读器11以f21(或f22)发送第四信号，于是调谐至这个频率的所有标签作出响应。如果识读器11接收到f21加上Δf1或者f21加上Δf2的频率，则识读器将此检测出来。

此时，识读器11有四个位，其定义已经对所有频率作出响应的标签(f21)。现在，识读器11可以按选择的频率轮询标签，该选择的频率可以是f21或者任意其它频率。

然后，识读器可以继续识别接收两次响应的频率。以此方式，能够检测其它标签的标识。

可以通过允许传感器值影响差频，而以不调和方式检测传感器值。

也可采用其它频率方案，例如f0作为第一频率，f1或f5作为第二频率，f1、f3、f5、f7作为第三频率，然后依次为f1、f2、f3、f4、f5、f6、f7、f8，以便在具有f1-f8作为识别频率的标签之间进行判优，参见图12。在这种情况下，在第二、三、四步使用相同的频率f1，这是可能的，因为没有作出响应的标签被控制电路去激活。

响应频率可以如图8所示布置，Δf1＝-Δf2，以便两个响应频率集中在触发频率fc上。然而在此情况下，检测识读器的响应频率可能是困难的。因此，以Δf1不同于Δf2的布置将是可能的，例如Δf1＝-0.8×Δf2，参见图10。另外一种布置可以是两个响应频率都大于或小于触发频率fc，例如Δf1＝Δf2或Δf1＝0.8×Δf2。

可以使用超过两个，例如三或四个或更多的谐振频率，Δf1、Δf2、Δf3、Δf4...。系数0.8可以是0～1之间的其它系数。限制条件是所有频率应处于滤波器的通频带内。

滤波器已经表示为LC电路，该LC电路包括一个电感器和两个电容器。然而，可以使用具有谐振频率(也就是说带通滤波器)的任何滤波器电路。这种滤波器能够包括MEMS电路，晶体滤波器，陶瓷滤波器，具有多于三个组件的LC滤波器，有源滤波器。

在另一实施方式中，所示的接收设备可以仅用作标签的“唤醒”。这一实施方式在图13中示出。该设备包括天线131。带通滤波器132与非线性放大器133连接以形成振荡器，当来自天线的信号大到足以启动振荡器时，振荡器开始振荡。比较器感知该振荡并控制开关135，所述控制开关135可以将电源接通到控制电路136。控制电路向振荡器发射信号来断开开关137从而在振荡电路中包括电阻器138，由此使振荡器去激活，从而振荡停止。同时，控制电路将另一个开关139闭合到控制电路的电源。控制电路136包括根据任何已知原理的另外的收发器140，例如外差接收机，其接管标签的继续的操作。收发器与天线131连接。当按照任何算法终止操作时，控制电路通过断开开关139(开关135是断开的)而使其自己去激励，并且标签返回第一操作模式，等待预定频率的新的唤醒信号。

识读器可以发射单频信号，也可以发射包含多个频率或一频带的宽带唤醒信号，例如″狄拉克(Dirac)″脉冲。接收到具有足够信号强度的预定频率的信号的标签将激起。以此方式，标签将长时间处于低功率模式，直至接收到唤醒信号为止。如果接收到伪(spurious)唤醒信号，标签将只激起达很短的时间，即，直至控制电路验证该唤醒信号并非由识读器发出的有效唤醒信号为止。

识读器可以发射一种唤醒信号，其将Bluetooth查询序列的频率作为唤醒信号包括进来。在这种情况下，根据图9的实施方式可用来分析Bluetooth信号。如果接收到正确的信号序列，则控制电路就被激活，接管控制任务，例如按照任何此前已知的方法或这里上面描述的任何实施方式。

图14表示另外的实施方式，其中多个电路142、143与同一天线141连接。每一电路分别含有去激活开关144和145。两个电路142和143在图14中示出，但也可采用任何的数量。第一电路142被调谐到频率f81，对应于逻辑“1”，第二再生电路被调谐到频率f82，对应于逻辑“0”。控制电路146根据传感器147接收到的信号控制每个电路的去激活开关144和145。

用于轮询标签的操作如下。识读器已经以上述任意方式识别标签。标签以事先确定的频率被轮询，例如图8所示的频率f1。根据传感器147的传感器值的最高有效位，控制电路操作开关144和145，传感器147可以是具有待被传送到识读器的8位值的温度传感器。如果最高有效位是“1”，则开关144闭合而开关145断开；并且如果最高有效位是“0”，则开关145闭合而开关144断开。接着，识读器以频率f1发送轮询信号。如果最高有效位是“1”，则振荡电路142开始以频率f81振荡。如果最高有效位是“0”，则振荡电路143开始以频率f82振荡。识读器检测这种响应。接着，控制电路禁止这些振荡，并且根据信号中的下一位来控制开关144和145，识读器以频率f1发出第二轮询信号，以此类推。在8个轮询信号之后，温度信号的8个位就被传送给识读器。

相同的原理可以用于单个电路，其中控制电路根据传感器信号控制变容二极管或类似设备。

具有多个接收器的实施方式也可在如上所述的识别过程期间被有效地使用。这一实施方式可以有四个电路，每一电路被调谐到频率f0+Δf1、f16+Δf1、f20+Δf1以及f21+Δf1，如上述结合图11所描述的。如果所有4个电路被按一定顺序触发，则识读器接收到该标签的标识，并能够继续轮询该标签，例如如上所述的。

根据上述任意实施方式的设备能够用CMOS技术来制造。然而，也可以采用其它技术，例如分立元件，例如，MOSFET晶体管，其在低功率模式下具有很低的功率消耗。

图15是振荡电路的另一个实施方式的电路原理图。该电路类似于图6中所示的电路，但是以平衡的方式布置。该电路仅需要一个电感器，这使该电路更适合于被包含在一个硅芯片上，所有的组件都在该芯片上。

该振荡电路包含第一PMOSFET晶体管151和第二NMOSFET晶体管152。在这两个晶体管的漏极之间连接有电感器153。三个电容器154、155、156相互串联连接，并且与该电感器相并联。晶体管的栅极被通过两个电压源157、158和两个电阻器159、160馈送栅极电压，以便晶体管通常处在晶体管的正常操作区域之下的区域内，即处于亚阈值区域内。经由平衡不平衡变换器162并且经由各两个的隔离电容器163、164、165、166，将晶体管连接至天线端161，其中平衡不平衡变换器162将不平衡的天线信号转换为平衡信号。二极管167通过输出端168和输出电容器169为控制电路170提供输出信号。控制线171控制两个复位开关172和173。该操作类似于图6中的电路。

该电路作为双稳态和非稳态多谐振荡器的组合进行操作。在第一操作模式，电路处于亚稳态，意味着在相应频带中有足够能量的触发信号将使该电路进入第二操作模式。在第二操作模式，电路如同非稳态多谐振荡器进行操作，以特定的频率振荡。该振荡一直持续到某些外部事件终止振荡并且将电路恢复至第一亚稳态模式为止。

本实施方式可以包含在计算机程序产品中，该计算机程序产品能够实现在此描述的方法和功能。当计算机程序产品被有计算机能力的系统载入并在其中运行时，本发明可以被实现。在本上下文中的计算机程序、软件程序、程序产品、或者软件，是指一套指令以任意程序设计语言、代码或者符号形式的任意表达，其目的是，直接地或者在转换成其他语言、代码或符号后，使具有处理能力的系统执行特定的功能。

除非另外定义，所有在此使用的术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域的普通技术人员之一通常理解的相同的含义。将更进一步理解那些术语，就如那些术语在通常使用的字典中所定义的，那些术语应该被解释为具有与在相关领域的环境中的含义一致的含义，并且不以一种理想化或者过度形式化的意思进行解释，除非在此被明确地如此定义。

应该强调的是，在此使用的单数形式“一(a)”、“一(an)”和“这个(the)”旨在也包含复数形式，除非明确地声明其他含义。将进一步理解当术语“包括(includes)”、“包含(comprises)”、“包括(including)”及/或“包含(comprising)”用在本说明书中时，被视为指定所述部件、整体、步骤、操作、元件，及/或组件的存在，但并不排除存在或附加其它部件、整体、步骤、操作、元件、组件，及/或其的组合中的一个或更多。

上面已经参考特定实施方式描述了本发明。然而，除了上述实施方式的其他实施方式在本发明的范围内同样是可能的。在本发明的范围内可以提供不同于上述方法的方法，这些由硬件或软件或者硬件和软件组合来执行。本发明的不同部件和步骤可以按不同于上述组合方式的其它组合方式来组合。本发明的范围并不受上述的不同实施方式的限制，而仅由随附的权利要求进行界定。

Claims (14)

1.一种操作电子设备的方法，其特征在于：

最初以具有低功率消耗的亚稳态、非振荡的第一操作模式操作所述设备；

以振荡的、第二操作模式操作所述设备，其中所述设备以预定的振荡频率进行振荡；

借助于具有预定信号频率和功率级并且借助于天线被输入到所述设备的输入端的信号，将所述设备从所述第一操作模式转换到所述第二操作模式，由此开始所述振荡；以及

终止所述第二操作模式并通过复位电路将所述设备转换到所述亚稳态、非振荡的第一操作模式。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述设备从所述第一操作模式转换到所述第二操作模式的所述步骤在输入所述信号后的等待期之后发生。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述信号频率偏移所述设备的所述振荡频率。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述设备在所述亚稳态、非振荡的第一操作模式中处于晶体管工作图的亚阈值区域内。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述振荡频率是可调节的。

6.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：

在从所述第一操作模式转换为所述第二操作模式时，激活控制电路。

7.一种电子设备，其特征在于：

放大元件（61）和滤波器元件（65，66，67)，所述放大元件和所述滤波器元件被连接以形成振荡电路；

偏压电路（72，70，62），其用于将所述振荡电路维持在具有低功率消耗的亚稳态、非振荡的第一操作模式；

输入电路（73，68，69），其用于经由天线（51）将信号输入到所述放大元件，以将所述设备转换到第二操作模式，在所述第二操作模式中，所述设备以预定的振荡频率进行振荡；

用于终止所述第二操作模式的电路以及复位电路，所述复位电路用于将所述设备复位到所述第一操作模式。

8.根据权利要求7所述的设备，其中所述滤波器元件包含至少一个电感器（65）和至少一个电容器（66，67）。

9.根据权利要求7所述的设备，其中所述滤波器元件是可调节的。

10.根据权利要求7所述的设备，进一步包含控制电路（76），所述控制电路（76）适合于在从所述第一操作模式转换为所述第二操作模式时被激活。

11.根据权利要求10所述的设备，其中所述控制电路（76）控制所述复位电路。

12.根据权利要求10所述的设备，其中至少第二电子设备连接至所述控制电路。

13.根据权利要求12所述的设备，其中所述第二电子设备具有与所述电子设备不同的振荡频率。

14.根据权利要求7所述的设备，其中所述设备用在包含识读器和多个识别标签的商品防盗系统中。

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