CN102622645B - Rfid电子标签射频前端 - Google Patents

Rfid电子标签射频前端 Download PDF

Info

Publication number
CN102622645B
CN102622645B CN201210092832.1A CN201210092832A CN102622645B CN 102622645 B CN102622645 B CN 102622645B CN 201210092832 A CN201210092832 A CN 201210092832A CN 102622645 B CN102622645 B CN 102622645B
Authority
CN
China
Prior art keywords
circuit
radio frequency
input
output terminal
frequency input
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201210092832.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102622645A (zh
Inventor
文光俊
刘佳欣
王耀
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of Electronic Science and Technology of China
Original Assignee
University of Electronic Science and Technology of China
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Electronic Science and Technology of China filed Critical University of Electronic Science and Technology of China
Priority to CN201210092832.1A priority Critical patent/CN102622645B/zh
Publication of CN102622645A publication Critical patent/CN102622645A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102622645B publication Critical patent/CN102622645B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Near-Field Transmission Systems (AREA)

Abstract

本发明公开了一种RFID电子标签射频前端，包括：四个射频输入输出端、两个模拟信号输出端、一个数字信号输入端、整流电路、解调电路和调制电路。本发明的射频前端具有四个射频输入输出端，采用该射频前端的电子标签芯片可与两个互相独立的标签天线连接组成双天线电子标签，只要两个标签天线其中的任意一个接收到足够的射频信号，电子标签就会上电工作。同样，只要有任意一个标签天线发射的信号被RFID阅读器接收到，标签就能被RFID阅读器识别。采用该射频前端的电子标签在空间中的各个角度均具有较高的灵敏度，与单天线的电子标签相比，识别盲区大大减少。

Description

RFID电子标签射频前端
技术领域
本发明属于集成电路设计技术领域，具体涉及一种RFID电子标签射频前端的设计。
背景技术
射频识别(RFID，Radio Frequency Identification)技术是利用射频方式远距离的通信以达到物品的识别、追踪、定位和管理等目的。射频识别技术在工业自动化，商业自动化，交通运输控制管理，防伪等众多领域，甚至军事用途具有广泛的应用前景，目前已引起了广泛的关注。
利用射频识别技术制作的电子标签和阅读器被广泛的使用，特别是作为物联网的节点的电子标签，可以有效的存储所附着物品的各种信息并通过与阅读器的通信传输这些信息。
RFID电子标签根据其工作频率可以分为三类：(1)低频标签工作频率范围在30KHZ～300KHZ，典型工作频率为125KHZ、133KHZ；(2)高频标签工作频率范围在3M HZ～30MHZ，典型工作频率为13.56MHZ；(3)超高频标签工作频率在300MHZ以上，包括超高频和微波频率段，典型工作频率为433MHZ、915MHZ、2.45GHZ、5.8GHZ。低频和高频电子标签主要采用电感耦合原理实现能量传递和数据交换，其特点是阅读距离近、数据速率低、标签存储容量小，主要用在短距离、低速低成本的系统中。超高频电子标签采用电磁散射的原理进行能量传递和数据交换，这种标签具有通信距离远、数据速率高、存储容量大的优点，得到了广泛的应用，引起了国内外众多研究单位的关注。
射频识别系统的结构示意图如图1所示。射频识别系统由阅读器、电子标签和数据交换与管理系统组成，数据交换与管理系统控制阅读器发送对电子标签的读写命令，并将阅读器得到的数据进行存储和管理。阅读器与电子标签之间双向通信，阅读器发射的信号经自由空间电磁波传输，被电子标签天线接收，电子标签把接收到的电磁波转化为直流能量，并从电磁波中提取出阅读器的命令，经分析处理后将反馈信号经自由空间发送给阅读器。
图2所示为超高频RFID电子标签的结构框图。一个完整的电子标签包括天线、射频前端、模拟前端、数字基带和存储器。射频前端是射频信号与电子标签的接口电路，一方面将标签天线接收到的射频信号转化为直流电压VDC，并从中解调出RFID阅读器的命令VDEM，另一方面将数字基带输入的数字信号DATA_IN与射频载波调制，通过标签天线返回到RFID阅读器。模拟前端将射频前端提供的不稳定的直流电压VDC转化为稳定的直流电压VDD作为部分模拟电路以及数字基带和存储器的工作电压，并产生时钟信号CLK和上电复位信号POR提供给数字基带和存储器。
现有电子标签的射频前端普遍采用单天线接口，这种电子标签在沿着天线的方向上识别距离较远，但是在垂直于天线的方向上识别距离较近，在标签周围空间中存在着较大的识别盲区。
发明内容
本发明的目的在于提出了一种RFID电子标签射频前端，采用该射频前端的电子标签在其周围空间的各个角度均能保持较高的灵敏度，保证了当电子标签在空间中的位置发生变化时，可以稳定持续地被RFID阅读器识别到。
本发明的技术方案是：一种RFID电子标签射频前端，包括：四个射频输入输出端、两个模拟信号输出端、一个数字信号输入端、整流电路、解调电路和调制电路；其中，
四个射频输入输出端作为整流电路的四个输入端子，第一模拟信号输出端作为整流电路的输出端子；四个射频输入输出端还作为解调电路的四个输入端子，第二模拟信号输出端作为解调电路输出端子；四个射频输入输出端还作为调制电路的四个输出端子，第一数字信号输入端作为调制电路的输入端子；
第一射频输入输出端和第二射频输入输出端分别与外部的第一天线的两个端口相连接，第三射频输入输出端和第四射频输入输出端分别与外部的第二天线的两个端口相连接。
作为一种优选方案，所述整流电路包括第一整流子电路和第二整流子电路，其中，第一射频输入输出端和第二射频输入输出端作为第一整流子电路的两个输入端子；第三射频输入输出端和第四射频输入输出端作为第二整流子电路的两个输入端子；第一整流子电路的输出端子和第二整流子电路的输出端子连接在一起，作为所述整流电路的输出端子，即第一模拟信号输出端。
作为一种优选方案，所述解调电路包括：第一包络检波电路、第二包络检波电路、包络信号处理电路，其中，第一射频输入输出端和第二射频输入输出端作为第一包络检波电路的两个输入端子；第三射频输入输出端和第四射频输入输出端作为第二包络检波电路的两个输入端子；第一包络检波电路的输出端子和第二包络检波电路的输出端子连接在一起，并与包络信号处理电路的输入端相连，包络信号处理电路的输出端作为所述解调电路的输出端子，即第二模拟信号输出端。
作为一种优选方案，所述调制电路包括：第一反向散射电路、第二反向散射电路和第一缓冲级，其中，第一缓冲级的输入端子作为第一数字信号输入端，第一缓冲级的输出端分别与第一反向散射电路的输入端、第二反向散射电路的输入端相连；第一反向散射电路的两个输出端即为第一射频输入输出端和第二射频输入输出端，第二反向散射电路两个输出端即为第三射频输入输出端和第四射频输入输出端。
本发明的有益效果：本发明的RFID电子标签射频前端具有四个射频输入输出端，采用该射频前端的电子标签芯片可与两个互相独立的标签天线连接组成双天线电子标签。只要两个标签天线其中的任意一个接收到足够的射频信号，电子标签就会上电工作；同样，只要有任意一个标签天线发射的信号被RFID阅读器接收到，标签就能被RFID阅读器识别。采用该射频前端的电子标签在空间中的各个角度均具有较高的灵敏度，与单天线的电子标签相比，识别盲区大大减少。当电子标签在空间中的位置发生变化时，采用本发明的射频前端的电子标签仍可以稳定持续地被RFID阅读器识别到，增强了射频识别系统的稳定性。
附图说明
图1是射频识别系统的示意图。
图2是超高频射频识别电子标签的结构框图。
图3是本发明的射频前端的结构框图。
图4是本发明的射频前端中整流电路的结构框图。
图5是本发明的射频前端中解调电路的结构框图。
图6是本发明的射频前端中调制电路的结构框图。
图7是采用本发明的射频前端的电子标签芯片的端口示意图。
图8是现有的单天线电子标签及其在空间中识别范围的示意图。
图9是采用本发明的射频前端的电子标签及其在空间中识别范围的示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做详细说明。
图3是本发明的射频前端的结构框图。具体包括四个射频输入输出端RF1+、RF1-、RF2+、RF2-，两个模拟信号输出端DC_OUT和DEM_OUT，一个数字信号输入端MOD_IN，整流电路、解调电路、调制电路。
四个射频输入输出端作为整流电路的四个输入端子，第一模拟信号输出端DC_OUT作为整流电路的输出端子；四个射频输入输出端还作为解调电路的四个输入端子，第二模拟信号输出端DEM_OUT作为解调电路输出端子；四个射频输入输出端还作为调制电路的四个输出端子，第一数字信号输入端作为调制电路的输入端子MOD_IN；
第一射频输入输出端RF1+和第二射频输入输出端RF1-分别与外部的第一天线的两个端口相连接，第三射频输入输出端RF2+和第四射频输入输出端RF2-分别与外部的第二天线的两个端口相连接。
四个射频输入输出端RF1+、RF1-、RF2+、RF2-，分别与两个互相独立的标签天线相连接(每个天线有两个端口)，RF1+、RF1-连接其中一个天线的两端，RF2+、RF2-连接另一个天线的两端，每个标签天线既是接收天线，也是发射天线。对于整流电路、包络检波电路，该四个端口是射频输入端口，对于调制电路，该四个射频端口是射频输出端口。四个射频输出端口分为两对，RF1+、RF1-和RF2+、RF2-，与标签天线相连时，可以直连其中的一对，另外一对悬空，此时电子标签的工作模式与单天线的标签相同。
第一模拟信号输出端口DC_OUT输出直流电压VDC至电子标签的模拟前端；模拟信号输出端口DEM_OUT输出解调信号至电子标签的数字基带部分；电子标签的数字基带部分将调制信号VMOD通过数字信号输入端口MOD_IN发送到射频前端。
这里，整流电路可以采用图4所示的一种结构，所述整流电路包括第一整流子电路和第二整流子电路，第一整流子电路和第二整流子电路既可以是电路结构相同的电路，也可以是电路结构不相同的电路。第一整流子电路的两个输入端口分别接至射频端口RF1+、RF1-，第二整流子电路的两个输入端口分别接至射频端口RF2+、RF2-，第一整流子电路和第二整流子电路的输出端连接在一起输出直流电压VDC，并与模拟信号端口DC_OUT相连。整流电路将标签天线接收到的射频信号转化成直流电压VDC，第一整流子电路和第二整流子电路独立工作，只要其中任意一个输出足够的直流电压，标签就会上电工作。
这里，解调电路可以采用图5所示的一种结构，包括第一包络检波电路、第二包络检波电路、包络信号处理电路，其中，第一射频输入输出端RF1+和第二射频输入输出端RF1-作为第一包络检波电路的两个输入端子；第三射频输入输出RF2+端和第四射频输入输出端RF2-作为第二包络检波电路的两个输入端子；第一包络检波电路的输出端子和第二包络检波电路的输出端子连接在一起，并与包络信号处理电路的输入端相连，包络信号处理电路的输出端作为所述解调电路的输出端子，即第二模拟信号输出端DEM_OUT。
这里的包络信号处理电路具体包括：均值产生电路、比较器和第二缓冲级，其中，均值产生电路的输出端与比较器的一个输入端相连，均值产生电路的输入端与比较器的另一个输入端相连作为包络信号处理电路的输入端，比较器的输出端与第二缓冲级的输入端相连，第二缓冲级的输出端作为包络信号处理电路的输出端，也即是解调电路的输出端子。
第一包络检波电路的两个输入端口分别接至射频端口RF1+、RF1-，第二包络检波电路的两个输入端口分别接至射频端口RF2+、RF2-，第一包络检波电路和第二包络检波电路的输出端连接在一起输出包络信号VENV；包络信号分为两路，一路接至比较器的一端，另一路接至均值产生电路；均值产生电路对包络信号VENV处理，得到包络的均值VAVG接至比较器的另一端；比较器对包络信号VENV和均值信号VAVG比较，产生一个脉冲信号VPULSE接至第二缓冲级的输入端；第二缓冲级对脉冲信号VPULSE整形，得到解调信号VDEM连接至模拟信号端口DEM_OUT。第一包络检波电路和第二包络检波电路独立工作，只要其中任意一个的输出达到电子标签的解调阈值，解调电路就能正常工作。
这里，调制电路可以采用图6所示的一种结构，包括：第一反向散射电路、第二反向散射电路和第一缓冲级。第一缓冲级的输入端接至数字信号输入端口MOD_IN，缓冲级将调制信号VMOD处理后，产生一个控制信号VCTL，VCTL接至第一反向散射电路和第二反向散射电路的公共输入端，第一反向散射电路的两个输出端口分别接至射频端口RF1+、RF1-，第二反向散射电路的两个输出端口分别接至射频端口RF2+、RF2-。反向散射电路通过改变电子标签的阻抗匹配状态将标签返回的数据发送到RFID阅读器。第一反向散射电路和第二反向散射电路独立工作，只要任意一个将返回的数据发送到RFID阅读器，则电子标签就能被识别到。
图7是采用本发明的射频前端的电子标签的端口示意图。四个射频输入输出端分别位于电子标签的四个角上，其中，RF1+和RF1-对角放置，RF2+和RF2-对角放置。
图8是现有的单天线电子标签及其在空间中识别范围的示意图。图8(a)是单天线电子标签的构造示意图，单天线电子标签只有两个射频信号端口，只能与一个天线连接。图8(b)是单天线电子标签在空间中识别范围示意图。由于天线的射频能量在平行于天线的方向上较强，在垂直于天线的方向上较弱，因此单天线电子标签在其周围空间中存在较大的识别盲区。
图9是采用本发明的射频前端的双天线电子标签及其在空间中识别范围的示意图。图9(a)是双天线电子标签的结构示意图，双天线电子标签有四个射频信号端口，可与两个天线连接，又可以将其中的一对射频端口悬空而作为单天线电子标签使用。图9(b)是双天线电子标签在空间中识别范围示意图。两个天线正交安置，使电子标签在各个方向上的射频能量均较强，识别盲区大大减小。
当采用本发明的射频前端的电子标签处于RFID阅读器的射频场中时，由于电子标签的两个天线在空间中的位置不同，因此两个天线接收到的射频能量可能相同，也可能不同。然而只要任何一个天线接收到达到激活电子标签所需的能量，则与该天线相连接的整流电路、包络检波电路、调制电路就会开始工作，从而激活整个电子标签。
采用本发明的射频前端的电子标签芯片可与两个标签天线连接组成双天线电子标签。这种电子标签在空间中的各个角度均具有较高的识别灵敏度，与单天线的电子标签相比，识别盲区大大较少。当电子标签在空间中的位置发生变化时，采用本发明的射频前端的电子标签仍可以稳定持续地被RFID阅读器识别到，增强了射频识别系统的稳定性。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种RFID电子标签射频前端，其特征在于，包括：四个射频输入输出端、两个模拟信号输出端、一个数字信号输入端、整流电路、解调电路和调制电路；其中，
四个射频输入输出端作为整流电路的四个输入端子，第一模拟信号输出端作为整流电路的输出端子；四个射频输入输出端还作为解调电路的四个输入端子，第二模拟信号输出端作为解调电路输出端子；四个射频输入输出端还作为调制电路的四个输出端子，第一数字信号输入端作为调制电路的输入端子；
第一射频输入输出端和第二射频输入输出端分别与外部的第一天线的两个端口相连接，第三射频输入输出端和第四射频输入输出端分别与外部的第二天线的两个端口相连接，所述第一天线和第二天线正交安置；
所述的四个射频输入输出端分别位于电子标签的四个角上，其中，第一射频输入输出端和第二射频输入输出端对角放置，第三射频输入输出端和第四射频输入输出端对角放置。
2.根据权利要求1所述的射频前端，其特征在于，所述整流电路包括第一整流子电路和第二整流子电路，其中，第一射频输入输出端和第二射频输入输出端作为第一整流子电路的两个输入端子；第三射频输入输出端和第四射频输入输出端作为第二整流子电路的两个输入端子；第一整流子电路的输出端子和第二整流子电路的输出端子连接在一起，作为所述整流电路的输出端子，即第一模拟信号输出端。
3.根据权利要求1所述的射频前端，其特征在于，所述解调电路包括：第一包络检波电路、第二包络检波电路、包络信号处理电路，其中，第一射频输入输出端和第二射频输入输出端作为第一包络检波电路的两个输入端子；第三射频输入输出端和第四射频输入输出端作为第二包络检波电路的两个输入端子；第一包络检波电路的输出端子和第二包络检波电路的输出端子连接在一起，并与包络信号处理电路的输入端相连，包络信号处理电路的输出端作为所述解调电路的输出端子，即第二模拟信号输出端。
4.根据权利要求1所述的射频前端，其特征在于，所述调制电路包括：第一反向散射电路、第二反向散射电路和第一缓冲级，其中，第一缓冲级的输入端子作为第一数字信号输入端，第一缓冲级的输出端分别与第一反向散射电路的输入端、第二反向散射电路的输入端相连；第一反向散射电路的两个输出端即为第一射频输入输出端和第二射频输入输出端，第二反向散射电路两个输出端即为第三射频输入输出端和第四射频输入输出端。
5.根据权利要求3所述的射频前端，其特征在于，包络信号处理电路具体包括：均值产生电路、比较器和第二缓冲级，其中，均值产生电路的输出端与比较器的一个输入端相连，均值产生电路的输入端与比较器的另一个输入端相连作为包络信号处理电路的输入端，比较器的输出端与第二缓冲级的输入端相连，第二缓冲级的输出端作为包络信号处理电路的输出端。
CN201210092832.1A 2012-03-31 2012-03-31 Rfid电子标签射频前端 Active CN102622645B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210092832.1A CN102622645B (zh) 2012-03-31 2012-03-31 Rfid电子标签射频前端

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210092832.1A CN102622645B (zh) 2012-03-31 2012-03-31 Rfid电子标签射频前端

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102622645A CN102622645A (zh) 2012-08-01
CN102622645B true CN102622645B (zh) 2015-01-07

Family

ID=46562553

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210092832.1A Active CN102622645B (zh) 2012-03-31 2012-03-31 Rfid电子标签射频前端

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102622645B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104156759B (zh) * 2014-07-22 2017-07-14 中国人民解放军国防科学技术大学 一种双天线无源超高频电子标签芯片
CN104881694A (zh) * 2015-05-30 2015-09-02 宁波慧豪信息产业有限公司 一种基于rfid双协议的数据读写方法、终端及系统
CN105303207B (zh) * 2015-10-26 2018-05-01 太原理工大学 一种基于模数转换反向散射的标签通信系统
CN111310486B (zh) * 2018-12-12 2023-07-14 航天信息股份有限公司 一种车辆识别方法及监管设备

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102142100A (zh) * 2011-04-08 2011-08-03 华中科技大学 一种高频无源rfid模拟前端电路
CN102289708A (zh) * 2011-08-08 2011-12-21 电子科技大学 一种离合状态监控电路及采用该电路的电子标签
CN202533983U (zh) * 2012-03-31 2012-11-14 电子科技大学 Rfid电子标签射频前端

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI389039B (zh) * 2007-12-14 2013-03-11 Mstar Semiconductor Inc 解調變模組、使用此解調變模組的射頻識別處理模組以及相關方法
CN101369319A (zh) * 2008-10-14 2009-02-18 复旦大学 有源射频识别标签
KR101043835B1 (ko) * 2008-12-12 2011-06-22 주식회사 하이닉스반도체 듀얼 안테나를 포함하는 ｒｆｉｄ 태그
CN101957908B (zh) * 2010-07-26 2013-08-21 深圳市远望谷信息技术股份有限公司 Rfid读写器天线接收的方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102142100A (zh) * 2011-04-08 2011-08-03 华中科技大学 一种高频无源rfid模拟前端电路
CN102289708A (zh) * 2011-08-08 2011-12-21 电子科技大学 一种离合状态监控电路及采用该电路的电子标签
CN202533983U (zh) * 2012-03-31 2012-11-14 电子科技大学 Rfid电子标签射频前端

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
《High-Efficiency Differential RF Front-End for a Gen2 RFID Tag》;W.Peng et al.;《Circuits and Systems II: Express Briefs, IEEE Transations on》;20111231;第58卷(第4期);189-194 *
《面向ISO18000-6C标准的UHF-RFID标签芯片数字集成电路设计》;何珠玉;《电子科技大学硕士学位论文》;20110415(第4期);全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN102622645A (zh) 2012-08-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8325042B1 (en) RFID tags with differential demodulators
EP2721550B1 (en) Contactless communication method with negative modulation
CN101561891B (zh) 双界面sim卡及其射频识别系统
CN111342855B (zh) 一种用于远距离反向散射通信系统的低功耗接收机
CN101546370A (zh) 通信系统和通信装置
CN202331539U (zh) 一种高频无源rfid模拟前端电路
CN102622645B (zh) Rfid电子标签射频前端
CN103608827A (zh) 用于激活的发射的无接触通信的方法、电路及设备
CN103597660A (zh) 电磁场的发射和接收天线的装置
CN104504414A (zh) 一种天线分集的射频切换装置及分布式rfid系统
CN203894793U (zh) 一种射频识别标签
CN101770561A (zh) Rfid多协议读写器切换方法及其控制切换系统
CN102142100A (zh) 一种高频无源rfid模拟前端电路
CN104732254B (zh) 射频识别读写器
CN104299028A (zh) 超高频射频识别标签芯片
CN104331733A (zh) 一种超高频rfid标签及其抗干扰方法
CN103218651A (zh) 一种智能双天线uhf rfid电子标签
CN202533983U (zh) Rfid电子标签射频前端
CN203149603U (zh) 用于t5557型射频卡的识别读写器
CN202110569U (zh) 嵌入移动通信终端的超高频rfid读写器
CN215954326U (zh) 一种超高频rfid读写器16通道模块电路
CN201903894U (zh) 超高频射频识别读写器模块
CN201993781U (zh) 超高频射频识别读写器模块
CN105184355A (zh) 一种基于标签集的无源uhf rfid双天线标签
CN203870643U (zh) 一种对发射功率进行自检测和自调节的rfid读写器

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant