CN102842019A - 一种改善rfid阅读器载波调制深度的射频标签及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的提供一种改善RFID阅读器载波调制深度的射频标签及方法，在导电媒质环境中，提高了阅读器的有效阅读距离和解码的可靠性，使导电媒质环境下的基于电感耦合的射频识别系统具有更好的通讯效果。本发明的方法是通过有源方式，当射频标签进入阅读器天线产生的交变磁场中并回送数据时，在射频标签天线上，激励一个与阅读器天线产生的交变磁场同频的附加交变磁场；附加交变磁场在阅读器天线上产生一个附加感生电动势，阅读器天线能够检出所述附加感生电动势引起的载波信号电压包络的变化，也即完成对阅读器载波的调制；本发明的射频标签包括电源、射频天线、阅读器载波相位检测电路、附加交变磁场产生电路、附加交变磁场相位控制电路。
Description
技术领域
本发明涉及射频识别技术领域，特别是一种改善RFID阅读器载波调制深度的射频标签及方法。
背景技术
在基于电磁感应耦合的射频识别系统中,依据电磁感应定律，射频标签与阅读器之间通过电感耦合实现能量的传递和数据的传输，此时，射频标签从阅读器发出的电磁波中获得能量，并向阅读器传送数据。阅读器和射频标签之间的能量交换方式，如图1所示，当阅读器线圈中通有一定频率的交变电流时，在阅读器线圈附近的区域即产生交变磁场，当射频标签进入到这个空间区域时，变化的磁通穿过射频标签线圈，就会在射频标签线圈中产生感应电流，射频标签通过感应电流获得能量，同时实现数据的传输。当射频标签进入到阅读器的工作区域时，阅读器天线发出特定频率的载波信号，射频标签回送到阅读器的数据传输需要借助阅读器发射的载波，通常利用负载调制方式，将编码后的信息调制到阅读器发射的载波上并反射回阅读器。当射频标签进入阅读器产生的交变磁场中并回送数据时，射频标签打开或关闭一个负载电阻，反映出两种不同的负载阻抗，可以改变阅读器天线的等效阻抗，从而促使阅读器天线上的电压发生变化，在阅读器天线上可检出这个因等效阻抗的变化而引起的阅读器载波信号电压包络的变化（这里，阅读器载波信号电压包络的变化即为阅读器载波的调制深度），也即完成了对阅读器载波的调制，实现射频标签向阅读器的数据传输。RFID阅读器载波调制深度可用RFID阅读器载波信号电压包络在调制前后的差值来衡量。
当射频标签处于导电媒质环境时，例如手机内部环境，在阅读器产生的交变磁场中，将产生一个附加的涡旋场，其反射阻抗对阅读器天线的等效阻抗影响，将可能会淹没射频标签传输数据时的阻抗变化，使得调制深度达不到解调所需要求；同时，当某种原因造成射频标签天线线圈面积过小时，单纯使用负载调制也有可能达不到所需要的调制深度。这两种情况都会使通信距离和通信效果受到不利影响。
发明内容
根据现有技术存在的缺陷，本发明提供一种改善RFID阅读器载波调制深度的射频标签及方法，在导电媒质环境中，提高阅读器的有效阅读距离和解码的可靠性，使导电媒质环境下的基于电感耦合的射频识别系统具有更好的通讯效果。
本发明的技术方案是：
一种改善RFID阅读器载波调制深度的射频标签，其特征在于，包括电源、射频天线、阅读器载波相位检测电路、附加交变磁场产生电路、附加交变磁场相位控制电路；所述电源同时连接阅读器载波相位检测电路和附加交变磁场产生电路以及附加交变磁场相位控制电路，所述阅读器载波相位检测电路连接附加交变磁场相位控制电路，附加交变磁场相位控制电路连接附加交变磁场产生电路，附加交变磁场产生电路连接射频天线；所述阅读器载波相位检测电路用于检测阅读器天线发射的载波的相位与频率，向附加交变磁场相位控制电路输出阅读器载波的相位与频率信号；所述附加交变磁场相位控制电路用于根据接收到的阅读器载波的相位与频率信号，向附加交变磁场产生电路输出产生附加交变磁场的控制信号；所述附加交变磁场产生电路用于根据接收到的控制信号，激励一个与阅读器天线产生的交变磁场同频的附加交变磁场。
所述附加交变磁场相位控制电路包括附加交变磁场相位控制单元，用于控制附加交变磁场的相位改变，通过改变附加交变磁场与阅读器天线产生的交变磁场的相位之差，向附加交变磁场产生电路输出使附加交变磁场在阅读器天线上产生不同的极性和大小的附加感生电动势的控制信号。
一种改善RFID阅读器载波调制深度的方法，其特征在于，当射频标签进入阅读器天线产生的交变磁场中并回送数据时，通过有源方式，在射频标签天线上，激励一个与阅读器天线产生的交变磁场同频的附加交变磁场；所述附加交变磁场在阅读器天线上产生一个附加感生电动势，所述阅读器天线能够检出所述附加感生电动势引起的载波信号电压包络的变化，也即完成对阅读器载波的调制，所述阅读器载波信号电压包络的变化即为阅读器载波的调制深度。
所述射频标签产生附加交变磁场的步骤，包括：
1）通过阅读器载波相位检测电路检测阅读器天线发射的载波的相位与频率；
2）根据检测到的阅读器载波的相位与频率，由附加交变磁场相位控制电路向附加交变磁场产生电路输出控制信号；
3）附加交变磁场产生电路根据接收到的控制信号，在射频标签天线上激励一个与阅读器天线产生的交变磁场同频的附加交变磁场。
通过附加交变磁场相位控制电路的附加交变磁场相位控制单元，改变附加交变磁场与阅读器天线产生的交变磁场的相位之差，来改变附加交变磁场在阅读器天线上产生的附加感生电动势的极性及大小，从而在阅读器天线上产生不同大小的正向包络变化或反向包络变化，也即实现了阅读器载波的不同调制深度。
所述附加交变磁场与阅读器天线产生的交变磁场的相位之差为0度或180度时，所述调制深度的绝对值为最大值。
本发明的技术效果：
本发明提供的一种改善RFID阅读器载波调制深度的射频标签及方法，通过有源方式，当射频标签进入阅读器产生的交变磁场中并回送数据时，在射频标签天线上，激励一个与阅读器天线产生的交变磁场同频的附加交变磁场，当射频标签处于导电媒质环境时，改善了阅读器载波的调制深度，在导电媒质环境中，提高了阅读器的有效阅读距离和解码的可靠性，使导电媒质环境下的基于电感耦合的射频识别系统具有更好的通讯效果。
附图说明
图1是射频标签与阅读器的电感耦合原理示意图。
图2是本发明射频标签的整体结构示意图。
图3是本发明的射频标签与阅读器的电感耦合原理示意图。
图4是本发明阅读器载波的最大调制深度示意图。
附图标记列示如下：1-阅读器天线线圈，2-射频标签天线线圈。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例作进一步说明。
如图2所示，本发明的射频标签的整体结构示意图。一种改善RFID阅读器载波调制深度的射频标签，包括电源、射频天线、阅读器载波相位检测电路、附加交变磁场产生电路、附加交变磁场相位控制电路；所述电源同时连接阅读器载波相位检测电路和附加交变磁场产生电路以及附加交变磁场相位控制电路，阅读器载波相位检测电路连接附加交变磁场相位控制电路，附加交变磁场相位控制电路连接附加交变磁场产生电路，附加交变磁场产生电路连接射频天线；阅读器载波相位检测电路用于检测阅读器天线发射的载波的相位与频率，向附加交变磁场相位控制电路输出阅读器载波的相位与频率信号；附加交变磁场相位控制电路用于根据接收到的阅读器载波的相位与频率信号，向附加交变磁场产生电路输出产生附加交变磁场的控制信号；附加交变磁场产生电路用于根据接收到的控制信号，激励一个与阅读器天线产生的交变磁场同频的附加交变磁场。
其中附加交变磁场相位控制电路包括附加交变磁场相位控制单元，用于控制附加交变磁场的相位改变，通过改变附加交变磁场与阅读器天线产生的交变磁场的相位之差，向附加交变磁场产生电路输出使附加交变磁场在阅读器天线上产生不同的极性和大小的附加感生电动势的控制信号。
一种改善RFID阅读器载波调制深度的方法，当射频标签进入阅读器产生的交变磁场中并回送数据时，通过有源方式，在射频标签天线上，激励一个与阅读器天线产生的交变磁场同频的附加交变磁场；附加交变磁场在阅读器天线上产生一个附加感生电动势，阅读器天线能够检出这个附加感生电动势引起的载波信号电压包络的变化，也即完成对阅读器载波的调制；阅读器载波信号电压包络的变化即为阅读器载波的调制深度。
如图3所示，为本发明的改善RFID阅读器载波调制深度的射频标签与阅读器的电感耦合原理示意图。当阅读器天线线圈中通有一定频率的交变电流时，在阅读器线圈附近的区域即产生交变磁场，当射频标签进入到这个空间区域时，通过有源方式，在射频标签天线线圈上，激励一个与阅读器天线线圈产生的交变磁场同频的附加交变磁场，这个附加交变磁场的磁通也会穿过阅读器天线线圈，在阅读器天线上产生一个附加感生电动势，引起阅读器载波信号电压包络的变化，也即完成对阅读器载波的调制。
射频标签产生附加交变磁场的步骤，包括：1）通过阅读器载波相位检测电路检测阅读器天线发射的载波的相位与频率；2）根据检测到的阅读器载波的相位与频率，由附加交变磁场相位控制电路向附加交变磁场产生电路输出控制信号；3）附加交变磁场产生电路根据接收到的控制信号，在射频标签天线上激励一个与阅读器天线产生的交变磁场同频的附加交变磁场。
通过附加交变磁场相位控制电路的附加交变磁场相位控制单元，改变附加交变磁场与阅读器天线产生的交变磁场的相位之差，来改变附加交变磁场在阅读器天线上产生的附加感生电动势的极性及大小，从而在阅读器天线上产生不同大小的正向包络变化或反向包络变化，也即实现了阅读器载波的不同调制深度。
如图4所示，为当附加交变磁场与阅读器天线产生的交变磁场的相位之差为0度或180度时，阅读器载波的调制深度h的绝对值为最大值。
Claims (6)
1.一种改善RFID阅读器载波调制深度的射频标签，其特征在于，包括电源、射频天线、阅读器载波相位检测电路、附加交变磁场产生电路、附加交变磁场相位控制电路；所述电源同时连接阅读器载波相位检测电路和附加交变磁场产生电路以及附加交变磁场相位控制电路，所述阅读器载波相位检测电路连接附加交变磁场相位控制电路，附加交变磁场相位控制电路连接附加交变磁场产生电路，附加交变磁场产生电路连接射频天线；所述阅读器载波相位检测电路用于检测阅读器天线发射的载波的相位与频率，向附加交变磁场相位控制电路输出阅读器载波的相位与频率信号；所述附加交变磁场相位控制电路用于根据接收到的阅读器载波的相位与频率信号，向附加交变磁场产生电路输出产生附加交变磁场的控制信号；所述附加交变磁场产生电路用于根据接收到的控制信号，激励一个与阅读器天线产生的交变磁场同频的附加交变磁场。
2.根据权利要求1所述的改善RFID阅读器载波调制深度的射频标签，其特征在于，所述附加交变磁场相位控制电路包括附加交变磁场相位控制单元，用于控制附加交变磁场的相位改变，通过改变附加交变磁场与阅读器天线产生的交变磁场的相位之差，向附加交变磁场产生电路输出使附加交变磁场在阅读器天线上产生不同的极性和大小的附加感生电动势的控制信号。
3.一种改善RFID阅读器载波调制深度的方法，其特征在于，当射频标签进入阅读器天线产生的交变磁场中并回送数据时，通过有源方式，在射频标签天线上，激励一个与阅读器天线产生的交变磁场同频的附加交变磁场；所述附加交变磁场在阅读器天线上产生一个附加感生电动势，所述阅读器天线能够检出所述附加感生电动势引起的载波信号电压包络的变化，也即完成对阅读器载波的调制，所述阅读器载波信号电压包络的变化即为阅读器载波的调制深度。
4.根据权利要求3所述的改善RFID阅读器载波调制深度的方法，其特征在于，所述射频标签产生附加交变磁场的步骤，包括：
1）通过阅读器载波相位检测电路检测阅读器天线发射的载波的相位与频率；
2）根据检测到的阅读器载波的相位与频率，由附加交变磁场相位控制电路向附加交变磁场产生电路输出控制信号；
3）附加交变磁场产生电路根据接收到的控制信号，在射频标签天线上激励一个与阅读器天线产生的交变磁场同频的附加交变磁场。
5.根据权利要求4所述的改善RFID阅读器载波调制深度的方法，其特征在于，通过附加交变磁场相位控制电路的附加交变磁场相位控制单元，改变附加交变磁场与阅读器天线产生的交变磁场的相位之差，来改变附加交变磁场在阅读器天线上产生的附加感生电动势的极性及大小，从而在阅读器天线上产生不同大小的正向包络变化或反向包络变化，也即实现了阅读器载波的不同调制深度。
6.根据权利要求5所述的改善RFID阅读器载波调制深度的方法，其特征在于，所述附加交变磁场与阅读器天线产生的交变磁场的相位之差为0度或180度时，所述调制深度的绝对值为最大值。
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| C05 | Deemed withdrawal (patent law before 1993) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20121226 |