CN114298261B - 双端口无源标签、相关装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本公开提供了一种双端口无源标签、相关装置和方法。该双端口无源标签,包括:射频电路;第一天线及其配套设置的第一阻抗单元;第二天线及其配套设置的第二阻抗单元;调节单元,用于根据射频电路中收发信号随当前所调单元阻抗的变化,将当前所调单元的阻抗调节到当前所调单元的匹配阻抗;其中,调节单元先后调节第一阻抗单元和第二阻抗单元的阻抗,当前所调单元为第一阻抗单元和第二阻抗单元中当前时段进行阻抗调节的单元。本公开使得双端口无源标签具备了自动调谐的功能。

Description

双端口无源标签、相关装置和方法
技术领域
本公开涉及芯片领域,具体而言,涉及一种双端口无源标签、相关装置和方法。
背景技术
随着物联网技术的不断发展,射频识别系统的应用领域得到了极大拓展。射频识别系统主要包括阅读器和电子标签两部分,其中,电子标签根据是否内置电源分为无源标签和有源标签两种。对于无源标签来说,由于无需内置电源,所以具有体积小、重量轻和成本低等众多优势,因而得到广泛应用。
无源标签所需的全部能量均源于阅读器发射的射频信号。在使用中,无源标签若接收到阅读器发出的射频信号,则能凭借感应电流所获得的能量发送出存储在标签中的数据信息,然后阅读器读取数据信息则可进行后续相关数据处理。当无源标签和阅读器之间的通信距离较远时,标签内置天线接收的能量不足以使标签发送的数据信息被阅读器读取到,因而限制了射频识别系统的识别距离。为了实现无源标签与阅读器之间的远距离通信,目前一些方案采用双端口设计,即无源标签内置双天线来增强从阅读器接收的射频能量。然而,现有的双端口无源标签都不具备调谐功能,因而在谐振电路选频特性的限制下通信距离的增加效果并不理想。
发明内容
有鉴于此,本公开旨在针对双端口无源标签提供一种调谐方案,使得双端口无源标签具备自动调谐的功能。
根据本公开的第一方面,提供一种双端口无源标签,包括:
射频电路;
第一天线及其配套设置的第一阻抗单元;
第二天线及其配套设置的第二阻抗单元;
调节单元,用于根据所述射频电路中收发信号随当前所调单元阻抗的变化,将所述当前所调单元的阻抗调节到所述当前所调单元的匹配阻抗;
其中,所述调节单元先后调节所述第一阻抗单元和所述第二阻抗单元的阻抗,所述当前所调单元为所述第一阻抗单元和所述第二阻抗单元中当前时段进行阻抗调节的单元。
可选地,所述调节单元包括:
比较电路,用于将从所述射频电路采样的当前收发信号和前一收发信号进行比较而生成当前比较结果;
控制电路,用于根据所述当前比较结果生成当前调节信号,以通过所述当前调节信号控制所述当前所调单元的下一次阻抗调节,直到所述当前所调单元的阻抗调节到所述匹配阻抗;
其中,所述前一个收发信号和所述当前收发信号分别是所述射频电路在所述当前所调单元进行当前次阻抗调节前后的收发信号。
可选地,所述第一阻抗单元和所述第二阻抗单元皆设有多个阻抗档位;
所述控制电路对所述当前所调单元的首次阻抗调节是在所述当前所调单元处于初始档位后进行的,所述初始档位为所述多个阻抗档位中阻抗最小或最大的档位;
以及,所述控制电路按阻抗单调变化的方式依次将所述当前所调单元调节到所述多个阻抗档位中的一个,直到在所述多个阻抗档位中确定目标阻抗档位,其中,所述当前所调单元处于所述目标阻抗档位时其阻抗为所述匹配阻抗。
可选地,所述控制电路在所述当前比较结果为所述当前收发信号小于所述前一收发信号的情况下,确定所述目标阻抗档位为前一次阻抗调节后调到的阻抗档位。
可选地,所述控制电路在所述当前比较结果为所述当前收发信号小于所述前一收发信号的情况下,确定所述目标阻抗档位为当前次阻抗调节后调到的阻抗档位。
可选地,所述射频电路包括振荡器,所述振荡器用于提供基准时钟信号;
所述控制电路包括频率合成器,所述频率合成器用于接收所述基准时钟信号,将所述基准时钟信号降频为采样时钟信号,且在所述当前比较结果为所述当前收发信号大于所述前一个收发信号的情况下将所述采样时钟信号输入到所述比较电路;
所述比较电路还用于在所述采样时钟信号的控制下采样所述射频电路的下一收发信号,以便比较所述下一收发信号和所述当前收发信号。
可选地,所述比较电路和所述射频电路的供电端连接,以采样所述射频电路接收的供电电压作为所述射频电路的收发信号;
或者,所述比较电路和所述射频电路的信号输出端连接,以采样所述射频电路发出的数据信号作为所述射频电路的收发信号。
可选地,所述第一天线的谐振频率大于所述第二天线的谐振频率且二者的谐振频率与预设频率之间的差值相等,所述预设频率为所述双端口无源标签所配套阅读器发出射频信号的中心频率。
根据本公开的第二方面,提供一种片上系统,包括:如上所述的任一种双端口无源标签。
根据本公开的第三方面,提供一种射频识别系统,包括:阅读器和如上所述的任一种双端口无源标签。
根据本公开的第四方面,提供一种双端口无源标签的调谐方法,所述双端口无源标签包括:射频电路、第一天线及其配套设置的第一阻抗单元、第二天线及其配套设置的第二阻抗单元,所述调谐方法包括:
先后调节所述第一阻抗单元和所述第二阻抗单元的阻抗;
其中,对于所述第一阻抗单元和所述第二阻抗单元中的当前所调单元,根据所述射频电路中收发信号随所述当前所调单元阻抗的变化,将所述当前所调单元的阻抗调节到所述当前所调单元的匹配阻抗。
可选地,所述第一天线的谐振频率大于所述第二天线的谐振频率且二者的谐振频率与预设频率之间的差值相等,所述预设频率为所述双端口无源标签所配套阅读器发出射频信号的中心频率。
本公开实施例中,双端口无源标签设置了第一阻抗单元、第二阻抗单元和调节单元,其中,调节单元先后调节第一阻抗单元和第二阻抗单元的阻抗,这样射频电路中收发信号的变化只与当前所调单元的阻抗调节有关,因而调节单元根据射频电路中收发信号随当前所调单元阻抗的变化即可将当前所调单元的阻抗调节到当前所调单元的匹配阻抗,从而使得双端口无源标签具备了自动调谐的功能。并且,由于两阻抗单元复用一个调节单元即实现了阻抗调节,因而有利于双端口无源标签所用芯片面积的小型化。
附图说明
通过参考以下附图对本公开实施例的描述,本公开的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚,在附图中:
图1是本公开一实施例所应用的物联网(IoT)的一种系统架构图;
图2是本公开一实施例所应用的射频识别系统的使用情景图;
图3是本公开一实施例的物联网装置的结构图;
图4是现有技术中双端口无源标签的结构图;
图5是现有双端口无源标签的灵敏度扫频曲线随基材的变化示意图;
图6是本公开一实施例的片上系统的结构图;
图7是本公开一实施例中双端口无源标签的供电电压随载波频率的变化示意图;
图8是本公开一个实施例的自动调谐方法的流程图;
图9是在不同调谐技术下双端口无源标签的供电电压随载波频率的变化示意图。
具体实施方式
以下基于实施例对本公开进行描述,但是本公开并不仅仅限于这些实施例。在下文对本公开的细节描述中,详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本公开。为了避免混淆本公开的实质,公知的方法、过程、流程没有详细叙述。另外附图不一定是按比例绘制的。
本公开使用以下术语
射频识别:英文全称为Radio Frequency Identification,简称为RFID。作为一种非接触式自动识别技术,通过射频信号进行双向通信,其中,射频即具有远距离传输能力的高频电磁波,高频(HighFrequency,简称HF)中典型的用于射频识别的频率是13.56MHz,超高频(Ultra-HighFrequency,简称Ultra-HighFrequency)中用于射频识别的频率在860MHz~960MHz的范围内。
天线谐振:天线作为谐振回路,其谐振即某一频率的电磁波使天线阻抗最小且为纯电阻的情形。所述频率称为谐振频率,由天线这个谐振回路的电容和电感决定。对接收天线来说,谐振频率的电磁波能使天线产生较大的感应电流;对发射天线来说,所有频率中谐振频率的电磁波使天线中电流达到最大,信号最有效地发射出去。
共轭匹配:在电子标签中指天线阻抗和射频电路阻抗的共轭匹配,即两阻抗的实部相等,虚部绝对值相等但符号相反,从而满足射频能量的传输最大化。实践中,天线阻抗和射频电路阻抗不一定恰好共轭匹配,所以天线要配套设置一个阻抗单元来完成阻抗的转换,其中,阻抗单元所需设置的阻抗称为匹配阻抗。
调谐:指天线所配套阻抗单元的阻抗调节过程,最终结果是实现天线阻抗和射频电路阻抗的共轭匹配。
灵敏度:指无源标签的数据信息能被阅读器读取到的情况下,阅读器提供的最低能量。
本公开的应用环境
本公开实施例提出了一种通用的、适合各种射频识别系统的双端口无源标签。双端口无源标签具有自动调谐的功能,其执行的整个自动调谐方案也相对较为通用。双端口无源标签可以脱离射频识别系统存在,即其可以是一个单独的器件,将其如图6所示安装到片上系统后即可作为片上系统的一个数据信息存储的电子装置。应当理解的是,一些示例中,图6所示的片上系统还可以包括其它器件,这里对片上系统是否设置其它器件以及片上系统设置的其它器件的种类不作限定。
双端口无源标签作为一种电子标签,可以被用户携带在身上,通过其中存储的数据信息来赋予用户某种权限,例如门卡和身份证;也可以贴设在物品上,通过存储物品相关信息使得物品能够附带诸多数据信息。在物联网领域,物品贴设电子标签后,其相关信息即允许经阅读器读取而自动录入网络中的数据库,这有利于使得没有通信功能的物品顺应物联网环境下万物互联的要求。应当理解的是,双端口无源标签允许存储各种数据信息。双端口无源标签执行的自动调谐方案与其内存储的数据信息无关,也与具体的应用领域无关。考虑到双端口无源标签在物联网领域具有较广泛的应用,因而下文中将主要以物联网为应用场景进行描述。本领域技术人员应当理解,本公开实施例还可以适用于其它的应用场景。
物联网整体架构
图1是本公开一个实施例所应用的物联网(IoT)100的一种系统架构图。云110可以表示互联网,或者可以是局域网(LAN)、或广域网(WAN),诸如公司的专有网络。各IoT装置可以通过无线链路208(诸如,LPWA链路等)来与云110进行通信。进一步地,各IoT装置还可以通过云110与其他IoT装置或服务器140进行通信。有线或无线子网络212可以允许IoT装置彼此通信,诸如通过局域网、无线局域网等。IoT装置还可以使用诸如网关210等另一IoT装置来与云110进行通信。
IoT装置是以各种其内装置数量不定的组合来分组的可以联网的不同类型的装置。以交通控制组206为例,交通控制组206可以包括沿着城市中街道的诸多IoT装置,这些IoT装置可以包括红绿灯、交通流量监控器、相机、天气传感器等。物联网100如图1所示包括诸多IoT装置,这些IoT装置被分入多个组合中,组合除以上示例的交通控制组206外还有本地信息终端216以及本公开的射频识别系统226,当然还可以有报警系统218、自动柜员机220、报警面板222或应急车辆224等。
如上所述,物联网100中的各个IoT装置能够与其它IoT装置通信,这允许一个分组内的IoT装置自主地向其他分组内的IoT装置请求或提供信息。例如,交通控制组206可以从远程气象站组214请求当前天气预报,远程气象站组214可以在没有人为干预的情况下提供预报。进一步地,可以由自动柜员机220向应急车辆224警告正在发生盗窃。当应急车辆224朝向自动柜员机220前进时,其可以访问交通控制组206以请求准许到达所述位置,例如,通过灯变红以在交叉路口阻止交叉车流足够的时间从而使应急车辆224无阻碍地进入交叉路口。对于本公开的射频识别系统226来说,可以是射频识别系统226向服务器140提供自己识别的数据信息,或者是射频识别系统226根据自己识别的数据信息请求报警面板222报警。
诸如远程气象站214、交通控制组206、射频识别系统226等分组可以被配备成与其他分组以及与云110进行通信,物联网100内多个分组的IoT装置可以形成一个自组织(ad-hoc)的通信网络,该通信网络内的所有IoT装置可以以IoT装置集群的形式用作单个装置,即雾装置。雾装置是物联网100内被分组出的用于执行特定功能的IoT装置集群,所述特定功能例如有交通控制、天气控制以及本公开的射频识别系统226结合其它IoT装置后可以实现的物品清点功能或物流管理功能。
雾装置可以根据由OpenFog联盟(OFC)等发布的规范来建立。这些规范允许在将雾装置302耦合到云110以及耦合到其它IoT装置的网关210之间形成计算元件的层级结构。雾装置302可以利用IoT装置集群内提供的组合的处理和网络资源,因此,一个雾装置302可以用于执行实现特定功能的任何数量的子应用,包括权限用户管理和数据分析等。雾装置内可以使用任何数量的通信链路,例如,与IEEE802.15.4兼容的短程链路以及与LPWA标准兼容的较长范围链路。
射频识别系统
图2所示为射频识别系统226的使用情景图。射频识别系统226可以如图2所示由贴设在物品上的一个或多个电子标签以及阅读器组成,阅读器用于读取各个电子标签内存储的数据信息,以及,阅读器具有通信功能,从而阅读器可以作为一个IoT装置将自己读取的数据信息发送给物联网100内的服务器140或其它IoT装置。一些示例中,射频识别系统226可以在包括电子标签和阅读器的基础上还包括计算机设备,计算机设备和阅读器之间通过有线或无线的方式通信,计算机设备连入物联网中,从而阅读器读取的数据信息通过计算机设备这一IoT装置即可以发送到给物联网内的服务器140或其它IoT装置。应当理解的是,射频识别系统226可以不连入物联网100,此情况下阅读器上只要设置显示设备,用户通过显示设备同样可以查看阅读器读取到的数据信息。
射频识别系统226包括的电子标签有无源标签和有源标签两种。无源标签无需内置电源,具有体积小、重量轻和成本低等众多优势,因而适用于贴设在物品上以便记录物品相关的标识信息。无源标签和阅读器的通信是通过二者各自内置天线来实现。阅读器读取无源标签内数据信息的过程如下:阅读器通过内置的天线发出射频信号,阅读器的周围形成电磁场,无源标签在进入电磁场分布的空间时通过内置的天线从电磁场中耦合到能量,无源标签内的微芯片电路被激活,随后微芯片电路将其内存储的数据信息通过无源标签内置的天线发送出去,阅读器通过内置的天线接收无源标签发送的数据信息。
无源标签发送其内存储的数据信息是通过发送载波信号以及叠加在载波信号上的包络信号实现的。载波信号是一个正弦波,包络信号叠加在载波信号上实现了对正弦波的调制,包络信号调制正弦波的方法是根据无源标签内存储的数据信息来改变正弦波的振幅、相位和频率这些参数中的至少一个。经包络信号调制后的载波信号称为已调制信号,已调制信号的振幅、频率和相位中的至少一个携带了数据信息,因而阅读器在接收到已调制信号后即可解调出数据信息。
射频识别系统作为射频识别技术的使用系统,最重要的优点是阅读器通过非接触的方式即可识别出电子标签内的数据信息,阅读器能穿透涂料、尘垢以及条形码无法使用的恶劣环境读取电子标签,阅读器也能穿透多种物品的包装读取电子标签。此外,阅读器读取数据信息的速度极快,大多数情况下不到100毫秒。基于这些优点,射频识别系统在目前生活中不可获取的物流领域具有重要应用。图2中,包括物品1、物品2和物品3在内的众多物品放置在仓储中心,各个物品上贴设无源标签(如图2所示的物品1贴设有无源标签1,物品2贴设有无源标签2),阅读器在仓储中心的这些物品旁移动即可快速读取到物品的包括编号和数量在内的多种信息,无需人工一一清点各物品的数量,十分便利。
物联网装置
图3是本公开一个实施例的物联网装置400的结构图,它可以是图1中射频识别系统226包括的阅读器或计算机设备,也可以是远程气象站214、本地信息终端216、报警系统218、自动柜员机220、报警面板222或应急车辆224中的物联网装置。
物联网装置400包括物联网处理器402,所述处理器可以是微处理器、多核处理器、多线程处理器、超低电压处理器、嵌入式处理器或其他已知处理元件。处理器402可以是片上系统(SoC)的一部分,其中处理器402和其他组件形成为单个集成电路或单个封装体,诸如来自Intel的EdisonTM或GalileoTMSoC板。作为示例,处理器402可以包括基于架构核心TM的处理器,诸如QuarkTM、AtomTM、i3、、i5、i7或MCU级处理器,或者可从加利福尼亚州圣克拉拉市的公司获得的另一此类处理器。然而,可以使用任何数量的其他处理器,诸如可从加利福尼亚州森尼维耳市的超威半导体公司(Advanced Micro Devices,Inc.,AMD)获得的、来自加利福尼亚州森尼维耳市的MIPS科技公司的基于MIPS的设计、由ARM控股有限公司或其客户或其许可证持有人或采用者许可的基于ARM的设计。处理器可以包括诸如来自公司的A5-A9处理器,来自科技公司的SnapdragonTM处理器、或来自德州仪器公司的OMAPTM处理器之类的单元。
处理器402可以通过总线406与系统存储器404通信。可以使用任何数量的存储器装置来作为定量的系统存储器404。作为示例,存储器404可以是根据联合电子器件工程委员会(JEDEC)的基于低功率双倍数据速率(LPDDR)的设计的随机存取存储器(RAM),诸如根据EDEC JESD 209-2E的当前LPDDR2标准(发布于2009年4月)、或下一代LPDDR标准,诸如将提供LPDDR2的扩展以增加带宽的LPDDR3或LPDDR4。在各实施方式中,各个存储器装置可以是任何数量的不同封装体类型,诸如单管芯封装体(SDP)、双管芯封装体(DDP)或四管芯封装体(Q17P)。在一些实施例中,这些装置可以直接焊接到母板上以提供较低简档的解决方案,而在其他实施例中,这些装置被配置为一个或多个存储器模块,这些存储器模块进而通过给定的连接器耦合到母板。可以使用任何数量的其他存储器实施方式,诸如其他类型的存储器模块,例如,不同种类的双列直插式存储器模块(DIMM),包括但不限于icroDIMM或MiniDIMM。例如,存储器的大小可以在2GB与16GB之间,并且可以配置为DR3LM封装体或LPDDR2或LPDDR3存储器,其通过球栅阵列(BGA)焊接到母板上。
为了提供诸如数据、应用、操作系统等信息的持久存储,大容量存储装置408还可以经由总线406耦合到处理器402。为了实现更薄更轻的系统设计,可以通过固态驱动器(SSD)来实施大容量存储装置408。可以用于大容量存储装置408的其他装置包括闪存卡,诸如SD卡、microSD卡、xD图卡等,以及USB闪存驱动器。
在低功率实施方式中,大容量存储装置408可以是管芯上存储器或与处理器402相关联的寄存器。然而,一些示例中,大容量存储装置408可以使用微硬盘驱动器(HDD)来实施。进一步地,除了所描述的技术之外或代替所描述的技术,任何数量的新技术可以用于大容量存储装置408,诸如电阻变化存储器、相变存储器、全息存储器或化学存储器等。例如,IoT装置400可以包括来自和的3D XPOINT存储器。
组件可以通过总线406进行通信。总线406可以包括任何数量的技术,包括工业标准架构(ISA)、扩展ISA(EISA)、外围组件互连(PCI)、外围组件互连扩展(PCIx)、PCIExpress(PCIe)或任何数量的其他技术。总线406可以是例如在基于SoC的系统中使用的专有总线。可以包括其他总线系统,诸如I2C接口、I3C接口、SPI接口、点对点型接口、和电源总线等。
总线406可以将处理器402耦合到网状收发机410,用于与其他网状装置/雾装置302通信。网状收发机410可以使用任何数量的频率和协议,诸如IEEE 802.15.4标准下的2.4千兆赫(GHz)传输,使用由特别兴趣小组定义的低功耗(BLE)标准、或标准等。为具体无线通信协议配置的任何数量的无线电可以用于到网状装置/雾装置的连接。例如,WLAN单元可用于根据电气和电子工程师协会(IEEE)802.11标准来实施Wi-FiTM通信。另外,例如,根据蜂窝或其他无线广域协议的无线广域通信可以经由WWAN单元发生。
网状收发机410可以使用多个标准或无线电进行通信以用于不同范围的通信。例如,物联网装置400可以使用基于BLE的本地收发机或另一低功率无线电与地理上邻近的装置(例如,在约10米内)通信以节省功率,这适用于物联网装置400为射频识别系统226包括的计算机设备的情况下使得计算机设备和阅读器通信。可以通过ZigBee或其他中间功率无线电到达更远的网状装置/雾装置,例如,在约50米内。两种通信技术可以以不同功率水平在单个无线电上发生、或者可以在单独的收发机(例如,使用BLE的本地收发机和使用ZigBee的单独网状收发机)上发生。网状收发机/雾装置可以并入MCU中作为可由芯片直接访问的地址。
可以包括上行链路收发机414以与云110通信。上行链路收发机414可以是遵循IEEE 802.15.4、IEEE 802.15.4g、IEEE 802.15.4e、IEEE 802.15.4k或NB-IoT标准等的LPWA收发机。物联网装置400可以使用由Semtech和LoRa联盟开发的LoRaWANTM(长距离广域网)在广泛区域上进行通信。本文描述的技术不限于这些技术,而是可以与实施长距离、低带宽通信的任何数量的其他云收发机一起使用,诸如Sigfox和其他技术。进一步地,可以使用IEEE 802.15.4e规范中描述的其他通信技术,诸如时隙信道跳变。这适用于物联网装置400为射频识别系统226包括的计算机设备或阅读器。
可以包括网络接口控制器(NIC)416以向云110或其他装置提供有线通信。有线通信可提供以太网连接,或者可以基于其他类型的网络,诸如控制器区域网络(CAN)、本地互连网络(LIN)、设备网(DeviceNet)、控制网(ControlNet)、数据高速通道、过程现场总线(PROFIBUS)或过程现场网(PROFINET)等。可以包括附加的NIC 416以允许连接到第二网络,例如,通过以太网提供到云的通信的NIC 416、以及通过另一种类型的网络提供到其他装置的通信的第二NIC 416。
总线406可以将处理器402耦合到用于连接外部装置的接口418。外部装置可以包括探头412,在物联网装置400为射频识别系统226包括的阅读器的情况下,探头412可视为阅读器内置的天线。外部装置还可以包括外设传感器420,诸如加速计、水平传感器、流量传感器、温度传感器、压力传感器、气压传感器等。接口418可用于将物联网装置400连接到致动器422,诸如电源开关、阀门致动器、可听声音生成器、视觉警告装置等。
虽然未示出,但是各种输入/输出(I/O)装置可以存在于物联网装置400内或连接到所述物联网装置400。例如,可以包括显示器以示出诸如传感器读数或阅读器所读取信息。可以包括诸如触摸屏或小键盘等输入装置以接受输入。
电池424可以为物联网装置400供电,但是在物联网装置400安装在固定位置的示例中,它可以具有耦合到电网的电源。电池424可以是锂离子电池、金属-空气电池,诸如锌空气电池、铝-空气电池、锂-空气电池、混合型超级电容器等。
电池监测器/充电器426可以包括在物联网装置400中以跟踪电池424的充电状态(SoCh)。电池监测器/充电器426可用于监测电池424的其他参数,以提供故障预测,诸如电池424的健康状态(SoH)和功能状态(SoF)。电池监测器/充电器426可以包括电池监测集成电路。电池监测器/充电器426可以通过总线406将关于电池424的信息传送到处理器402。电池监测器/充电器426还可以包括模数(ADC)转换器,所述模数转换器允许处理器402直接监测电池426的电压或来自电池424的电流。
电池参数可以用于确定物联网装置400可以执行的动作,诸如传输频率、网状网络操作、感测频率等。
电源块428或耦合到电网的其他电源可以与电池监测器/充电器426耦合以对电池424充电。在一些示例中,电源块428可以用无线功率接收器代替,以例如通过物联网装置400中的环形天线无线地获得功率。无线电池充电电路可以包括在电池监测器/充电器426中。所选择的特定充电电路取决于电池424的尺寸,并且因此取决于所需的电流。可以使用由Airfuel联盟颁布的Airfuel标准、由无线电力联盟(Wireless Power Consortium)颁布的Qi无线充电标准、或者由无线电力联盟颁布的Rezence充电标准等来执行充电。在一些示例中,电源块428可以用太阳能电池板、风力发电机、水发电机或其他自然电力系统来增强或代替。
双端口无源标签
图4所示是现有技术中双端口无源标签的一个示例性结构图。参照图4,双端口无源标签是采用双端口设计的无源标签,内置双天线,即在包括射频电路610的基础上还包括第一天线620及其配套设置的第一阻抗单元630、第二天线640及其配套设置的第二阻抗单元650。需要说明的是,第一天线620和第二天线640是差分信号输入,只是这里通过单根走线表示。
图4所示双端口无源标签的工作过程如下:第一天线620和第二天线640从阅读器发送的射频信号中耦合到能量,从而形成感应交流电。第一天线620和第二天线640各自形成的感应交流电通过各自配套设置的阻抗单元送入射频电路610。射频电路610中,整流器611对两个天线形成的感应交流电分别整流再叠加而得到叠加后的直流电,叠加后的直流电经稳压电路612处理后为射频电路610的其它模块(如图中指示的振荡器614、上电复位电路615和调制电路616)提供稳定的供电电压Vdd,从而射频电路610进入工作状态。射频电路610进入工作状态后,振荡器614提供数字基带与存储模块613工作所需的基准时钟信号;上电复位电路615的主要作用是当稳压电路612提供的供电电压Vdd超过工作电压下限时产生复位信号并将产生的复位信号发送到数字基带与存储模块613,这样在供电电压Vdd小于工作电压下限时防止数字基带与存储模块613出现功能逻辑错误;数字基带与存储模块613在接收到复位信号后将需要返回的数据信息以包络信号Envelop的方式发送到调制电路617;调制电路617将包络信号Envelop加载到载波信号上以得到已调制信号;最后第一天线620和第二天线640将从各自配套设置的阻抗单元返回的已调制信号发送到阅读器。
需要说明的是,包络信号Envelop加载到载波信号,是通过包络信号Envelop调制载波信号实现的,具体地,包络信号Envelop通过自身某一参数的不同取值来实现对载波信号的该参数的不同程度的调制(这里涉及的参数在以下内容中亦成为调制参数),从而已调制信号携带不同信息。例如,包络信号Envelop通过对载波信号的调制参数进行两不同程度的调制从而使得已调制载波信号携带二进制数据“0”和“1”。在供电电压Vdd变化的情况下,两不同程度的调制皆进行正相关变化(以下称为包络信号Envelop的幅度进行正相关变化)但二者的调制程度具有不变的大小关系。以调制参数为振幅进行示例性说明,包络信号Envelop在一个周期内若振幅为第一振幅则表示二进制数据“1”,若振幅为第二振幅则表示二进制数据“0”,其中,第一振幅大于第二振幅;第一振幅和第二振幅的取值与供电电压Vdd有关,且供电电压Vdd越大第一振幅和第二振幅的取值越大。
上述双端口无源标签中,阅读器发送的射频信号越大且阅读器距离双端口无源标签越近,第一天线620和第二天线640各自从阅读器发射的射频信号中耦合到的能量越大,从而稳压电路612提供的供电电压Vdd越大,包络信号Envelop的幅度越大。双端口设计增强了无源标签整体上从阅读器接收到的射频能量,即有利于供电电压Vdd的增大和包络信号Envelop的幅度增大。然而,该双端口无源标签不具备调谐功能,鉴于所有频率中谐振频率的电磁波使得接收天线产生最大的感应交流电以及使得发射天线中电流达到最大从而信号最有效地发射出去,因而对于非谐振频率的射频信号或载波信号来说阅读器和双端口无源标签之间能够通信的距离仍然有限。
图5所示为现有双端口无源标签的灵敏度扫频曲线随基材的变化示意图,其中,横轴为射频信号的频率,单位为赫兹(Hz);纵轴为无源标签的灵敏度,单位为分贝毫瓦(dBm)。所述基材指无源电子标签贴设在包装上后包装内物品的材料,多个灵敏度扫频曲线对应多种基材。(a)图中,黑色实线对应空气,黑色虚线对应特氟龙,黑色点线对应聚酯塑料,黑色点划线对应涤纶,灰色实线对应FR4(燃烧后必须能够自行熄灭的一类材料),灰色虚线对应大理石,灰色点线对应陶瓷;(b)图中,黑色实线对应液态水;(c)图中,黑色实线对应金属铜。图5中,无源电子标签贴设在包装上后距离包装内的物品10mm,无源电子标签和阅读器之间的距离恒定。
从图5的(a)图可见,各灵敏度扫频曲线皆存在极小值,且至少有一个极小值对应的载波频率在900MHz附近,该极小值所对应载波频率为双端口无源标签中天线在具体使用环境中的谐振频率。
需要说明的是,在双端口无源标签的设计中,天线谐振频率以预设介电常数设计为阅读器的中心频率。双端口无源标签的使用中,周围环境不一定只存在一种介电常数的材料,且即使只存在一种介电常数的材料但该材料介电常数不一定等于预设介电常数,因而天线在具体使用环境中的谐振频率不再恒定为阅读器的中心频率。
表一
基材 空气 特氟龙 聚酯塑料 涤纶 FR4 大理石 陶瓷
介电常数 1 2.1 2.7 3.2 4.4 8.3 5.7 81 /
从表一可见,图5中多个灵敏度扫频曲线涉及的基材具有不同的介电常数。结合图5中(a)图和表一,物品所使用基材的介电常数不同,灵敏度扫频曲线不同;并且,不同基材在具体使用环境中的谐振频率相对于阅读器的中心频率(900MHz)存在不同程度的偏移。
因而,即使天线谐振频率以预设介电常数设计为阅读器的中心频率,但使用中阅读器的中心频率常常并不是天线的实际谐振频率,即双端口无源标签常常工作在非谐振频率,因而期待通过调谐技术来增加非谐振频率处双端口无源标签所耦合的能量,这样能够使得阅读器与双端口无源标签的通信距离进一步增加。
图5中(a)图所示的多种基材,双端口无源标签虽然工作在非谐振频率,但由于900MHz处的灵敏度皆小于-5dBm,因而在阅读器的极限读取范围为-5dBm(即阅读器能够发出的最大能量为-5dBm)的情况下,阅读器能满足读取双端口无源标签内数据信息的需求。然而存在一些特殊基材(例如图5中(b)图所示的液态水或(c)图所示的金属铜),由于这些基材对电磁波吸收及反射的作用明显,无源标签的灵敏度很差,900MHz处的灵敏度皆大于-5dBm,阅读器所具备的-5dBm的极限读取范围根本无法满足读取双端口无源标签内数据信息的需求。实践中,图5中(c)图所示的金属铜,可通过增加包装层厚度来避免金属铜对灵敏度的影响。图5中(b)图所示的液态水,由于900MHz处的灵敏度稍大于-5dBm,因而期待通过调谐技术来增大双端口无源标签所耦合能量,从而使得阅读器在与双端口无源标签的距离不变乃至增加的情况下都能够读取双端口无源标签内的数据信息。
鉴于以上所述,十分有必要提供一种能自动调谐的双端口无源标签。图6所示即为本公开提供的一种双端口无源标签600。
参照图6,该双端口无源标签600不仅包括:射频电路610、第一天线620及其配套设置的第一阻抗单元630、第二天线640及其配套设置的第二阻抗单元650,还包括调节单元660。调节单元660用于根据射频电路610中收发信号AT_RS随当前所调单元阻抗的变化,将当前所调单元的阻抗调节到当前所调单元的匹配阻抗,其中,调节单元660先后调节第一阻抗单元630和第二阻抗单元650的阻抗,所述当前所调单元为第一阻抗单元630和第二阻抗单元650中当前时段进行阻抗调节的单元。具体地,在当前所调单元为第一阻抗单元630的情况下,调节单元660是根据射频电路610中收发信号AT_RS随第一阻抗单元630阻抗的变化,将第一阻抗单元630的阻抗调节到第一阻抗单元630的匹配阻抗;在当前所调单元为第二阻抗单元650的情况下,调节单元660是根据射频电路610中收发信号AT_RS随第二阻抗单元650阻抗的变化,将第二阻抗单元650的阻抗调节到第二阻抗单元650的匹配阻抗。上述第一阻抗单元630的匹配阻抗,即第一阻抗单元630的使得第一天线620和射频电路610之间实现阻抗共轭匹配的阻抗;第二阻抗单元650的匹配阻抗,即第二阻抗单元650的使得第二天线640和射频电路610之间实现阻抗共轭匹配的阻抗。
需要说明的是,上述收发信号AT_RS或者是射频电路610因耦合阅读器发射的射频信号而接收的供电电压Vdd,即图4中稳压电路612提供的供电电压Vdd。此情况下,收发信号AT_RS随当前所调单元阻抗的变化,即供电电压Vdd的电压值随当前所调单元阻抗的变化。收发信号AT_RS亦或是射频电路610发出的数据信号,即图4中数字基带与存储模块613发送的包络信号Envelop的幅度。此情况下,收发信号AT_RS随当前所调单元阻抗的变化,即包络信号Envelop的幅度随当前所调单元阻抗的变化。
调节单元660先后调节第一阻抗单元630和第二阻抗单元650的阻抗,可以是:先调节第一阻抗单元630的阻抗,后调节第二阻抗单元650的阻抗;也可以是先调节第二阻抗单元650的阻抗,后调节第一阻抗单元630的阻抗。其中,调节第一阻抗单元630的阻抗,即在保持第二阻抗单元650的阻抗不变的情况下调节第一阻抗单元630的阻抗,直到根据射频电路610中收发信号AT_RS的变化将第一阻抗单元630的阻抗调节到第一阻抗单元630的匹配阻抗;以及,调节第二阻抗单元650的阻抗,即在保持第一阻抗单元630的阻抗不变的情况下调节第二阻抗单元650的阻抗,直到根据射频电路610中收发信号AT_RS的变化将第二阻抗单元650的阻抗调节到第二阻抗单元650的匹配阻抗。
应当理解的是,上述调节第一阻抗单元630的过程中,第一阻抗单元630的阻抗若调节到匹配阻抗,则第一天线620的阻抗和射频电路610的阻抗实现共轭匹配,从而第一天线620从阅读器发射的射频信号中耦合到的能量能够最大限度地传输到射频电路610,射频电路610的供电电压Vdd达到最大,包络信号Envelop的幅度达到最大,因而根据供电电压Vdd或包络信号Envelop的变化能够确定第一阻抗单元630的阻抗是否调节到匹配阻抗。同理,上述调节第二阻抗单元650的过程中,也能够根据供电电压Vdd或包络信号Envelop的变化确定第二阻抗单元650的阻抗是否调节到匹配阻抗。
相对于现有双端口无源标签来说,本公开提供的上述双端口无源标签600增设了调节单元660。调节单元660先后调节第一阻抗单元630和第二阻抗单元650的阻抗,因而射频电路610中收发信号AT_RS的变化只与当前所调单元的阻抗调节有关,随之调节单元660根据射频电路610中收发信号AT_RS的变化将当前所调单元的阻抗调节到匹配阻抗,从而使得双端口无源标签600具备了自动调谐的功能。并且,由于两阻抗单元复用一个调节单元660即实现了阻抗调节,因而有利于双端口无源标签600所用芯片面积的小型化。
参照图6,在一个可选的实施例中,调节单元660包括比较电路661和控制电路662。比较电路661用于将从射频电路610采样的当前收发信号AT_RSi和前一收发信号AT_RSi-1进行比较而生成当前比较结果AT_COMPi(图6中AT_COMP用来示意比较结果),其中,前一个收发信号AT_RSi-1和当前收发信号AT_RSi分别是射频电路610在当前所调单元进行当前次阻抗调节前后的收发信号AT_RS。控制电路662用于根据当前比较结果AT_COMPi生成当前调节信号AT_ADJki(图6中AT_ADJk用来示意调节信号),其中,若当前比较结果AT_COMPi表示当前收发信号AT_RSi大于前一收发信号AT_RSi-1,则当前调节信号AT_ADJki是要按照当前次阻抗调节的方向控制当前所调单元的下一次阻抗调节;若当前比较结果AT_COMPi表示当前收发信号AT_RSi小于前一收发信号AT_RSi-1,则当前调节信号AT_ADJki是要按照相反于当前次阻抗调节的方向控制当前所调单元的下一次阻抗调节。控制电路662用于按照上述方式对当前所调单元进行多次阻抗调节,直到当前所调单元的阻抗调节到匹配阻抗。
具体地,第一阻抗单元630和第二阻抗单元650皆设有多个阻抗档位;控制电路662对当前所调单元的首次阻抗调节是在当前所调单元处于初始档位后进行的,初始档位为多个阻抗档位中阻抗最小或最大的档位;以及,控制电路662按阻抗单调变化的方式依次将当前所调单元调节到多个阻抗档位中的一个,直到在多个阻抗档位中确定出目标阻抗档位,其中,当前所调单元处于所述目标阻抗档位时其阻抗为本公开实施例确定的匹配阻抗。
例如,第一阻抗单元630为当前所调单元,第一阻抗单元630设有如下四个阻抗逐渐增大的阻抗档位:档位0、档位1、档位2和档位3,且档位3为初始档位,则控制电路662按阻抗单调变化的方式依次将当前所调单元调节到多个阻抗档位中的一个,是依次使第一阻抗单元630处于档位3、档位2、档位1乃至档位0,其中,第一阻抗单元630调到档位2时收发信号AT_RS增大,若继续调到档位1时收发信号AT_RS减小,则可以无需再调到档位0;若继续调到档位1时收发信号AT_RS仍然增大,则需进一步调到档位0。
需要说明的是,第一阻抗单元630的多个阻抗档位依经验设置为:第一阻抗档位的阻抗小于第一阻抗单元630的匹配阻抗,第二阻抗档位的阻抗大于第一阻抗单元630的匹配阻抗,这里第一阻抗档位为第一阻抗单元630的多个阻抗档位中阻抗最小的档位,第二阻抗档位为第一阻抗单元630的多个阻抗档位中阻抗最大的档位。同样,第二阻抗单元650的多个阻抗档位依经验设置为:第三阻抗档位的阻抗小于第二阻抗单元650的匹配阻抗,第四阻抗档位的阻抗大于第二阻抗单元650的匹配阻抗,这里第三阻抗档位为第二阻抗单元650的多个阻抗档位中阻抗最小的档位,第四阻抗档位为第二阻抗单元630的多个阻抗档位中阻抗最大的档位。因而,控制电路662按上述方式调节当前所调单元阻抗的过程中,收发信号AT_RS必会出现先增大后减小的趋势。
理论上,在确定当前所调单元的匹配阻抗所处的范围后,只要该范围内设置足够多的阻抗档位,最后当前所调单元一定能调节到匹配阻抗所对应的阻抗档位上。然而,实践中不可能设置太多的阻抗档位,因而多个阻抗档位中使得收发信号AT_RS最大的阻抗档位常常是使得当前所调单元的阻抗在实际匹配阻抗附近。鉴于此,一些示例中,控制电路662在当前比较结果AT_COMPi为当前收发信号AT_RSi小于前一收发信号AT_RSi-1的情况下,确定上述目标阻抗档位为前一次阻抗调节后调到的阻抗档位,因而在进行了当前次阻抗调节后还要将当前所调单元调节到前一次阻抗调节后所处的阻抗档位;另一些示例中,控制电路662在当前比较结果AT_COMPi为当前收发信号AT_RSi小于前一收发信号AT_RSi-1的情况下,确定上述目标阻抗档位为当前次阻抗调节后调到的阻抗档位,这样在进行当前次阻抗调节后当前所调单元直接位于当前次阻抗调到的阻抗档位。
参照图6,一些实例中,射频电路610包括振荡器,振荡器用于提供基准时钟信号AT_CLK;控制电路662包括频率合成器,频率合成器用于接收基准时钟信号AT_CLK,将基准时钟信号AT_CLK降频为采样时钟信号AT_SHCLK,且在当前比较结果AT_COMPi为当前收发信号AT_RSi大于前一个收发信号AT_RSi-1的情况下将采样时钟信号AT_SHCLK输入到比较电路661;比较电路661还用于在采样时钟信号AT_SHCLK的控制下采样射频电路610的下一收发信号AT_RSi+1,以便比较下一收发信号AT_RSi+1和当前收发信号AT_RSi。反之,若当前比较结果AT_COMPi为当前收发信号AT_RSi小于前一个收发信号AT_RSi-1,则频率合成器不再向比较电路661发送采样时钟信号AT_SHCLK,比较电路661也不再采样射频电路610的下一收发信号AT_RSi+1
该实施例中,若收发信号AT_RS是射频电路610因耦合阅读器发射的射频信号而接收的供电电压Vdd,则比较电路661和射频电路660的供电端连接,在图4中射频电路660的供电端即稳压电路612的电压输出端;若收发信号AT_RS是射频电路610发出的数据信号,则比较电路661和射频电路610的信号输出端连接,在图4中射频电路610的信号输出端即数字基带与存储模块613输出包络信号Envelop的端口。
本公开提供的上述双端口无源标签600,其增设的调节单元660仍然由射频电路610供电。随着双端口无源标签600和阅读器之间距离的缩小,射频电路610的供电电压Vdd逐渐增大,直到供电电压Vdd大于额定值后调节单元660上电,调节单元660工作。调节单元660开始工作后,在当前所调单元处于初始阻抗档位的情况下采集一次射频电路610的收发信号AT_RS,之后对当前所调单元进行首次阻抗调节来逐渐地确定上述目标阻抗档位。
本公开的另一个可选实施例中,调节单元660先后调节第一阻抗单元630和第二阻抗单元650之前,第一天线620和第二天线640提前设置为:第一天线620的谐振频率大于第二天线640的谐振频率且二者的谐振频率与预设频率之间的差值相等,其中,预设频率为双端口无源标签600所配套阅读器发出射频信号的中心频率。
示例性地,参照图7,阅读器的中心频率设为900MHz,第二天线640的谐振频率为(900-25)MHz,第一天线620的谐振频率为(900+25)MHz,即第一天线620的谐振频率相对于第二天线640的谐振频率增大50MHz。
结合图7,可见:无源标签只设置第一天线620的情况下,无源标签的供电电压和载波频率之间具有右边虚线所示的关系;无源标签只设置第二天线640的情况下,无源标签的供电电压和载波频率之间具有左边虚线所示的关系。因而,无源标签同时设置第一天线620和第二天线640的情况下,供电电压和载波频率之间应具有两虚线叠加后的关系,即黑色曲线所示的关系。
本公开实施例中,由于第一天线620和第二天线640经调节单元660自动调谐后在任一载波频率下皆能使射频电路610具有较大供电电压,因而两具有不同谐振频率的天线最终是使得无源标签对更大范围内的载波频率具有更大的供电电压,即实现了对双端口无源标签600的扩频调谐。
双端口无源标签的调谐方法
图8是本公开实施例提供的双端口无源标签的调谐方法的流程图,其中,双端口无源标签包括图6所示的射频电路610、第一天线620及其配套设置的第一阻抗单元630、第二天线640及其配套设置的第二阻抗单元650。参照图8,该方法在一个实施例中包括:
步骤S110,保持第二阻抗单元650的阻抗不变的情况下调节第一阻抗单元630的阻抗,直到根据射频电路610中收发信号AT_RS的变化将第一阻抗单元630的阻抗调节到第一阻抗单元630匹配阻抗;
步骤S120,保持第一阻抗单元630的阻抗不变的情况下调节第二阻抗单元650的阻抗,直到根据射频电路610中收发信号AT_RS的变化将第二阻抗单元650的阻抗调节到第二阻抗单元650匹配阻抗。
本公开实施例的调谐方法通过以上所述的任一种调节单元660执行,调节单元660可以先执行步骤S110再执行步骤S120,也可以先执行步骤S120再执行步骤S110。由于步骤S110只调节第一阻抗单元630的阻抗,步骤S120只调节第二阻抗单元650的阻抗,因而射频电路中收发信号的变化只与当前步骤所调单元的阻抗调节有关,这样调节单元660根据射频电路610中收发信号AT_RS随当前步骤所调单元阻抗的变化即可将当前步骤所调单元的阻抗调节到当前步骤所调单元的匹配阻抗,从而使得双端口无源标签具备了自动调谐的功能。并且,由于两阻抗单元复用一个调节单元660即实现了阻抗调节,因而有利于双端口无源标签所用芯片面积的小型化。
在可选的实施例中,第一天线的谐振频率大于第二天线的谐振频率且二者的谐振频率与预设频率之间的差值相等,预设频率为双端口无源标签所配套阅读器发出射频信号的中心频率。
上述方法实施例的实现细节已经在前面的装置实施例部分详细描述,可以参考前面的装置实施例的部分,故不赘述。
本公开实施例的商业价值
本公开实施例经试验验证,本公开实施例所提供双端口无源标签的自动调谐功能和扩频调谐功能都具有很好的效果,具体可以参照图9。
图9中,点线对应现有技术中不采用调谐技术的双端口无源标签,实线对应本公开实施例提供的采用调谐技术但不采用扩频技术的双端口无源标签,点划线对应公开实施例提供的采用扩频调谐技术的双端口无源标签,其中,各双端口无源标签的上电电压设为0.8V。从图9中可以看出,不采用调谐技术的双端口无源标签,鉴于选频特性的原因,供电电压呈抛物线分布;采用调谐技术但不采用扩频技术的双端口无源标签,在上电后供电电压皆增加;采用扩频调节技术的双端口无源标签,调谐范围几乎扩展到采用调谐技术但不采用扩频技术的双端口无源标签的两倍,且上电后供电电压增加明显。
结合图5中的(a)图和图9,可见:采用扩频调节技术的双端口无源标签由于调谐范围增加,因而能够应对不同基材所造成的较佳灵敏度的不同程度偏移,从而显著增强无源标签对不同基材的适应性,改善阅读器的读取率,较好地满足了实践中多种物品的标识需求,具有良好的市场前景。
应该理解,本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述,各个实施例之间相同或相似的部分互相参见即可,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其,对于方法实施例而言,由于其基本相似于装置和系统实施例中描述的方法,所以描述的比较简单,相关之处参见其他实施例的部分说明即可。
应该理解,上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在权利要求书的范围内。在一些情况下,在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外,在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中,多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
应该理解,本文用单数形式描述或者在附图中仅显示一个的元件并不代表将该元件的数量限于一个。此外,本文中被描述或示出为分开的模块或元件可被组合为单个模块或元件,且本文中被描述或示出为单个的模块或元件可被拆分为多个模块或元件。
还应理解,本文采用的术语和表述方式只是用于描述,本说明书的一个或多个实施例并不应局限于这些术语和表述。使用这些术语和表述并不意味着排除任何示意和描述(或其中部分)的等效特征,应认识到可能存在的各种修改也应包含在权利要求范围内。其他修改、变化和替换也可能存在。相应的,权利要求应视为覆盖所有这些等效物。

Claims (12)

1.一种双端口无源标签,包括:
射频电路;
第一天线及其配套设置的第一阻抗单元;
第二天线及其配套设置的第二阻抗单元;
调节单元,用于根据所述射频电路中收发信号随当前所调单元阻抗的变化,将所述当前所调单元的阻抗调节到所述当前所调单元的匹配阻抗;
其中,所述第一天线和所述第二天线各自耦合能量而形成的感应交流电通过各自配套设置的阻抗单元送入所述射频电路,且所述第一天线和所述第二天线将从各自配套设置的阻抗单元返回的已调制信号发送到阅读器;
所述调节单元先后调节所述第一阻抗单元和所述第二阻抗单元的阻抗,所述当前所调单元为所述第一阻抗单元和所述第二阻抗单元中当前时段进行阻抗调节的单元。
2.根据权利要求1所述的双端口无源标签,其中,所述调节单元包括:
比较电路,用于将从所述射频电路采样的当前收发信号和前一收发信号进行比较而生成当前比较结果;
控制电路,用于根据所述当前比较结果生成当前调节信号,以通过所述当前调节信号控制所述当前所调单元的下一次阻抗调节,直到所述当前所调单元的阻抗调节到所述匹配阻抗;
其中,所述前一个收发信号和所述当前收发信号分别是所述射频电路在所述当前所调单元进行当前次阻抗调节前后的收发信号。
3.根据权利要求2所述的双端口无源标签,其中,
所述第一阻抗单元和所述第二阻抗单元皆设有多个阻抗档位;
所述控制电路对所述当前所调单元的首次阻抗调节是在所述当前所调单元处于初始档位后进行的,所述初始档位为所述多个阻抗档位中阻抗最小或最大的档位;
以及,所述控制电路按阻抗单调变化的方式依次将所述当前所调单元调节到所述多个阻抗档位中的一个,直到在所述多个阻抗档位中确定目标阻抗档位,其中,所述当前所调单元处于所述目标阻抗档位时其阻抗为所述匹配阻抗。
4.根据权利要求3所述的双端口无源标签,其中,所述控制电路在所述当前比较结果为所述当前收发信号小于所述前一收发信号的情况下,确定所述目标阻抗档位为前一次阻抗调节后调到的阻抗档位。
5.根据权利要求3所述的双端口无源标签,其中,所述控制电路在所述当前比较结果为所述当前收发信号小于所述前一收发信号的情况下,确定所述目标阻抗档位为当前次阻抗调节后调到的阻抗档位。
6.根据权利要求3所述的双端口无源标签,其中,
所述射频电路包括振荡器,所述振荡器用于提供基准时钟信号;
所述控制电路包括频率合成器,所述频率合成器用于接收所述基准时钟信号,将所述基准时钟信号降频为采样时钟信号,且在所述当前比较结果为所述当前收发信号大于所述前一个收发信号的情况下将所述采样时钟信号输入到所述比较电路;
所述比较电路还用于在所述采样时钟信号的控制下采样所述射频电路的下一收发信号,以便比较所述下一收发信号和所述当前收发信号。
7.根据权利要求6所述的双端口无源标签,其中,
所述比较电路和所述射频电路的供电端连接,以采样所述射频电路接收的供电电压作为所述射频电路的收发信号;
或者,所述比较电路和所述射频电路的信号输出端连接,以采样所述射频电路发出的数据信号作为所述射频电路的收发信号。
8.根据权利要求1所述的双端口无源标签,其中,所述第一天线的谐振频率大于所述第二天线的谐振频率且二者的谐振频率与预设频率之间的差值相等,所述预设频率为所述双端口无源标签所配套阅读器发出射频信号的中心频率。
9.一种片上系统,包括:根据权利要求1-8任一项所述的双端口无源标签。
10.一种射频识别系统,包括:阅读器和根据权利要求1-8任一项所述的双端口无源标签。
11.一种双端口无源标签的调谐方法,所述双端口无源标签包括:射频电路、第一天线及其配套设置的第一阻抗单元、第二天线及其配套设置的第二阻抗单元,所述第一天线和所述第二天线各自耦合能量而形成的感应交流电通过各自配套设置的阻抗单元送入所述射频电路,且所述第一天线和所述第二天线将从各自配套设置的阻抗单元返回的已调制信号发送到阅读器,所述调谐方法包括:
先后调节所述第一阻抗单元和所述第二阻抗单元的阻抗;
其中,对于所述第一阻抗单元和所述第二阻抗单元中的当前所调单元,根据所述射频电路中收发信号随所述当前所调单元阻抗的变化,将所述当前所调单元的阻抗调节到所述当前所调单元的匹配阻抗。
12.根据权利要求11所述的调谐方法,其中,所述第一天线的谐振频率大于所述第二天线的谐振频率且二者的谐振频率与预设频率之间的差值相等,所述预设频率为所述双端口无源标签所配套阅读器发出射频信号的中心频率。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8952792B1 (en) * 2011-01-07 2015-02-10 Impinj, Inc. Self tuning RFID tags
US9514402B1 (en) * 2015-08-05 2016-12-06 Electronics And Telecommunications Research Instit Radio frequency identification (RFID) tag having multiple antennas
CN107171697A (zh) * 2017-04-21 2017-09-15 西安电子科技大学 一种具有自动阻抗匹配功能的无源超高频射频识别标签
CN112649784A (zh) * 2020-12-07 2021-04-13 西华大学 一种基于标签等效阻抗模型的无源射频标签测距技术

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090117872A1 (en) * 2007-11-05 2009-05-07 Jorgenson Joel A Passively powered element with multiple energy harvesting and communication channels
US8843085B2 (en) * 2011-09-09 2014-09-23 Ethertronics, Inc. Pre-optimization of transmit circuits

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8952792B1 (en) * 2011-01-07 2015-02-10 Impinj, Inc. Self tuning RFID tags
US9514402B1 (en) * 2015-08-05 2016-12-06 Electronics And Telecommunications Research Instit Radio frequency identification (RFID) tag having multiple antennas
CN107171697A (zh) * 2017-04-21 2017-09-15 西安电子科技大学 一种具有自动阻抗匹配功能的无源超高频射频识别标签
CN112649784A (zh) * 2020-12-07 2021-04-13 西华大学 一种基于标签等效阻抗模型的无源射频标签测距技术

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