CN114648082A - 一种射频识别标签 - Google Patents

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李成龙
张飞龙
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Abstract

本申请提供一种射频识别标签，可以包括线圈、与所述线圈的两端连接的第一调制器、与所述线圈的两端连接的第二调制器、与所述线圈的两端连接的解调器；所述线圈用于接收载波；所述解调器，用于当收到所述载波，确定所述载波对应的第一数据；所述第一调制器，用于当所述标签为第一工作模式，通过调整所述线圈的两端电压峰值，发送与所述第一数据对应的第二数据；所述第二调制器，用于当所述第一工作模式切换至第二工作模式，通过调整所述线圈的两端电容值，使得所述标签与对应阅读器的谐振频率点一致，以发送所述第二数据。本发明实施例中，在低功耗无源的情况下，以较高的性能支持多种模式、多种协议、多个频点的射频识别功能。

Description

一种射频识别标签
技术领域
本申请涉及标签领域，尤其涉及一种射频识别标签。
背景技术
当下自动识别技术广泛普及，特别地，射频识别技术更是被人们重点关注的一项极具发展潜力的信息技术。该技术主要通过无线射频方式进行非接触双向数据通信，利用无线射频方式对记录媒体（如电子标签或射频卡）进行读写，从而达到识别目的和数据交换的目的。
其中，在阅读器和电子标签之间的射频信号耦合类型包括电感耦合和电磁反向散射耦合。现有方案中，电感耦合还普遍存在着一些问题；例如，射频识别标签不能完美地兼顾低功耗的同时，支持多模式、多协议、多频点的数据交互功能。
发明内容
本申请提供一种射频识别标签，在低功耗无源的情况下，以较高的性能支持多种模式、多种协议、多个频点的射频识别。
第一方面，本发明实施例提供了一种射频识别标签，可以包括：
线圈、与所述线圈的两端连接的第一调制器、与所述线圈的两端连接的第二调制器、与所述线圈的两端连接的解调器；
所述线圈用于接收载波；
所述解调器，用于当收到所述载波，确定所述载波对应的第一数据；
所述第一调制器，用于当所述标签为第一工作模式，通过调整所述线圈的两端电压峰值，发送与所述第一数据对应的第二数据；
所述第二调制器，用于当所述第一工作模式切换至第二工作模式，通过调整所述线圈的两端电容值，使得所述标签与对应阅读器的谐振频率点一致，以发送所述第二数据。
本发明实施例中，通过解调器对接收的载波进行解调获取第一数据；经过对第一数据的必要处理，在向阅读器反馈第二数据。当标签处于第一工作模式（如半双工模式HDX）通过调整所述线圈的两端电压峰值反馈数据。当标签处于第二工作模式（如全双工模式FDX）通过调整所述线圈的两端电容值反馈数据。不同模式下反馈的数据内容不作限定。区别于现有技术，通过第二调制器对线圈电容值的调整，实现第一工作模式切换至第二工作模式后频率切换的问题。例如，当标签切换至HDX工作模式，通过第二调制器的长期工作解决模式改变的频率切换问题。进一步地，调整解调电路以适应两种工作模式的载波接收和解调。
在一种可能的实现方式中，在前述的第二工作模式下可以设置两个电容；第一个电容可以是调谐电容，用于与阅读器谐振；第二个电容可以是发送数据时使用的调制电容，通过调整电容实现频率调制以发送第二数据。
在一种可能的实现方式中，所述解调器包括开关管，所述解调器通过所述开关管增加检波灵敏度，减小延迟时间，适应所述第一工作模式和所述第二工作模式。解调采用包络检波方式，在其基础电路上增加2个NMOS管作为开关管，使得检波灵敏度增加，延迟时间减小，从而可以工作在较高的波特率情况下。
在一种可能的实现方式中，所述标签还包括与所述线圈的两端连接的修调电路，所述修调电路包括一个或多个电容；所述修调电路用于：通过接入所述一个或多个电容改变所述线圈的两端电容值，以改变所述标签的谐振频率点。该目的是为了实现标签的谐振频率与阅读器的谐振频率一致。
在一种可能的实现方式中，所述第一调制器包括负载；所述第一调制器，具体用于：控制所述负载接入所述线圈，降低所述线圈的两端电压峰值；或者，控制所述负载不接入所述线圈，恢复所述线圈的两端电压峰值。
在一种可能的实现方式中，所述标签还包括间隙时钟恢复电路，与所述间隙时钟恢复电路连接的间隙解调器；所述间隙时钟恢复电路与所述线圈的两端连接；所述间隙解调器与所述线圈的两端连接；所述间隙解调器包括电容（电容是一种时间常数可变的滤波器；可选地，还可以是电阻等）；所述间隙时钟恢复电路，用于生成第一时钟信号；所述间隙解调器用于：当未收到所述载波且所述第一时钟信号存在，根据预设参考电流和所述电容的电容值，确定对应的时间常数以控制所述电容的电压处于阈值范围内。
在一种可能的实现方式中，所述标签还包括与所述线圈的一端连接的峰值检测电路；所述峰值检测电路，用于检测所述线圈是否达到所述预设电压峰值。所述标签还包括谐振电路，共振开关和计数器；所述计数器用于计数以判断是否达到预设时刻；在所述标签未接收所述载波的情况下，当达到所述预设时刻且所述线圈达到所述预设电压峰值，导通所述共振开关向所述谐振电路充电。
在一种可能的实现方式中，所述标签还包括整流桥；所述整流桥与所述线圈的两端连接；所述整流桥用于：根据所述载波生成直流信号；所述直流信号用于向所述标签供电。
第二方面，本发明实施例提供了一种射频识别标签（或称射频识别电子标签、电子标签），可以包括：
线圈、间隙时钟恢复电路和间隙解调器；所述间隙时钟恢复电路与所述间隙解调器连接；所述间隙时钟恢复电路
与所述线圈两端连接；所述间隙解调器与所述线圈两端连接；所述间隙解调器包括时间常数可变的滤波器；可选地，该滤波器可以电阻或者电容等。所述线圈用于接收载波；当所述电子标签处于间隙模式，所述间隙时钟恢复电路用于：生成第一时钟信号；所述第一时钟信号用于输入所述间隙解调器；当未收到所述载波且所述第一时钟信号存在，所述间隙解调器用于：根据预设的参考电流和所述电容的电容值，确定对应的时间常数，以控制所述电容的电压处于阈值范围内。
本发明实施例中，当电子标签处于对应的阅读器的识别区域内，电子标签通过线圈接收阅读器发送的信号。在实际发送的信号会存在间隙，或者阅读器发送信号异常的情况，通过间隙时钟恢复电路产生第一时钟信号，并向与所述间隙时钟恢复电路连接的间隙解调器输入该时钟信号；此时，仍未收到载波（即阅读器发送的信号）且存在第一时钟信号的情况下，间隙解调器用于根据预设参数（如参考电流、电容容值）确定时间常数，控制电容电压处于正常范围内。与现有技术相比，本发明实施例可以通过间隙时钟恢复电路和间隙解调器的配合，使得电子标签在应对阅读器发送的信号有间隙的情况下稳定正常运作，以应对间隙或者阅读器异常的情况，维持射频识别标签的稳定性；在正常工作模式的基础上还提供了该间隙模式，以应对突发情况，支持多种工作模式、协议、频点。其中，间隙模式可以是电子标签应对阅读器发送的载波存在间隙的一种信号处理模式。
可选地，当电子标签（比如电子标签的天线部分）未收到载波且第一时钟信号不存在，一般在没有其他电路部件的情况下间隙解调器无法正常运行。例如，当间隙时钟恢复电路正常工作，且电子标签收到载波后，间隙时钟恢复电路能够从载波中生成时钟信号，给间隙解调器做解调信号的输入。
在一种可能的实现方式中，当收到所述载波且所述电压不在所述阈值范围内，所述间隙解调器，还用于解调出所述载波对应的第一数据。例如，当该电压达到某一个阈值范围的上限后，导致第一时钟信号（如CLK1）输出发生翻转，从而能够解调出阅读器发送的数据（可以对应第一数据）。具体地，当阅读器调制时，时钟信号在一段时间内不发生翻转，此时电容电压在一定时间后达到一定阈值之上，导致输出发生翻转，从而标签可以解调出阅读器发送的数据。具体流程描述请参见图4所示内容和相关描述。
在一种可能的实现方式中，所述电子标签还包括整流桥；所述整流桥与所述线圈两端连接；所述整流桥用于：根据所述载波生成直流信号；所述直流信号用于向所述电子标签供电。其中，载波是一种射频能量，形式上可以是一种具体的交流信号；该交流信号被天线（对应前述的线圈）接收。可选地，射频识别标签包含的应答器芯片可以是无源芯片；而芯片内部子模块的工作电流需要达到低功耗的要求。例如，整个模拟部分电路的工作电流可以低于一定的数值，如3ua、4ua、5ua或者6ua等。
在一种可能的实现方式中，所述电子标签还包括与所述线圈两端连接的限幅器；所述限幅器，用于控制所述电子标签耦合的能量在预设能量范围。在射频识别系统中，阅读器与应答器的距离在不同的设备，不同的应用场景一般有所区别。应当器芯片所获得的能量随着其与阅读器的距离增加而减小，为了防止距离过近而获得过大的能量，可以结合具体的设备和应用场景在标签或者在芯片中增加保护电路或者泄放通路。例如，该限幅器可以包含泄放通路（泄放电阻电路或泄放回路）对耦合得到能量进行控制，以免标签内的芯片损坏，起到保护芯片的作用。
在一种可能的实现方式中，所述电子标签还包括与所述线圈两端连接的修调电路；所述修调电路，用于通过改变所述线圈两端的电容值，调整所述电子标签的谐振频率点，以维持所述电子标签的性能。
在一种可能的实现方式中，所述电子标签还包括与所述线圈两端连接的时钟恢复电路；所述时钟恢复电路，用于通过所述线圈两端的电压比较，产生第二时钟信号；所述第二时钟信号为在预设时钟信号范围内变动的时钟信号。例如，为了防止产生的第二时钟信号出现毛刺，导致数字电路跑飞，该时钟恢复电路中可以包含带迟滞的比较器对电感两端电压进行比较。其中，经过电压比较产生的第二时钟信号是基本稳定的时钟信号。
在一种可能的实现方式中，所述电子标签还包括与所述线圈两端连接的解调器；当收到所述载波且所述电子标签不处于所述间隙模式，所述解调器用于通过解调所述载波的波形，确定所述载波对应的第二数据。具体地，该解调器可以通过确定载波波形，获取该载波包含的第二数据。其中，第二数据与前述的第一数据的具体内容可以相同或不同，本发明实施例对此不作限定。间隙模式可以是电子标签应对阅读器发送的载波存在间隙的一种信号处理模式。
在一种可能的实现方式中，所述电子标签还包括与所述线圈两端连接的第一调制器、与所述线圈两端连接的第二调制器；所述第一调制器，用于控制电感的幅值（可以是前述的电压峰值），以影响所述电子标签反馈的第三数据；所述第二调制器，用于通过电感的电容值改变谐振频率，以影响所述第三数据。其中，第一调制器可以是幅移键控调制器，第二调制器可以是频移键控调制器。
在一种可能的实现方式中，所述电子标签还包括与所述线圈一端连接的峰值检测电路；所述峰值检测电路包括开关管；
所述峰值检测电路，用于检测所述线圈是否达到峰值；
当达到所述峰值时，所述峰值检测电路还用于：导通所述开关管，向所述电子标签中的LC并联谐振电路充电以降低功耗。例如，导通峰值检测电路中的开关管，此时充电可以减少电荷中和的损耗，达到最低功耗的作用。
可选地，当所述电子标签不处于间隙模式，电子标签可以通过天线接收阅读器发送的载波，获取该载波对应的数据；在对获取的数据进行处理之后，经过调制再向阅读器发送相应的形式的数据，形成与阅读器之间的数据交互。
第三方面，本发明实施例提供了一种射频识别设备，可以包括：应答器芯片（transponder chip），与应答器芯片连接的线圈、若干电容和电感。其中，应答器芯片可以包括间隙时钟恢复电路和间隙解调器；所述间隙时钟恢复电路与所述间隙解调器连接；所述间隙时钟恢复电路与所述线圈两端连接；所述间隙解调器与所述线圈两端连接；所述间隙解调器可以包括电容；
所述线圈用于接收载波；
当所述电子标签处于间隙模式，所述间隙时钟恢复电路用于：生成第一时钟信号；所述第一时钟信号用于输入所述间隙解调器；
当未收到所述载波且所述第一时钟信号存在，所述间隙解调器用于：根据预设的参考电流和所述电容的电容值，确定对应的时间常数，以控制所述电容的电压处于阈值范围内。
在一种可能的实现方式中，当收到所述载波且所述电压不在所述阈值范围内，所述间隙解调器，还用于解调出所述载波对应的第一数据。例如，当该电压达到某一个阈值范围的上限后，导致第一时钟信号（如CLK1）输出发生翻转，从而能够解调出阅读器发送的数据（可以对应第一数据）。
在一种可能的实现方式中，所述电子标签还包括整流桥；所述整流桥与所述线圈两端连接；所述整流桥用于：根据所述载波生成直流信号；所述直流信号用于向前述芯片内部供电。其中，载波是一种射频能量，形式上可以是一种具体的交流信号；该交流信号被天线（对应前述的线圈）接收。可选地，射频识别标签包含的应答器芯片可以是无源芯片；而芯片内部子模块的工作电流需要达到低功耗的要求。例如，整个模拟部分电路的工作电流可以低于一定的数值，如3ua、4ua、5ua或者6ua等。
在一种可能的实现方式中，所述电子标签还包括与所述线圈两端连接的限幅器；所述限幅器，用于控制所述电子标签耦合的能量在预设能量范围。在射频识别系统中，阅读器与应答器的距离在不同的设备，不同的应用场景一般有所区别。应当器芯片所获得的能量随着其与阅读器的距离增加而减小，为了防止距离过近而获得过大的能量，可以结合具体的设备和应用场景在标签或者在芯片中增加保护电路或者泄放通路。例如，该限幅器可以包含泄放通路（泄放电阻电路或泄放回路）对耦合得到能量进行控制，以免标签内的芯片损坏，起到保护芯片的作用。
在一种可能的实现方式中，所述电子标签还包括与所述线圈两端连接的修调电路；所述修调电路，用于通过改变所述线圈两端的电容值，调整前述芯片的谐振频率点，以维持芯片的性能，避免芯片性能下降。当芯片外围的电感和电容出现mismatch的情况，会导致前述芯片的谐振频率点与阅读器（reader）的谐振频率点不一致，使得芯片的性能下降；为了改善前述情况，可以在前述芯片内部增加修调电路，通过改变电感两端的电容值以改变芯片的谐振频率点，从而不会由于外围电感和电容的mismatch而导致芯片性能下降。
在一种可能的实现方式中，所述电子标签还包括与所述线圈两端连接的时钟恢复电路；所述时钟恢复电路，用于通过所述线圈两端的电压比较，产生第二时钟信号；所述第二时钟信号为在预设时钟信号范围内变动的时钟信号。第二时钟信号和第一时钟信号都可以从标签天线接收的磁场中恢复得到，两者信号频率一致，但是上升沿和下降沿存在区别。例如，为了防止产生的第二时钟信号出现毛刺，导致数字电路跑飞，该时钟恢复电路中可以包含带迟滞的比较器对电感两端电压进行比较。其中，经过电压比较产生的第二时钟信号是基本稳定的时钟信号。
在一种可能的实现方式中，所述电子标签还包括与所述线圈两端连接的解调器；当收到所述载波且所述电子标签不处于所述间隙模式，所述解调器用于通过解调所述载波的波形，确定所述载波对应的第二数据。具体地，该解调器可以通过确定载波波形，获取该载波包含的第二数据。其中，第二数据与前述的第一数据的具体内容可以相同或不同，本发明实施例对此不作限定。
在一种可能的实现方式中，所述电子标签还包括与所述线圈两端连接的第一调制器、与所述线圈两端连接的第二调制器；所述第一调制器，用于控制电感的幅值（可以是前述的电压峰值），以影响所述电子标签反馈的第三数据；所述第二调制器，用于通过电感的电容值改变谐振频率，以影响所述第三数据。其中，第一调制器可以是幅移键控调制器ASK，第二调制器可以是频移键控调制器FSK。例如，当工作在幅移键控HDX模式时，此时应答器将解调器电路解调的数据，通过计算处理完以后，会发送数据（可以是前述的第三数据）给阅读器。再例如，当工作在频移键控FDX模式时，此时通过改变电感两端之间的电容值，来改变谐振频率，阅读器过谐振频率的改变来解调出应答器发送的数据（可以是前述的第三数据）。该第三数据在不同模式下受不同因素影响；在本实施例中可以以应答器向阅读器反馈的数据为第三数据。
在一种可能的实现方式中，所述电子标签还包括与所述线圈一端连接的峰值检测电路；所述峰值检测电路包括开关管；
所述峰值检测电路，用于检测所述线圈是否达到峰值；
当达到所述峰值时，所述峰值检测电路还用于：导通所述开关管，向所述电子标签中的LC并联谐振电路充电以降低功耗。例如，导通峰值检测电路中的开关管，此时充电可以减少电荷中和的损耗，达到最低功耗的作用。
第四方面，本发明实施例提供了另一种射频识别设备，包括如前述第一方面中任一项模块或电路的功能；所述射频识别设备具备前述射频识别标签涉及的功能，如解调和调制信号灯。
第五方面，本发明实施例提供了一种射频识别芯片，可以包括整流桥、限制器、修调电路、FSK调制器、负载调制器（如用于ASK的调制器）、时钟恢复电路、解调器、峰值检测电路（Peak detector）、谐振触发器（resonant trigger）、间隙时钟恢复电路（GAP ClockRegenerator）、间隙解调器（GAP Demodulator）、上电复位电路（Power-on reset，POR）、低压差线性稳压器（Low dropout linear regulator，LDO）、电流基准源（currentreference）、带电可擦可编程只读存储器（Electrically Erasable Programmable readonly memory，EEPROM）、digital模块以及移位寄存器（Shift register）。
其中，峰值检测电路、谐振触发器以及外围的LC并联谐振电路构成自激谐振器（Transponder self-oscillator）。例如，当工作在FDX模式时，由于此时的阅读器已经停止发送载波，所以芯片需要一个低功耗的自振电路来维持电感电容谐振。当阅读器停止发送载波时，电感两端的电压会下降，这是因为LC之间由于电感的串联电阻，以及电感发送数据会消耗能量。为了维持较长时间的LC谐振，需要不断地从VCC电容上获取能量，所以需要到一定时间后，PG使得开关管导通，VCC对LC电路充电；在该自激谐振器中还可以通过计数器来计算时间，峰值检测电路检测线圈某一段的峰值。当这两个条件均满足时，通过PG导通开关管来给LC电路充电，该电路由于不需要驱动电路，所以有低功耗，工作在谐振频率点等优点。
可选地，LDO可以为芯片内数字部分提供低电源电压。具体的各个电路和模块之间连接关系可以参见前述方面的描述，在此不再赘述。
第六方面，本发明实施例提供了一种射频识别系统，包括阅读器和应答器；其中，阅读器包括阅读器芯片，微处理器MCU以及其他必要的电容、线圈等必要元器件；应答器包括应答器芯片和外围的电容、线圈等必要元器件。阅读器发送一定的能量信号，在接收该能量信号后应答器根据该能量信号反馈相应的数据。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1是本发明实施例提供的一种射频识别标签的应用场景示意图；
图2是本发明实施例提供的一种GAP模式下解调功能对应的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的一种间隙时钟恢复电路的结构示意图；
图4是本发明实施例提供的一种间隙解调器的结构示意图；
图5是本发明实施例提供的一种应答器芯片的模块结构示意图；
图6是本发明实施例提供的一种解调器的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本申请保护的范围。
本申请的说明书和权利要求书及所述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
首先对本发明实施例涉及的部分名字进行解释。
（1）谐振频率，指的是在含有电容和电感的电路中，如果电容和电感并联，可能出现于某个很小的时间段内：电容的电压逐渐升高，而电流却逐渐减少；电感的电流却逐渐增加，电感的电压却逐渐降低。
（2）解调器（Demodulator），是指通过数字信号处理技术，将调制在高频数字信号中的低频数字信号进行还原的设备。解调器广泛运用于广播（音频信号）、电视（视频信号）等信息的传输和还原。解调器一般和调制器成对使用，调制器用于将数字信号处理到高频信号上进行传输，而解调器则将数字信号还原成原始的信号。
（3）包络检波（envelope-demodulation），是基于滤波检波的振动信号处理方法，尤其对初期故障和信噪比较低的故障信号识别能力强。将一段时间长度的高频信号的峰值点连线，就可以得到上方（正的）一条线和下方（负的）一条线，这两条线就叫包络线。包络线反映高频信号幅度变化的曲线。对于等幅高频信号，这两条包络线就是平行线。 当用一个低频信号对一个高频信号进行幅度调制（即调幅）时，低频信号就成了高频信号的包络线。
（4）移位寄存器（Shift Register），是一种时序逻辑电路，可用于以二进制数形式存储或传输数据。它加载输入的数据，然后在每个时钟周期将其移动或“移位”到其输出。
（5）波特率可以被理解为一个设备在一秒钟内发送（或接收）了多少码元的数据，它是对符号传输速率的一种度量，表示单位时间内传输符号的个数（传符号率）。
下面接着对本发明实施例提供的射频电子标签的其中一种应用场景进行描述。请参见图1，图1是本发明实施例提供的一种射频识别标签的应用场景示意图；如图1所示，以电感耦合的耦合类型进行说明，该应用场景可以包括微处理器MCU、阅读器芯片和应答器芯片。具体地，MCU与阅读器芯片连接，用于与阅读器芯片进行数据交互，或者控制阅读器发送数据的内容或者进一步处理阅读器获取的数据。阅读器芯片通过外围设置的线圈等元器件，发送一定的能量信号（即图1所示的能量），覆盖一定的区域范围；阅读器芯片在其范围内按照一定的频率或者数据发送频率发送信号（即图1所示的数据）；应答器芯片在阅读器的信号覆盖范围内之后，可以获得特定的能量，不仅为芯片内的部分电路提供电源，也对接收的信号进行解调，再调制出符合要求的信号并通过外围的线圈向阅读器芯片反馈重新调制的信号（即图1所示的数据’）。图1中关于与应答器芯片连接的电容的VCC和GND是一种示例性的标注。
需要说明的是，该应用场景只是一种示例性的场景描述；本发明实施例涉及的应用场景包括但不限于上述应用场景。
请参见图2，图2是本发明实施例提供的一种GAP模式下解调功能对应的结构示意图；如图2所示，可以包括间隙时钟恢复电路和间隙解调器；所述间隙时钟恢复电路与所述间隙解调器连接；所述间隙时钟恢复电路与所述线圈两端连接；所述间隙解调器与所述线圈两端连接；所述间隙解调器包括电容；
所述线圈用于接收载波；
当所述电子标签处于间隙模式，所述间隙时钟恢复电路用于：生成第一时钟信号；所述第一时钟信号用于输入所述间隙解调器；
当未收到所述载波且所述第一时钟信号存在，所述间隙解调器用于：根据预设的参考电流和所述电容的电容值，确定对应的时间常数，以控制所述电容的电压处于阈值范围内。
其中，图2中涉及的LC电路以及后续实施例提及的LC电路是本领域的公知常识，在此不再赘述。
本发明实施例中，当电子标签处于对应的阅读器的识别区域内，电子标签通过线圈接收阅读器发送的信号。在实际发送的信号会存在间隙，或者阅读器发送信号异常的情况，通过间隙时钟恢复电路产生第一时钟信号，并向与所述间隙时钟恢复电路连接的间隙解调器输入该时钟信号；此时，仍未收到载波（即阅读器发送的信号）且存在第一时钟信号的情况下，间隙解调器用于根据预设参数（如参考电流、电容容值）确定时间常数，控制电容电压处于正常范围内。与现有技术相比，本发明实施例可以通过间隙时钟恢复电路和间隙解调器的配合，解决对应间隙或者阅读器异常的情况，以维持射频识别标签的稳定性；在正常工作模式的基础上还提供间隙模式，以应对突发情况，支持多种工作模式、协议、频点。
请参见图3，图3是本发明实施例提供的一种间隙时钟恢复电路的结构示意图；如图3所示，当工作在GAP模式时，GAP时钟恢复电路用于从载波中生成时钟信号，给数字部分做时钟，给间隙解调器做解调信号的输入。该电路增加了锁存功能（latch），使得当READER调制时，CLK1（一种时钟信号）不发生错误的翻转。
请参见图4，图4是本发明实施例提供的一种间隙解调器的结构示意图；如图4所示，当阅读器READER未调制时，CLK1是间隙时钟恢复电路GAP Clock Regenerator生成的时钟，CLK1一直存在，通过设置合适的参考电流Iref和电容C0的电容值，选择合适的时间常数，使得电容C0的电压一直在该特定电路部件的阈值以下；当阅读器调制时，CLK1会在一段时间内不发生翻转，此时电容的电压一定时间后会充到该特定电路部件（例如施密特触发器，或Smith）的阈值以上，导致输出发生翻转，从而解调出阅读器发送的数据。
在一种可能的实现方式中，当收到所述载波且所述电压不在所述阈值范围内，所述间隙解调器，还用于解调出所述载波对应的第一数据。例如，当该电压达到某一个阈值范围的上限后，导致第一时钟信号（如CLK1）输出发生翻转，从而能够解调出阅读器发送的数据（可以对应第一数据）。
在一种可能的实现方式中，所述电子标签还包括整流桥；所述整流桥与所述线圈两端连接；所述整流桥用于：根据所述载波生成直流信号；所述直流信号用于向前述芯片内部供电。其中，载波是一种射频能量，形式上可以是一种具体的交流信号；该交流信号被天线（对应前述的线圈）接收。可选地，射频识别标签包含的应答器芯片可以是无源芯片；而芯片内部子模块的工作电流需要达到低功耗的要求。例如，整个模拟部分电路的工作电流可以低于一定的数值，如3ua、4ua、5ua或者6ua等。
在一种可能的实现方式中，所述电子标签还包括与所述线圈两端连接的限幅器；所述限幅器，用于控制所述电子标签耦合的能量在预设能量范围。在射频识别系统中，阅读器与应答器的距离在不同的设备，不同的应用场景一般有所区别。应当器芯片所获得的能量随着其与阅读器的距离增加而减小，为了防止距离过近而获得过大的能量，可以结合具体的设备和应用场景在标签或者在芯片中增加保护电路或者泄放通路。例如，该限幅器可以包含泄放通路（泄放电阻电路或泄放回路）对耦合得到能量进行控制，以免标签内的芯片损坏，起到保护芯片的作用。
在一种可能的实现方式中，所述电子标签还包括与所述线圈两端连接的修调电路；所述修调电路，用于通过改变所述线圈两端的电容值，调整前述芯片的谐振频率点，以维持芯片的性能，避免芯片性能下降。当芯片外围的电感和电容出现mismatch的情况，会导致前述芯片的谐振频率点与阅读器（reader）的谐振频率点不一致，使得芯片的性能下降；为了改善前述情况，可以在前述芯片内部增加修调电路，通过改变电感两端的电容值以改变芯片的谐振频率点，从而不会由于外围电感和电容的mismatch而导致芯片性能下降。
在一种可能的实现方式中，所述电子标签还包括与所述线圈两端连接的时钟恢复电路；所述时钟恢复电路，用于通过所述线圈两端的电压比较，产生第二时钟信号；所述第二时钟信号为在预设时钟信号范围内变动的时钟信号。例如，为了防止产生的第二时钟信号出现毛刺，导致数字电路跑飞，该时钟恢复电路中可以包含带迟滞的比较器对电感两端电压进行比较。其中，经过电压比较产生的第二时钟信号是基本稳定的时钟信号。
在一种可能的实现方式中，所述电子标签还包括与所述线圈两端连接的解调器；当收到所述载波且所述电子标签不处于所述间隙模式，所述解调器用于通过解调所述载波的波形，确定所述载波对应的第二数据。具体地，该解调器可以通过确定载波波形，获取该载波包含的第二数据。其中，第二数据与前述的第一数据的具体内容可以相同或不同，本发明实施例对此不作限定。
在一种可能的实现方式中，所述电子标签还包括与所述线圈两端连接的第一调制器、与所述线圈两端连接的第二调制器；所述第一调制器，用于控制电感的幅值，以影响所述电子标签反馈的第三数据；所述第二调制器，用于通过电感的电容值改变谐振频率，以影响所述第三数据。其中，第一调制器可以是幅移键控（amplitude-shift keying，ASK）调制器，第二调制器可以是频移键控（frequency-shift keying，FSK）调制器。
在一种可能的实现方式中，所述电子标签还包括与所述线圈一端连接的峰值检测电路；所述峰值检测电路包括开关管；所述峰值检测电路，用于检测所述线圈是否达到峰值；当达到所述峰值时，所述峰值检测电路还用于：导通所述开关管，向所述电子标签中的LC并联谐振电路充电以降低功耗。例如，导通峰值检测电路中的开关管，此时充电可以减少电荷中和的损耗，达到最低功耗的作用。
需要说明的是，本发明实施例所示芯片内部架构只是一种示例性的描述；本申请涉及内容包括但不限于上述模块功能、类型以及连接关系等描述。
请参见图5，图5是本发明实施例提供的一种应答器芯片的模块结构示意图；如图5所示，可以包括整流桥（Bridge）1、限幅器（Limiter）2、修调电路（Trimming）3、FSK调制器4、负载调制器（如ASK调制器）5、时钟恢复电路（Clock Regenerator）6、解调器（Demodulator）7、间隙时钟恢复电路（GAP Clock Regenerator）10、间隙解调器（GAP Demodulator）11、上电复位电路（Power-on reset，POR）12、低压差线性稳压器（Low dropout linearregulator，LDO）13、电流基准源（current reference）14、带电可擦可编程只读存储器（Electrically Erasable Programmable read only memory，EEPROM）15、数字模块/数字电路（digital）16以及移位寄存器（Shift register）17；可以理解的是，峰值检测电路（Peak detector）8、谐振触发器（resonant trigger）9以及开关、计数器等构成了芯片的自激振荡器。当芯片处于FDX工作模式时，由于阅读器已经停止发送载波，可以通过低功耗的自振电路来维持电感电容谐振。
其中，整流桥1，用于把天线（即线圈）接收的交流信号转成直流信号VCC，VCC给芯片内部提供电源；由于芯片一般无源工作，所以芯片内部子模块的工作电流需要低功耗，整个模拟部分电路的工作电流低于3uA。可选地，芯片可以是主动式或者半主动式的电子标签，以适应不同场景和具体的需求。
限幅器2，用于避免芯片耦合得到过大能量而损坏，通过提供泄放通路对芯片进行保护。
修调电路3，用于在外围的电感和电容出现误配（mismatch）的情况，改变电感两端的电容值，以改变芯片的谐振频率点，从而不会由于外围电感和电容的mismatch而导致芯片性能下降。
FSK调制器4，用于当芯片工作在FDX模式时，改变电感两端之间的电容值，来改变谐振频率；阅读器通过谐振频率的改变来解调出应答器发送的数据。例如，当FSK-DATA=1时，由于电感两端的电容增大，谐振频率会跟随减小；当FSK-DATA=0时，电容值恢复为原来的值，谐振频率也恢复成原来的值。
负载调制器5，用于当芯片工作在HDX模式时，此时应答器将解调器解调的数据，进行计算处理，再会发送数据给阅读器；即该应答器是通过负载调制器调制器来发送数据给阅读器。例如，在HDX模式下，当ASK-DATA=1时，电感两端接进一个负载，会使得电感的幅值下降很多；当ASK-DATA=0时，电感之间由于未加负载，幅值没有下降。那么，阅读器可以通过电感的幅值的变化来解调出应答器发送的数据。
时钟恢复电路6，用于通过带迟滞的比较器给电感两端电压作比较，以产生稳定的时钟信号（对应前述的第二时钟信号）。
解调器7，用于对阅读器发送的波形进行解调，得到阅读器发送的数据，然后把数据发送到数字电路（digital）。可选地，请参见图6，图6是本发明实施例提供的一种解调器的结构示意图；如图6所示，该解调器电路采用包络检波的方式，在该基础上可以增加两个NMOS管做开关管，使得检波的灵敏度增大，延迟时间减小，从而可以工作在较高的波特率的情况下。在该解调器电路中，可以设置合适阻值的R1，R2，R3，R4；当阅读器未调制时，两个NMOS轮流导通，此时VP始终高于VN；而当阅读器调制并发送数据时，由于COIL1/COIL2两端（分别对应线圈的两端节点）的幅值（即电压峰值）会减小，导致两个NMOS不导通，此时VP会下降到VN以下，从而可以从电感两端的波形中解调出阅读器发送的数据，实现应答器和阅读器之间的数据传递。
峰值检测电路8，用于检测Coil2的电压峰值，在峰值时，PG（指的是峰值检测电路输出的信号；该信号可以用于驱动一个MOSFET的栅极）导通开关管来给LC电路充电，在此时充电可以减小电荷中和的损耗，达到最低功耗的作用。
谐振触发器9可以参见前述第四方面涉及自激谐振器的描述，在此不再赘述。
数字模块16，用于根据预设的数据，密钥，模式，协议等信息中的一种或多种，计算出得到相应的数据结果。
其中，上电复位电路12、低压差线性稳压器13、电流基准源14、带电可擦可编程只读存储器15、移位寄存器17等器件的功能与一般射频识别标签中的功能相同或相似，不进一步详细描述。
需要说明的是，本发明实施例所示芯片内部架构只是一种示例性的描述；本申请涉及内容包括但不限于上述模块功能、类型以及连接关系等描述。前述图1-图6所示的功能架构以及对应的实施例都是示例性的描述。本发明实施例提供的具备汽车智能钥匙的多功能手表的架构包括但不限于上述几种功能架构。
上面对本发明实施例提供的射频标签架构以及模块进行描述了，下面对本发明实施例涉及的部分模块在多模式下的工作状态进行列举。
请参见表1，表1是本发明实施例提供的一种多模式下模块工作状态表；表1中的标号对应前述图5中的模块标号。
Figure DEST_PATH_IMAGE001
如表1所示，on表示该模块在运行状态，off标识该模块不运行（或者休眠）。其中，列举了具体的3种模式，包括HDX、FDX和GAP。本发明实施例以上述模式为例进行说明，但对具体的工作模式不做限定，不限于上述3种模式。由此可见，在基础工作模式的基础上，还提供了HDX、FDX和GAP模式，使得芯片支持多模式，应对多种情况和满足多样化需求。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易的想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种射频识别标签，其特征在于，包括：
线圈、与所述线圈的两端连接的第一调制器、与所述线圈的两端连接的第二调制器、与所述线圈的两端连接的解调器；
所述线圈用于接收载波；
所述解调器，用于当收到所述载波，确定所述载波对应的第一数据；
所述第一调制器，用于当所述标签为第一工作模式，通过调整所述线圈的两端电压峰值，发送与所述第一数据对应的第二数据；
所述第二调制器，用于当所述第一工作模式切换至第二工作模式，通过调整所述线圈的两端电容值，使得所述标签与对应阅读器的谐振频率点一致，以发送所述第二数据。
2.根据权利要求1所述标签，其特征在于，所述解调器包括开关管；所述解调器，用于通过所述开关管增加检波灵敏度，减小延迟时间，适应所述第一工作模式和所述第二工作模式。
3.根据权利要求1所述标签，其特征在于，所述标签还包括与所述线圈的两端连接的修调电路，所述修调电路包括一个或多个电容；所述修调电路用于：
控制接入所述一个或多个电容改变所述线圈的两端电容值，以调整所述标签的谐振频率点。
4.根据权利要求1所述标签，其特征在于，所述第一调制器包括负载；所述第一调制器还用于：
控制所述负载接入所述线圈，降低所述线圈的两端电压峰值；或者，
控制所述负载不接入所述线圈，恢复所述线圈的两端电压峰值。
5.根据权利要求1所述标签，其特征在于，所述标签还包括间隙时钟恢复电路，与所述间隙时钟恢复电路连接的间隙解调器；所述间隙时钟恢复电路与所述线圈的两端连接；所述间隙解调器与所述线圈的两端连接；所述间隙解调器包括电容；
所述间隙时钟恢复电路，用于生成第一时钟信号；
所述间隙解调器，用于：当未收到所述载波且所述第一时钟信号存在，根据预设参考电流和所述电容的电容值，确定对应的时间常数以控制所述电容的电压处于阈值范围内。
6.根据权利要求5所述标签，其特征在于，当收到所述载波且所述电压不在所述阈值范围内，所述间隙解调器还用于确定所述第一数据。
7.根据权利要求1所述标签，其特征在于，所述标签还包括与所述线圈的两端连接的限幅器；所述限幅器，用于控制所述标签耦合的能量在预设能量范围。
8.根据权利要求1所述标签，其特征在于，所述标签还包括与所述线圈的两端连接的时钟恢复电路；
所述时钟恢复电路，用于通过所述线圈的两端电压比较，产生第二时钟信号；所述第二时钟信号为在预设时钟信号范围内变动的时钟信号。
9.根据权利要求1所述标签，其特征在于，所述标签还包括与所述线圈的一端连接的峰值检测电路；所述峰值检测电路，用于检测所述线圈是否达到所述预设电压峰值。
10.根据权利要求9所述标签，其特征在于，所述标签还包括谐振电路，共振开关和计数器；所述计数器用于计数以判断是否达到预设时刻；
在所述标签未接收所述载波的情况下，当达到所述预设时刻且所述线圈的两端电压达到所述预设电压峰值，所述共振开关导通，向所述谐振电路充电。
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