CN115380478A

CN115380478A - 基于谐振的高频射频识别通信系统

Info

Publication number: CN115380478A
Application number: CN202080099479.2A
Authority: CN
Inventors: 马云飞; 林贤上; 张鹏宇; 刘洪强; 赵仁杰; 张铭
Original assignee: Alibaba Group Holding Ltd
Current assignee: Alibaba China Co Ltd
Priority date: 2020-04-02
Filing date: 2020-04-02
Publication date: 2022-11-22
Anticipated expiration: 2040-04-02
Also published as: CN115380478B; WO2021196118A1

Abstract

公开了用于改善近场通信系统的设备、系统和方法。在一个实施例中，公开了一种设备，包括被配置为生成磁场的至少一个发射谐振器；至少一个接收谐振器，所述至少一个接收谐振器与所述发射谐振器物理上分离并被配置为使用所述磁场接收来自近场通信(NFC)标签的数据传输；以及一个接收模块，所述接收模块耦合到所述接收谐振器并被配置为处理数据传输。

Description

基于谐振的高频射频识别通信系统

技术领域

本公开实施例涉及近场通信(NFC)系统，尤其涉及使用改进的NFC技术的射频识别系统。

背景技术

射频识别(RFID)技术用于识别和跟踪附接于对象的标签。这些标签由无线电接收器和发射器组成。RFID读取设备发射电磁信号，并且标签接收该信号。作为响应，所述标签发送数字数据，诸如库存量单位(SKU)值，序列号或类似的数字数据。

现有的RFID系统在各种已调节和未调节的频带中操作，通常在ISO/IEC 18000中定义。低频(LF)RFID系统通常在120-150kHz频带中操作，并且被用于动物跟踪，访问控制和类似系统。高频(HF)RFID系统主要在13.56MHz操作并且包括NFC以及票务、支付和数据传输应用。超高频(UHF)RFID系统在433MHz或大约433MHz频带中运行，并且通常用于库存管理。

UHF RFID系统提供更长距离读取，通常约十二(12)米。相反，LF和HF RFID系统可以分别只读十(10)厘米到一(1)米之间的标签。然而，UHF RFID系统比LF和HF RFID系统更容易受到干扰和误读。尽管UHF RFID标签和干扰/误读的成本增加，但对于大规模库存管理来说，显著更长的读取距离对于大规模库存管理是至关重要的。因此，许多制造商、零售商及其他实体采用UHF RFID系统，并且试图通过精心的天线布局来补偿此类系统的缺陷。

然而，利用UHF RFID的现有技术在减少负面副作用的同时无法充分满足许多实体的需求。例如，此类系统的误读率和越界读取率仍然普遍高(分别为大约23％和42％)。因此，有必要在RFID系统的现有状态下提供改进的RFID读取器，其在保持由UHF RFID系统提供的更长读取距离的同时减少了现有RFID系统的误读及越界读取。

发明内容

本公开实施例解决了RFID系统的上述及其他技术问题。

本公开实施例总体上描述了使用多个高谐振线圈来构造解决上述问题的磁场。与具体强调使用低品质因子线圈以防止谐振的现有系统相比，本公开实施例利用具有大的、高品质因子(Q)的电磁线圈。具体地，本公开实施例利用比现有系统数量级更高的Q因子。通过使用此类线圈，在相同的发射功率约束下将更多的能量传送到标签。此外，使用高Q因子线圈允许读取器对由标签反向散射的弱信号进行解码。

本公开实施例另外采用使用无源自干扰消除设计来设计的读取器，以减少从发射(TX)链路到接收(RX)链路的泄漏，这种泄漏影响所述读取器的灵敏度和读取范围。通过使用高Q因子线圈，所述读取器针对稍微远离中心频率的信号产生急剧退化。为了补救该退化，本公开实施例调谐RX线圈的谐振频率，使其偏离TX线圈的频率。在一些实施例中，所述读取器另外采用窄带陷波滤波器。因此，读取器到标签的下行链路和标签到读取器的上行链路几乎是正交的，从而最小化了自干扰。

本公开实施例还包括多线圈磁束成形装置。与现有的RFID系统相比，该装置确保标签通电而无论它们的方向如何。所述磁束成形装置使得读取器能够通过使用具有二相配置(例如，零和π)的两个线圈来控制其磁场。所述磁束成形装置使得所述读取器能够瞬时扫描所有附近位置处的所有方向。

本公开实施例另外采用无源磁中继器来提高读取范围和可靠度。在一些实施例中，所述中继器包括由来自TX线圈的磁场所激励的无电池中继器。所述中继器接着再生一个互补场以多元化向量场的总维数并增强其强度。

本所公开实施例可以组合成单个RFID读取器设备。该读取器设备可以读取标准NFC标签，不需要重新实现工业标准标签。

在一个实施例中，公开了一种设备，所述设备包括被配置为生成磁场的至少一个发射谐振器；至少一个接收谐振器，所述至少一个接收谐振器与所述发射谐振器物理分离并且被配置为使用所述磁场接收来自近场通信(NFC)标签的数据传输；以及一个接收模块，所述接收模块耦合到所述接收谐振器并且被配置为处理所述数据传输。

在另一实施例中，公开了一种包括读取器设备的系统，所述读取器设备包括被配置为生成磁场的至少一个发射谐振器，至少一个接收谐振器，所述至少一个接收谐振器与所述发射谐振器物理分离并且被配置为使用所述磁场接收来自近场通信(NFC)标签的数据传输，一个接收模块，所述接收模块耦合到所述接收谐振器并且被配置为处理所述数据传输，位于所述至少一个发射谐振器与所述至少一个接收谐振器之间的复数个NFC标签；以及位于所述至少一个发射谐振器与所述至少一个接收谐振器之间的至少一个中继器。

在另一实施例中，公开了一种方法，所述方法包括：编码在载波信号上的传输数据；经由被配置为生成磁场的至少一个发射谐振器传输在所述载波信号上编码的所述数据至近场通信(NFC)标签；经由物理上与所述发射谐振器分离的至少一个接收谐振器，接收由NFC标签使用所述磁场生成的返回信号；经由RF模拟前端，自所述返回信号消除自干扰，以生成干净信号；以及数字化并传输所述干净信号至中央处理模块。

附图说明

从对如附图中所示的实施例的以下描述中，本公开前述的及其他目的、特征和优点将显而易见，其中，贯穿各个视图附图标记指代相同的部分。附图不一定按比例绘制，而是将重点放在示出本公开的原理上。

图1是示出了根据本公开的一些实施例的多个RFID系统的信号强度特性的图。

图2是根据本公开的一些实施例的谐振NFC读取器-标签系统的框图。

图3是根据本公开的一些实施例的改进NFC系统的框图。

图4是示出具有小Q因子的线圈的频率响应和具有大Q因子的线圈的频率响应的曲线图。

图5示出了根据一些实施例的在不同读取距离处的NFC系统的测量的自干扰特性。

图6示出了根据本公开的一些实施例的归因于无源自干扰消除电路的信号抑制。

图7示出了根据本公开的一些实施例的两个相互垂直的发射线圈及相关的磁性向量场。

图8A是根据本公开的一些实施例的由谐振器激励的中继器图。

图8B是根据本公开的一些实施例的对中继器进行建模的电路图。

图8C是示出根据本公开的一些实施例的中继器的电流强度响应以及谐振器与中继器之间的相位差的图。

图9是根据本公开的一些实施例的多通道读取器的框图。

图10是示出多个NFC读取器的读取距离的测试结果数据的图。

图11是示出根据本公开的一些实施例的当使用中继器时信号强度改善的曲线图。

图12是示出根据本公开的一些实施例的所公开的实施例、标准NFC以及UHF RFID系统之间的信号损耗的对比曲线图。

图13是示出使用本公开实施例与传统UHF RFID系统的信号强度退化的表。

图14和图15示出了在模拟仓库环境中应用本公开实施例的测试结果。

图16是示出根据本公开的一些实施例的用于读取NFC标签的改进方法的流程图。

具体实施方式

图1是示出根据本公开的一些实施例的多个RFID系统的信号强度特性的图。

在图示实施例中，由RFID读取器(垂直轴)接收的信号的强度作为读取器与标签(水平轴)之间的距离的函数绘制。在图示实施例中，垂直轴和水平轴两者以对数方式绘制。

图示的曲线图绘制了RFID读取器接收的三个信号的强度：一个UHF RFID信号(104)，一个NFC RFID信号(106)，以及在本文中更详细描述的由本公开实施例生成的信号(102)(本公开实施例被周期性地称为"NFC+")。该图被划分为三段：感兴趣区域(ROI)(110)，保护区域(112)以及排除区域(114)。ROI(110)包括所述读取器应该读取所有必要标签的距离。保护区域(112)包括几乎所有(例如，99.9％)标签未被所述读取器读取的距离。排除区域(114)包括标签不应被所述读取器读取的距离。此外，该图示出了标签激活阈值(108)。该阈值(108)包括标签将数字数据重传回所述读取器并由所述读取器读取所需的信号强度。当信号(102，104，106)未达到该阈值(108)时，标签不被所述读取器识别。

如图所示，所接收的NFC信号(106)完全落在ROI(110)内。然而，基于NFC的读取器由于其低信号强度而不激活现有的基于UHF的标签。此外，NFC信号(106)仅用于短距离操作并且不能到达ROI(110)中的最远的标签。因此，如上所述，基于NFC的读取器仅提供ROI(110)的最小覆盖范围。

相反，UHF信号(104)理论上到达ROI(110)中的所有标签并且从其接收信号。然而，如图所示，UHF信号(104)由于UHF系统的干扰特性而误读取标签(114)并经历错误的越界读取(116)。

如图所示，NFC+信号(102)从ROI(110)中的所有标签接收数据，并且不从保护区域(112)或排除区域(114)中的任何标签接收信号。也就是说，NFC+信号(102)仅在ROI(110)中高于标签激活阈值(108)，并且针对所有其他区域(112，114)低于所述阈值(108)。如将描述的，所述读取器的各种实施例使图1中描绘的信号曲线(102)成为可能。

在传统的NFC系统中，在天线中使用低品质线圈以避免谐振效应。通常，这样的传统系统使用Q因子大约为十(10)的线圈以避免使通信符号失真。相反地，图示系统采用具有高品质线圈和分路电感器/电容器的读取器设备，以增加谐振效果。在图示实施例中，线圈可以利用超过预先配置的阈值的Q因子。在一些实施例中，该阈值包括表示Q因子的下限的数值。在一些实施例中，还可以使用上限。如将描述的，Q因子可以是可调优的以优化线圈。如下面的等式2和3所示，所述阈值可以被调优配置为满足所述系统的特定带宽需求。

在图示实施例中，读取器(202)包括经由电路通道(208，216)连接到谐振器(212)的信号发生器(206)。所述谐振器生成由无源或有源标签(204)检测的磁场(218)。

在图示实施例中，信号发生器(206)包括交流电(AC)源。在一个实施例中，AC源以固定频率操作。在一些实施例中，该固定频率包括13.56MHz频率。在图示实施例中，发生器(206)向谐振器(212)提供输入电流i(208)。相应地，所述谐振器向信号发生器(206)回馈谐振电流Q_i(216)。

谐振器(212)包括电感线圈(210)和并联电容器(232)。在图示实施例中，线圈(210)的尺寸显著小于信号发生器的波长，当在13.56MHz操作时，信号发生器的波长是22米。给定输入电流频率与线圈的尺寸之间的差异，输入电流(218)均匀地分布于线圈(210)上。因此，在一些实施例中，线圈(210)作为分立电感器和电阻器器件操作。因此，通过添加与线圈(210)并联的电容器(232)，形成谐振器(212)。在图示实施例中，谐振器(212)中的能量以两种不同的方式存储：(1)当电荷累积于电容器(232)电极处时作为电能；以及(2)当电流流过电感器时作为磁能(218)。

标签(204)通过第二天线(220)检测场(218)。标签(204)包括用于放大接收信号的谐振电容器(224)。在一些实施例中，可以并联地包括多个这样的谐振电容器。标签(204)电路另外包括与连接到负载(228)的电容器(224)并联的分流二极管(226)。在一些实施例中，负载(228)包括专用专用集成电路(ASIC)或类似处理元件。由于标准NFC或RFID标签可以用作标签(204)，标签(204)的细节在本文中未被包括。在图示实施例中，耦合系数k(230)。在图示实施例中，系数(230)包括开路实际电压比与将获得从一个电路耦合到另一个电路的所有通量的比率的比率。

这两种类型的能量转换为彼此的趋势，导致电容器(232)和线圈(212)之间的振荡。该振荡可以由下式表示：

其中，L表示线圈(210)的电感值，C表示电容器(232)的电容量。

在所示实施例中，可以调整电容器(232)的电容量(C)的值。在所示实施例中，电容器(232)的电容量(C)的值被设置为使得f₀的值等于生成的输入电流(208)的频率。当f₀的值等于所述生成频率(例如，13.56MHz)时，产生共振效应。

另外，上述振荡的强度通过线圈的品质因子(Q)测量。在一些实施例中，品质因子(Q)被定义为一个振荡周期中谐振器(212)中存储的峰值能量与所述周期的每弧度损失的能量的比率。在RLC并联电路中，可以使用以下等式来计算Q：

其中,R是线圈的内部电阻。

当输入电流(208)被馈送到谐振器(212)中时，穿过线圈(210)的谐振电流(216)将比输入电流(208)大Q倍，这意味着即使输入电源(206)保持相同，与电阻负载相比磁场强度被放大Q倍。

最后，所得场(218)的带宽(BW)可以由以下等式表示，其涉及频率(f₀)和品质因子(Q)：

图3是根据本公开的一些实施例的改进NFC系统的框图。

在所示实施例中，多个发射谐振器(302a，302b，302c；统称为302)，处于一种环境中。谐振器(302)的结构在图2并且具体为谐振器(212)的描述中被描述，并且在本文中不再重复。每个谐振器(302)产生磁场(320)，该磁场穿过所述环境并由无源或有源标签(318a，318b，318c；统称为318)接收。各种中继器(314a，314b；统称为314)被安装在用于放大磁通量的环境中(如将描述的)。如上所述，每个标签(318)一检测到来自所述读取器的信号就生成响应磁场并调制这个场中的数据。接收谐振器(316)被配置为接收该调制的数据。在所示实施例中，接收谐振器(316)以与发射谐振器(302)相同的方式配置，然而，其可以调谐到不同的谐振频率，如将讨论的。发射谐振器(302)和接收谐振器(316)连接到系统级应用平台。该平台包括引导谐振器(302)的磁场的波束成形器(304)，可以包括ISO 15693堆栈的应用层堆栈(306)，以及无源自干扰消除电路(322)。在所示实施例中，无源自干扰消除电路(322)包括可选陷波滤波器(312)，射频(RF)模拟前端(310)和数字后端(308)。

如图3所示，NFC信号的范围通过物理上分离发送谐振器与接收谐振器来扩展。此外，发送和接收两者都使用高品质因子线圈，这增加了NFC信号的范围。然而，在所示实施例中，以及与传统的NFC相比，谐振器(302)被调谐成在13.56MHz附近谐振，而接收谐振器(316)在13.11MHz或14.01MHz附近谐振。此外，所述系统包括无源自干扰消除电路(322)，以使得应用层堆栈(306)能够接收并解码来自远离所述读取器的标签(318)的非常弱的反向散射信号。此外，所述系统采用多个谐振器(302)来进行有效的磁波束成形，以确保具有不期望的方向的标签(318)也可以获得足够的功率用于它们的操作。最后，无源(例如，无电池)中继器(314)部署在靠近标签(318)的位置处，这可以帮助读取远离谐振器(302)或具有不期望的方向的标签(318)。在所示实施例中，元件302、304、306、308、310、312、316以及322统称为读卡器。

这些及其他细节在以下有关附图中描述。

在所示实施例中，穿过标签(318)的磁场(320)由以下等式表示，该等式来源于Biot-Savart定律：

其中，H表示磁场强度，P表示发射功率，R表示发射线圈的半径，Q表示线圈品质因子，a表示线圈导线半径，d表示被测磁场的距离。如等式4所示，为了增加更长的距离d，应增加P，R，a或Q的值，这另外增加了场强度H。出于下文讨论的原因，Q的值是增加系统的读取距离的理想因子。

最强大的当前商业NFC读取器输出8瓦并且提供最大读取距离达0.9m。为获得三(3)米读取距离，读取器的输出功率需要达到11kW(8*(3/0.9)6)。这是因为P与如等式4中所示的距离d的六阶成比例。在一些实施例中，P的这个值可以是可接受的，并且因此用于增加读取器的距离。然而，在大多数环境中，11kW的发射功率对于操作者是危险的，因此是不期望的。类似于增加发射功率，增加导线半径(a)通常是低效的。为了达到两(2)米距离，所述系统将需要通过e^((3/0.9)^6)＝e^1372倍增加导线半径，这在实际制造中是不可行的。在一些实施例中，可以调整R的值以获得期望距离(d)。R的最优值可以通过将等式4的导数取为零来计算，这产生与d相当的R值。很遗憾，出于两个原因优化R通常是不可行的。首先，大线圈具有高的自感，如等式1所示，当线圈被调谐到13.56MHz时该自感可仅起到小谐振电容的作用。小电容可以通过部署中遇到的寄生电容很容易地改变。因此，即使在实验室环境中仔细校准，具有大R值的线圈也将从期望的13.56MHz去调谐。其次，为了有效地引出来自源的磁场，回路电流应当沿着线圈均匀分布，以避免远场的杂散电磁发射，这意味着线圈的最大周长仅可以是波长的一小部分。因此，实际上，R的最大值可以选择等于大约0.5米的。

出于上述原因，在所示实施例中，选择品质因子(Q)以增加谐振器(302)的读取距离。通常，现有的NFC读取器采用为八(8)的品质因子来实现无线电力传输以及数据通信功能。

图4是示出具有小Q因子的线圈的频率响应(402)和具有大Q因子的线圈的频率响应(404)的曲线图。在所示实施例中，频率响应(402)包括类似于现有NFC读取器的响应，而频率响应(404)示出了由本公开实施例生成的响应。

在ISO 15693NFC协议中，标签(例如，318a，318b，318c)使用423.75kHz或484.25kHz的子载波与读取器对话。为了解码标签的信号，需要大约1MHz的采样带宽(2x484.25kHz)。由于线圈的带宽与其品质因子Q成反比(如等式3所述)，所以线圈的Q不应大于13.56(13.56MHz除以1MHz)。现有读取器采用Q因子86。使用这种小的Q因子，线圈的频率响应不尖锐，并且其带宽(406)是宽的。因此，标签到读取器数据通信可以存活。

相反，等式4指示大的Q因子改善了磁强度，线圈的频率响应变得尖锐，如改进的频率响应图(404)的中间曲线(408)所示。结果，由于反向散射信号的频率在线圈的带宽之外，所以标签到读取器通信可能受影响。因此，图3中描绘的系统通过使用更高品质的Q因子使给定线圈的带宽变窄，这排除了线圈与标签执行数据通信，同时增加系统的传输距离。

为了补偿带宽的这种变窄，图3中的系统将谐振器(302)与接收谐振器(316)分离。在所示实施例中，读取器到标签(例如，发射线圈到标签)标签下行链路传输利用具有预先配置的时隙值的脉冲位置调制。在一个实施例中，该时隙值包括根据ISO-15693协议的18.88μs时隙。使用该时隙值，读取器到标签链路所需的带宽大约为53kHz。由于谐振器(302)的中心频率是大约13.56MHz，所以谐振器(302)的Q可以增加到256(13.56MHz除以53kHz)，比标准商用NFC读取器的频率大32倍。

另外，与接收线圈在13.56MHz附近操作的商用NFC系统不同，本公开实施例调谐接收谐振器(316)以在对应于在标签到读取器通信链路中使用的下边带/上边带频率(410)的13.11MHz或14.01MHz处或其附近操作。在一些实施例中，标签使用423kHz或484kHz子载波以6.7kbps执行频移键控(FSK)调制。在这些实施例中，读取器解码信息所需的最小采样带宽是74kHz((484-423)+2×6.7)。因此，接收谐振器(316)可以具有为188(14.01MHz除以74.4kHz)的Q因子。总体上，与Q因子为八(8)的现有技术商用NFC读取器使用的线圈相比，使用Q因子为256的谐振器(302)和Q因子为188的接收谐振器(316)可以将读取器到标签链路范围扩展1.8倍，并且将标签到读取器链路范围扩展1.7倍。因此，如上所述，分离的高Q因子线圈的使用可以支持与现有NFC读取器相比明显更长的距离。

在所示实施例中，谐振器(302)中使用的线圈包括铝伽马环。在一些实施例中，每个线圈具有0.9米×1.1米的尺寸。在一些实施例中，线圈具有高额定功率和可以调谐到300的可调Q因子值。

如图3所示，所述系统包括无源自干扰消除电路(322)。在一些实施例中，该电路(322)是可选的。在基于电感元件的任何数据传输系统中，信号将从发射设备泄漏到接收设备。这种泄漏通常被称为自干扰。这种自干扰限制了现有系统(诸如标准NFC)的操作范围，并且导致最大十(10)厘米的小读取距离。现有NFC系统不提供解决自干扰的解决方案，反而是需要小的读取距离。相反，图3中的系统包括无源自干扰消除电路(322)，其补偿由于较长的读取距离而发生的自干扰。

在所示实施例中，两个测量特性(502，504)包括由发射线圈生成的相同的自干扰信号(506)。如上所述，在所示实施例中该信号(506)在13.56MHz处生成。这些图还示出了由对应标签生成的标签信号(508a，508b)。在所示的实施例中，特性(502)的标签信号(508a)由与接收线圈相距十(10)厘米的标签生成，特征(504)的标签信号(508b)由远离接收线圈一(1)米的标签生成。

可以看出，当标签在距离读取器十(10)厘米处时，自干扰信号(506)和标签信号(508a)之间的差大约为50dB。此外，标签信号(508a)高于NFC读取器灵敏度水平(510)，并且远高于噪声基底(512)。即使没有消除自干扰信号，读取器通常可以通过超过这两个极限(510，512)成功地解码标签信号(508a)。

与此相反，特性(504)示出了传统的NFC系统，其中标签移动到距读取器大约一(1)米。如图所示，当放置于一(1)米处时，反向散射的标签信号(508b)明显变弱，而自干扰信号(506)保持相同。如等式4所示，标签从十(10)厘米移动到一(1)米导致40dB的信号下降。因此，所得标签信号(508b)明显低于自干扰(506)信号。此外，标签信号(508b)更靠近噪声基底(512)并低于NFC读取器的灵敏度(510)，从而导致误读。

为了解决特征(504)中所示的上述问题，图3中的系统采用无源自干扰消除电路(322)。如上所述，接收谐振器(316)包括具有高Q因子的线圈。此外，接收谐振器(316)被调谐到14.01MHz或13.11MHz。由等式3推断(在带宽和Q因子之间的权衡中示出)，接收谐振器(316)的高Q因子抑制调谐频带(例如，14.01MHz或13.11MHz)之外的信号。这种调谐的结果是，来自谐振器(302)的处于不同频率如13.56MHz的自干扰信号被抑制。在一些实施例中，高Q因子发送和接收线圈(302，316)的使用导致自干扰信号19dB的下降，如图6所示。然而，如图6所示的19dB的下降仍然导致自干扰，并且自干扰信号仍然高于元件额定功率，这将导致对接收器的前端元件的损坏。在一个实施例中，系统可以采用如在与全双工通信系统结合的UHF RFID中所描述的主动消除技术。在该实施例中，可以通过控制来自谐振器(302)的信号的副本的相位和幅度来实现主动消除，这导致与自干扰信号完全相反的信号。

可选地，如图3所示，无源自干扰消除电路(322)包括陷波滤波器(312)。在一些实施例中，陷波滤波器(312)包括晶体陷波滤波器。在一些实施例中，陷波滤波器(312)围绕发射频率(例如，13.56MHz)具有15dB的急剧抑制，并且在接收频率附近(例如，13.10MHz或14.01MHz)具有非常低的损耗(小于1dB)。在一些实施例中，陷波滤波器(312)包括多个陷波滤波器的级联阵列。在所示实施例中，陷波滤波器(312)导致额外的干扰减小。如图6所示，测量指示该减小为大约32dB。因此，当与高Q因子线圈结合时，陷波滤波器和线圈提供大约50dB的干扰减少。

为了进一步减小自干扰，无源自干扰消除电路(322)还包括射频(RF)模拟前端(310)和数字后端(308)。如图6所示，这些元件进一步分别将自干扰信号减小60dB和30dB。在一个实施例中，前端(310)包括中频(IF)滤波器。在一些实施例中，IF滤波器可以是单级，双级或三级IF滤波器。另外，数字后端(308)可以包括对接收到的信号执行进一步数字滤波的数字基带处理器。

现有的NFC系统通常不能检测具有任意方向的标签。为了解决该问题，图3的系统包括由磁波束成形器(304)控制的多个谐振器(302)。本文中更详细地描述这些元件。

由谐振线圈产生的磁信号包括向量场。图7示出了根据本公开的一些实施例的两个相互垂直的发射线圈及相关的磁性向量场。在图7所示的实施例中，由发射线圈TX1和TX2在给定标签处产生的向量场可以表示如下：

其中，a和

分别表示幅度和相位，a₁和a₂是来自发射线圈TX1和TX2的磁信号的向量方向，其随时间推移恒定不变。当来自两个发射线圈的磁信号在给定的标签处重叠时，组合信号可以表示如下：

在所示实施例中，磁波束成形器(304)优化垂直于标签平面的磁场的角度(β)。组合信号的功率可以表示为：

等式6相对于相位差

的导数，当

等于0或π时，P_B2最大化。因此，为了识别实现最优磁波束成形的相位偏移配置，两个发射线圈仅需要尝试

的两个值(即，0和π)。因此，多个发射线圈系统(例如，如图3所示)中的最优

配置独立于标签位置和方向。

如图3所示，可以使用任何数量(N)个谐振器(302)。对于每个线圈，线圈的相位值被设置为0或180度。给定的N个发射线圈，在标签(318)处接收的功率可以表示为：

其中，b_i是第i个线圈的磁场向量在标签平面的法线上的投影。在所示的实施例中，一旦第i个线圈的位置被固定则b i的值不随时间变化，并且标签(318)接收的来自第i个线圈的功率取决于其相位

在一些实施例中，波束成形器(304)控制第i个线圈与第一个线圈之间的相位差

并且遍历

或π。以此方式，N个发射线圈可将以下数量的功率传递到给定标签(318)：

通过从P_BN，0+π中减去P_BN，可以示出P_BN，0+π是最大的：

其中，操作符“sign”指示一个数字的符号。由于

和

都小于1，所以P_BN，0+π≥P_BN。因此，N个谐振器(302)可以通过将每个谐振器(302)的相位设置为0或π来将最大功率量传递给标签(318)。在一些实施例中，谐振器(302)的数量小于或等于六(6)，这足以激活感兴趣区域中的标签(318)。在本实施例中，波束成形器(304)的搜索复杂度为2N-1≤32，这在启动期间快速执行。

如图3所示，系统另外包括一个或多个中继器(314)。在所示实施例中，这些中继器(314)包括无源磁中继器，无源磁中继器补偿范围和角度覆盖并消除环境内的死点。下面更详细地描述这些中继器(314)。与常规RF继电器相比，所述系统中使用的中继器(314)是无电池和无源设备。在一些实施例中，中继器(314)包括远程耦合到谐振器(302)或接收谐振器(316)的一匝线圈。在所示实施例中，中继器(314)与读取器形成从主关系，并且即使它不具有电池，也自发地重复读取器的动作。中继器(314)的无源本质允许它们容易地部署于各种恶劣环境中。

在所示实施例中，谐振器(302)生成穿过一匝圆形中继器线圈(314)的磁场通量(802)。在所示实施例中，中继器(314)的线圈的半径表示为R_rep。因为发射信号的波长更大(例如，13.56MHz下为22米)，所以磁场(802)的相位在谐振器(302)的操作范围内保持几乎恒定不变。因此，通过谐振器(302)上的输入电流(208)

在中继器处产生的磁通量可表示为

其中，

B_TX的值表示穿过中继器(314)的线圈的平均磁场强度。如所提及的，中继器(314)处的磁通量取决于时间，从而时变磁通量在中继器(314)的线圈中感应电动势。沿着磁通量的正方向，中继器(314)的电动势e可以表示为：

等式11中表示的电动势相当于信号源。基于等式11，中继器(314)可以被建模为图8B中描绘的RLC电路。因此，通过中继器(314)的电流可以由以下公式表示：

其中，ω_c是中继器(314)的谐振频率。

图8C是示出根据本公开的一些实施例的中继器的电流强度响应以及谐振器与中继器之间的相位差的图。在所示实施例中，谐振器以13.56MHz的频率谐振。如曲线图(804)所示，当谐振频率等于谐振器线圈的谐振频率时中继器(314)中的激发电流幅度达到最大值，但是如果中继器的谐振频率偏离13.56MHz，则响应将迅速下降。此外，曲线图(806)示出了中继器激发的信号的相位与来自谐振器线圈的13.56MHz信号相比具有90°相位差。在所示实施例中，来自谐振器的信号和中继器激发的一个信号不相消地相加在彼此的顶部。此外，如果中继器位于具有足够Q因子的适当区域中，则其激发电流可以与原始谐振器线圈中的电流(几安培)一样大，这随后产生强磁场。因此，无源中继器等效地充当谐振器发射线圈，引入更多的多样性并帮助消除系统未发现的死点。在一些实施例中，尽管可以使用其他材料及尺寸，中继器环路是包括直径为9.42毫米的铜管的一匝环路。在一些实施例中，每个中继器连接到印刷电路板(PCB)，该印刷电路板包括用于调谐及阻抗匹配的外部，可变分流器和串联电容器。

图9是根据本公开的一些实施例的多通道读取器的框图。

在所示实施例中，多信道读取器(902)包括发射(TX)模块(906)，中央处理模块(910)和接收(RX)模块(908)。多信道读取器(902)通信地耦合到多个谐振器(904a-d)。谐振器(904a-d)产生磁场，该磁场穿过一个或多个标签(940)并且经由中继器(942)放大。标签(940)生成磁场作为响应，该磁场经由接收谐振器(938)接收。谐振器(904a-d，938)、标签(940)以及中继器(942)的细节在前述部分中进行了更充分地描述，那些元件的细节此处不再重复。

在所示实施例中，TX模块(906)包括时钟信号发生器(916)，相位控制器(912)和幅移键控(ASK)调制器(918)。在所示实施例中，TX模块(906)支持四(4)个并发的发射路径，如在ASK调制器(918)与四个谐振器(904a-d)之间的连接中所指示的。如前所述，谐振器的具体数量(904a-d)不是限制性的。然而，在大多数实施例中，谐振器的数量(904a-d)可以限于六个或更少。

相位控制器(912)被配置为在每个发射路径中独立地调谐相位并且执行与波束成形器(304)有关的先前描述的磁波束成形。如图所示，相位控制器(912)包括四(4)个基于触发器的正交相移键控(QPSK)调制器(941a-d)。在一些实施例中，QPSK调制器(941a-d)的数量等于谐振器的数量(904a-d)。在一些实施例中，QPSK调制器(941a-d)运行于以发射频率乘以谐振器数量(904a-d)的周期速率工作的时钟。因此，在所示实施例中，如果发射频率是13.56MHz，则时钟(916)运行为54.25MHz(4×13.56MHz)。在一个实施例中，时钟(916)包括用于获得不同相位值的可编程逻辑器件(PLD)如

ATF16V8A PLD。

在所示实施例中，在使用相位控制器(921)生成具有期望相位值的载波信号之后，ASK调制器(918)使用RF开关对从中央处理模块(910)接收的下行链路数据进行编码。尽管示出为ASK调制，但是可以使用其他调制技术。在所示实施例中，传送到谐振器(904a-d)的输出信号功率设置为预先配置的功率电平。在一些实施例中，该功率电平是五瓦。

在所示实施例中，多信道读取器(902)还包括RX模块(908)。在所示实施例中，RX模块(908)包括陷波滤波器(926)。在一个实施例中，陷波滤波器(926)包括两级晶体陷波滤波器。在一个实施例中，陷波滤波器(926)选择为具有等于发射频率的调零频率。如上所述，在一些实施例中，该发射频率是13.56MHz。

在所示实施例中，陷波滤波器(926)放置于放大器(928)之前。在所示实施例中，陷波滤波器(926)放置于接收链中的放大器(928)之前导致抑制来自TX模块(906)的大的自干扰频率。在一个实施例中，陷波滤波器(926)使用空芯电感器以避免饱和，从而实现总体大约0.3dB的低插入损耗。

在所示实施例中，从陷波滤波器(926)输出的信号由放大器(928)放大。在一个实施例中，放大器(928)包括低噪声放大器(LNA)。然后，放大器(928)的输出被馈送到LC(电感器/电容器)滤波器(930)中。在一个实施例中，LC滤波器(930)包括图像抑制LC带阻滤波器。如先前所讨论的，标准NFC标签在13.11MHz和14.01MHz处的两个边带上进行调制。因此，在一些实施例中，RX模块(908)是可重新配置的，使得其可以支持两组配置(例如，13.11MHz和14.01MHz)。在一个实施例中，这些上行链路边带被向下变频到IF用于IF处理。在一些实施例中，IF在10.7MHz处。

在所示实施例中，LC滤波器(930)的输出被路由到一个或多个陶瓷滤波器(932)。在一些实施例中，陶瓷滤波器包括两个10.7±0.18MHz陶瓷滤波器。在所示实施例中，陶瓷滤波器(932)进一步衰减干扰并降低噪声带宽。

陶瓷滤波器(932)的输出然后输出到模数转换器(ADC)(934)。在所示实施例中，ADC(934)对接收到的IF信号进行采样。在一个实施例中，ADC(934)包括16位ADC。然后，ADC(934)生成的样本然后传输到控制器(936)。在所示实施例中，控制器(936)在将处理后的信号传输到中央处理模块(910)之前对接收到的样本执行数字滤波、帧同步及相干解调。

如图所示，多通道读取器(902)包括中央处理模块(910)。在一个实施例中，中央处理模块(910)包括专用微控制器单元(MCU)。例如，MCU可以包括由瑞士日内瓦的STMicroelectronics制造的STM32 ARM Cortex-M7。在所示实施例中，中央处理模块(910)执行ISO-15693层处理(920)作为读取器(902)的物理层处理。中央处理模块(910)另外以高级编程语言(诸如C++)实现MAC层协议(924)。在所示实施例中，MAC协议(924)实现冲突检测并且支持大于每秒50个标签的读取速率。

在所示实施例中，所有模块(906，910以及902)可以由单个PLL-DLL(锁相环，延迟锁定环)时钟发生器钟控，该时钟发生器提供源自一个晶体基准的多个时钟频率。在这些实施例中，时钟共享避免了在标签信号解码期间可能发生的载波频率偏移问题。

如将结合图10至图12所描述的，上述NFC读取器设计相对于现有NFC及RFID系统提供了显著的优点。

图10是示出多个NFC读取器的读取距离的测试结果数据的图。

在所示实施例中，测试的多个设备包括：智能电话(1002)，开源NFC读取器(1004)，商业NFC读取器(1006)，实现本公开实施例而无需中继器的系统(1008)，以及实现本公开实施例而具有中继器的系统(1010)。智能电话(1002)、开源读取器(1004)以及商业读取器(1006)仅使用一个线圈进行发送和接收，而所公开的系统使用多个线圈。在测试期间，将标签平行于线圈放置(即，最有利的方向)并且逐渐移开。然后，进行测量以确定在标签移动时是否可以读取标签。

如所描绘的，智能电话(1002)可以仅读取距离大约1厘米的标签。开源NFC读取器(1004)在不超过15厘米的距离处读取标签。商业读取器(1006)扩展其读取范围超出几厘米。所测试的商业读取器(1006)使用八(8)瓦特功率的智能电话及80cm×50cm的线圈。读取器(1006)能够读取距离高达90cm的标签。因此，现有读取器(1002，1004，1006)都不能读取90厘米之外的标签，远低于物流管理所需的范围(例如，高达2.5米)。

在实验期间，将一个RX谐振器放置在远离TX谐振器三(3)米处。然后，将标签放置在TX谐振器和RX谐振器之间并且移动该标签远离TX谐振器。如图所示，当不使用中继器时，在距TX谐振器0-170cm和200-300cm时读取标签。如系统(1008)所示，由于下行链路和上行链路预算的总和在这些位置处最小，所以在170-200cm之间标签读取失败。

在系统(1010)中，将中继器放置于TX谐振器和RX谐振器之间。中继器和标签之间的距离固定于50cm。在该系统(1010)中，在发送和接收谐振器之间的整个三(3)米区域上标签被一致地读取。

在图11所示的实验中，将中继器放置在远离TX谐振器的0.5m，0.8m和1.0m处。接下来，增加TX谐振器到标签的距离，使用拾波环测量标签接收的功率。如图11所示，在没有中继器的情况下，所接收的功率随距离单调减少。然而，当使用中继器时，所接收的功率提高16-23dB并且当标签靠近中继器时最大化。因此，虽然本公开实施例的一些使用可能不需要由中继器带来的改进，但是在本公开实施例中使用中继器可以为需要这种特性的应用改善信号强度和读取距离。

在图12所示的曲线图中，标签放置于不同方向(即，相对于磁场的非理想方向)中。对于本公开实施例(曲线1202)，两个TX谐振器彼此垂直放置并且分开50cm。然后，平行于第一TX谐振器放置一个RX谐振器，并且平行于第二TX谐振器放置一个中继器。两个谐振器之间的距离是1.5m。然后，将NFC标签放置在中心。

图12示出了相对于其最优方向标签受到的信号损失。我们可以看出，本公开实施例中的标签(1202)从TX谐振器和中继器获取强磁通量。即使在最坏情况下，标签仅经历大约3dB信号强度下降(即，信号质量对标签方向几乎不变)。

相比之下，在实验期间分析了单线圈标准NFC系统(1204)及UHF RFID系统(1206)的性能。在这些曲线图(1204，1206)中，标签位于与曲线图(1202)相同的位置，并且系统(1204，1206)的单个线圈放置在与本公开实施例的第一谐振器相同的位置。如图所示，UHFRFID标签和NFC标签两者在其天线垂直(90°)于读取器天线时都受到超过30dB的信号强度损失。因此，UHF RFID读取器和NFC读取器很难读取方向错误在大约90°的标签。

另外，执行测试中标签放置在模拟仓库设置中的各种对象上。具体地，标签附接到各种产品的前侧和后侧，对应于读取器和标签之间的视线(LoS)和非LoS(NLoS)。图13总结了当标签附接到或未附接到产品时本公开实施例(NFC+)和UHF RID之间的信号强度差异。当NFC标签附接到液态产品时，诸如瓶装水、可口可乐和啤酒，使用本公开实施例(NFC+)接收的功率根本不下降。与此相反，即使在LoS下，UHF系统经历4-16dB的退化，而当标签附接到产品后部时退化更大(14-26dB)。如此低质量信号使得UHF标签甚至在短距离内也不可读。在标签附接到金属产品时，诸如金属罐装可乐(6.6-8.6dB损失))和盒装牛奶(其包裹包含金属材料)，本公开实施例(NFC+)的接收功率退化。尽管如此，与UHF标签相比，本公开实施例的(NFC+)功率退化要小得多。在一些实施例中，可以通过在NFC标签和产品之间添加薄衬底层来减轻该问题。

最后，进行了进一步的实验，将本公开实施例置于模拟仓库环境中。图14和图15示出了该测试的结果。

在仓库设置中，NFC+读取器的线圈嵌入在扫描门的左、右和顶部，而中继器集成到移动推车中。超过10,000个标签附接到仓库中存储和运输的各种产品，包括水、牛奶、罐头、啤酒、面包、油等。然后，这些产品放置在所述移动推车上。每个推车的产品数量根据装运体积而变化，并且它们的方向是随机的。实验过程中，所述推车推过扫描门，并记录本公开实施例读取的产品。另外，标准NFC和UHF RFID系统也用于扫描产品。这些系统以上述方式配置。

图14示出了本公开实施例(NFC+)的性能，还有标准NFC和UHF RFID系统的性能。图(1402)示出了系统的误读率。如图(1402)所示，NFC+可以读取99.97％以上通过所述门的标签。相反，标准NFC系统仅读取相同标签的60％。当有意放置UHF标签(即，所有标签都具有读取器的LoS)时，UHF RFID系统可以读取98.46％的产品。即使UHF RFID系统的读取率接近许多逻辑应用的99.9％的要求，这种微小的拖尾误差也可能转化为大仓库的非轻微收入损失。此外，在实际部署中，确保LoS标签放置花费大量人力成本，并且由于劳动短缺和非专业人员操作在实际部署中也不能保证。当产品以随机方向放置时，由于其在NLoS下的低可靠性，UHF RFID的未命中读取率从1.54％跳变到23％。

为了评估越界读取率，环绕发射和接收线圈/谐振器定义4m×4m ROI，然后在边界附近随机放置标签。如图1404所示，本公开实施例和商业NFC都不能读取位于ROI之外的任何标签。相反，UHF RFID经历42％的越界读取率。当UHF RFID的任务是实现ROI中的标签的高读取率(尤其是那些方向错误的标签)时，UHF RFID系统的不良越界读取性能是不可避免的牺牲。

因此，如图(1402，1404)所示，本公开实施例是当读取放置在ROI内的期望标签时可以实现超过99.9％准确性的唯一系统，同时不读取ROI之外的任何不期望的标签。

另外，在测试期间注意到移动推车的速度影响系统的性能。如曲线图(1406)所示，当推车以1m/s通过所述门时，本公开实施例在约2.8秒内达到小于0.1％的未命中读取率(即，超过99.9％的准确度)。在0.5m/s的较慢速度下，本公开实施例可在约3.6秒内达到小于0.01％的未命中读取率(超过99.99％的准确度)。因此，较慢的移动速度有助于降低误读率，因为读取器可以用更多的方向多样性对标签多次采样。然而，即使以1m/s的更快的速度，本公开实施例误读率仍然比标准NFC和UHF RFID系统低得多。

进行进一步的测试以评估供应链系统中的本公开实施例的性能，其中水箱中的产品穿过传送器扫描门。图15示出了与空槽相比，当标签浸入不同深度(在水中)时的信号强度退化。如图所示，本公开实施例的磁信号在水深度增加时不会显著降低。例如，当标签距水箱边缘15cm时，信号退化仅为3dB，接近其空中路径损耗。然而，在相同位置处的UHF标签经历超过30dB的信号退化，这导致RFID操作失败。

已经在前面的描述中描述了图16中描绘的方法的步骤的许多细节。此处不再重复这些细节。

在步骤1602中，所述方法相位调谐多个发射谐振器。如上所述，谐振器包括高Q因子线圈和并联电容器。在所示实施例中，相位调谐的载波信号是13.56MHz的信号。在一个实施例中，谐振器的数量在一个和六个之间，并且在一些实施例中是四个。在一个实施例中，相位调谐到零或π。

在步骤1604中，在载波信号被相位调谐之后，所述方法对载波信号上的传输数据进行编码。在所示实施例中，该数据可以包括在NFC或RFID系统中使用的任何数据。例如，所述数据可以包括指令或命令，或者可以包括用户数据。

在步骤1606中，所述方法发送编码信号。在一些可选实施例中，可以通过一个或多个中继器传输信号。在所示实施例中，发射谐振器与接收谐振器是分开的，并且中继器位于所述两个谐振器之间。

在步骤1608中，所述方法接收所发射的信号并发送返回信号。在所示实施例中，步骤1608由NFC标签执行，并且此处不再详细描述。实际上，如上所述，可以使用任何NFC标签。

在步骤1610中，所述方法从返回信号中消除自干扰以生成清洁信号。在所示实施例中，所述方法经由接收谐振器接收返回信号。接收谐振器的高Q因子线圈过滤掉一部分自干扰。接下来，所述方法通过RF前端传输信号，如在前面的附图中更全面描述的，RF前端消除任何干扰的剩余部分。

在步骤1612中，所述方法将信号数字化(例如，采样)并将数字信号传输到中央处理模块。该过程在图9的描述中进行了更充分地描述，此处不重复该细节。

出于本公开的目的，模块是执行或促进本文描述的过程、特征和功能(具有或不具有人类交互或增强)的软件、硬件或固件(或其组合)系统，过程或功能或其组件。模块可以包括子模块。模块的软件组件可以存储在计算机可读介质上以供处理器执行。模块可以与一个或多个服务器集成，或者由一个或多个服务器加载和执行。一个或多个模块可以被分组到引擎或应用中。

本领域技术人员将认识到，本公开的方法和系统可以以许多方式实现，并且因此不受前述示例性实施例和示例的限制。换句话说，功能元素由单个或多个组件执行，在硬件和软件或固件的各种组合中，以及各个功能可以分布于客户端级或服务器级或两者处的软件应用当中。就这一点而言，本文描述的不同实施例的任何数量的特征可以组合成单个或多个实施例，并且具有少于或多于本文描述的所有特征的替代实施例是可能的。

功能也可以全部或部分地以现在已知或开始已知的方式分布于多个组件当中。因此，无数软件/硬件/固件组合实现本文描述的功能，特征，接口和偏好是可能的。此外，本公开的范围涵盖用于执行所描述的特征和功能和接口的常规已知方式，以及可以对本文描述的硬件或软件或固件组件进行的那些变化和修改，如本领域技术人员现在和此后将理解的。

此外，本公开中呈现及描述为流程图的方法的实施例，以示例的方式提供，以便提供对该技术的更完整的理解。本公开的方法不限于本文呈现的操作和逻辑流程。可以设想替代实施例，其中各种操作的顺序被改变，其中被描述为更大操作的一部分的子操作独立地执行。

虽然出于本公开的目的已经描述了各种实施例，但是此类实施例不应被视为将本公开的教导限制于那些实施例。可以对上述元素和操作进行各种改变和修改以获得保持在本公开中描述的系统和过程的范围内的结果。

Claims

1.一种设备，包括：

至少一个发射谐振器，被配置为生成磁场；

至少一个接收谐振器，所述至少一个接收谐振器与所述发射谐振器物理分离并且被配置为使用所述磁场从近场通信(NFC)标签接收数据传输；以及，

接收模块，所述接收模块耦合到所述接收谐振器并且被配置为处理所述数据传输。

2.如权利要求1所述的设备，所述发射谐振器和接收谐振器各自包括相应的线圈和并联电容器，其中所述发射谐振器被调谐到第一频率并且所述接收谐振器被调谐到第二频率。

3.如权利要求2所述的设备，其中，选择所述第一频率以匹配所述NFC标签的接收频率，并且选择所述第二频率以匹配所述NFC标签的发射频率。

4.如权利要求1所述的设备，所述至少一个发射谐振器包括多个发射谐振器。

5.如权利要求4所述的设备，所述多个发射谐振器包括两个至六个发射谐振器。

6.如权利要求5所述的设备，所述多个发射谐振器包括四个发射谐振器。

7.如权利要求4所述的设备，还包括波束成形器，所述波束成形器被配置为调谐所述多个发射谐振器中的每个发射谐振器的相位参数。

8.如权利要求1所述的设备，所述至少一个发射谐振器包括具有高品质(Q)因子的发射线圈，所述高Q因子包括超过预先配置的阈值的Q因子。

9.如权利要求8所述的设备，所述发射线圈的Q因数为256。

10.如权利要求8所述的设备，所述至少一个接收谐振器包括具有Q因子188的接收线圈。

11.如权利要求1所述的设备，所述至少一个接收谐振器与所述发射谐振器物理上分离一个距离，所述距离在100厘米和300厘米之间。

12.如权利要求1所述的设备，所述接收模块还包括陷波滤波器，所述陷波滤波器被配置为具有围绕所述发射谐振器的发射频率的抑制。

13.如权利要求12所述的设备，所述接收模块还包括耦合到所述陷波滤波器的射频(RF)模拟前端和耦合到所述RF模拟前端的数字后端。

14.如权利要求13所述的设备，所述RF模拟前端包括连接到所述陷波滤波器的放大器，耦合到所述放大器的LC滤波器，以及耦合到所述放大器的一个或多个陶瓷滤波器。

15.如权利要求13所述的设备，所述数字后端包括耦合到所述一个或多个陶瓷滤波器的模数转换器(ADC)和耦合到所述ADC的控制器，所述控制器被配置为执行从由所述ADC生成的样本上的数字滤波，帧同步和相干解调组成的组中选择的操作。

16.一种系统，包括：读取器设备，所述读取器设备包括被配置为生成磁场的至少一个发射谐振器，至少一个接收谐振器，所述至少一个接收谐振器与所述发射谐振器物理上分离并且被配置为使用所述磁场从近场通信(NFC)标签接收数据传输，一个接收模块，所述接收模块耦合到所述接收谐振器并且被配置为处理所述数据传输；

位于所述至少一个发射谐振器与所述至少一个接收谐振器之间的多个NFC标签；以及，

位于所述至少一个发射谐振器与所述至少一个接收谐振器之间的至少一个中继器。

17.如权利要求16所述的系统，所述至少一个中继器包括一匝圆形中继器线圈。

18.一种方法，包括：

在载波信号上编码传输数据；

经由至少一个发射谐振器将在载波信号上编码的数据传输到近场通信(NFC)标签，所述至少一个发射谐振器被配置为生成磁场；

经由物理上与所述发射谐振器分离的至少一个接收谐振器接收由所述NFC标签使用所述磁场生成的返回信号；

经由RF模拟前端消除来自所述返回信号的自干扰，以产生清洁信号；以及，

数字化并且传输所述清洁信号到中央处理模块。

19.如权利要求18所述的方法，还包括经由位于所述至少一个发射谐振器与所述至少一个接收谐振器之间的至少一个中继器将所述数据传输到所述NFC标签。

20.如权利要求18所述的方法，还包括在对所述传输数据进行编码之前对所述载波信号进行相位调谐。