CN208622114U - 集成无源无线传感器的自适应调谐标签 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种集成无源无线传感器的自适应调谐标签，其包括集成为一体的标签天线、标签芯片以及传感芯片；其中，标签天线包括微带线和馈电网络，且标签天线用以接收读写器或超高频供电电源发送的能量信号；其中，标签芯片包括自适应调谐电路、电源管理电路、解调电路、调制电路、数字基带、主控及数据处理单元及非易失存储器依次连接；其中，传感芯片包括传感量化模块，其与主控及数据处理单元相连接；其中，标签天线与标签芯片的自适应调谐电路相连接。借此，本实用新型的集成无源无线传感器的自适应调谐标签，提高了标签识别距离和数据传输的准确率，还提高了传感器的环境适应性、可靠性和使用寿命。

Description

集成无源无线传感器的自适应调谐标签

技术领域

本实用新型是关于射频识别及无源传感器领域，特别是关于一种集成无源无线传感器的自适应调谐标签。

背景技术

射频识别(Radio Frequency Identification，RFID)是一种非接触式的自动识别技术，已在许多行业得到广泛应用。典型的RFID系统包括标签，读写器和应用系统，标签无需电池供电，由读写器询问信号提供能量，当其处于读写器有效读取范围内时，凭借电磁波耦合，在其内部产生感应电流供芯片内部其它电路使用，并通过反射方式进行信号传输。在许多传感器应用场合，由于供电方式、设备空间和安全等条件限制，需要传感器具备无源无线等特点，如电力设备温度监测、振动监测等应用领域。基于上述原因，将传感器和超高频RFID技术进行结合，使得传感器具有无源供电、无线传输、体积小、寿命长等显著特点。如专利201710436238.2采用超高频RFID技术和温度传感芯片集成，实现开关柜无线无源测温，且具有芯片体积小和长寿命等优点。但所使用的超高频RFID技术在许多应用场合，由于复杂环境导致其性能降低，调谐频率发生偏移，进而使标签出现读取距离缩短或数据可靠传输变差。

为实现标签和读写器间能量的最大传递，RFID标签设计时需将标签芯片的阻抗和天线的输入阻抗进行共轭匹配，从而实现最大功率传输。最大功率传输决定标签最大和最小读取距离。当传感器标签安装在金属表面时，天线的阻抗会发生变化，标签的读取距离会迅速缩减，为解决超高频RFID技术的这一不足，通常采用最大能量传递法(阻抗共轭匹配)来进行抗金属标签和宽频带标签天线设计，可在标签天线设计中或芯片谐振电路加入匹配网络使标签具有宽频特性。

专利103022649A公开了一种UHF频段RFID系统的阻抗可调标签天线，采用对标签天线进行宽频带设计，通过调节π型匹配网络的高度和宽度来进行阻抗匹配调节。但匹配网络在天线制造完成后不能进行调节，不能在实际应用时实现阻抗自调节。

专利20131011910.2公开的阻抗可调标签天线，通过调节偶极子天线两臂的夹角来实现调谐，但该方法应用存在调整困难，不能精确调节，可靠性差等问题，同时由于该天线是为二维结构，不适合和传感器进行集成应用。

专利201720672864.7公开了一种阻抗调节标签天线，采用金属反射板和引向极板弹性连接，通过调节引向极板位置来调节电容值，进而调节输入阻抗。该方法实际应用时存在阻抗调节不能精确稳定，弹性柱在长期使用时存在可靠性降低等问题，不能实现阻抗快速精确匹配。

另外，还有其它已公开的方法，如在读写器电路中加入阻抗自动匹配网络，由测量电桥、电容阵列网络及控制器组成，采用调谐算法扫描所有电容组合，寻找幅值和相位偏移在二维平面中距离零点最短的路径，进而得到一组电容值进行阻抗匹配。该方法在一定程度上可实现读写器和标签阻抗自适应调节，但该方法是针对读写器端进行调节，不适用于集成进标签芯片解决标签内部阻抗匹配问题。

在一些应用场合，如无线无源传感器安装在一个密闭复杂金属结构设备内部时，附近的金属和液体将改变射频电磁场，导致调谐电路不再调谐。专利201710436238.2公开的测温标签的阻抗不具备自动调节功能，当传感器标签针对开关柜电缆接头温度监测应用实现了调谐，但同一传感器标签在梅花触头温度监测应用时，传感器标签安装位置附近的金属结构或密闭环境潮湿时，将使调谐频率发生偏移，电路失谐，进而导致标签读取距离缩短。

专利103022649A和专利20131011910.2公开的阻抗调节方法属于对标签天线进行特殊设计，专利201720672864.7属于机械式调节阻抗，虽然这些方法可以在某种程度上减少频率变化对天线阻抗的影响，但会以牺牲所有频段的性能为代价。另外，实际应用时这些方法需要根据每个场景不同进行精细设计和调整，当应用场景环境稍变化时，就不再适应。这些缺点大大降低了传感器标签的环境适应性和可靠性，限制了传感器标签的广泛应用。

已公布的在读写器天线中加入阻抗自动匹配网络方法，该方法是针对读写器端进行调节，不能解决标签天线和内部芯片阻抗匹配问题。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本实用新型的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种集成无源无线传感器的自适应调谐标签，其提高了标签识别距离和数据传输的准确率，还提高了传感器的环境适应性、可靠性和使用寿命。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种集成无源无线传感器的自适应调谐标签，其包括集成为一体的标签天线、标签芯片以及传感芯片；其中，标签天线包括微带线和馈电网络，且标签天线用以接收读写器或超高频供电电源发送的能量信号；其中，标签芯片包括自适应调谐电路、电源管理电路、解调电路、调制电路、数字基带、主控及数据处理单元及非易失存储器依次连接；其中，传感芯片包括传感量化模块，其与主控及数据处理单元相连接；其中，标签天线与标签芯片的自适应调谐电路相连接。

在一优选的实施方式中，自适应调谐电路包括可变电容阵列、功率检测电路、第一Σ-Δ模数转换器、自适应控制电路依次连接。

在一优选的实施方式中，传感量化模块包括数字量传感模块及模拟量传感模块。

在一优选的实施方式中，数字量传感模块用以输出数字量信号，并通过主控及数据处理单元存入非易失存储器中。

在一优选的实施方式中，模拟量传感模块用以输出模拟量信号，并通过程控增益控制放大器和第二Σ-Δ模数转换器进行模数转换后，再通过主控及数据处理单元存入非易失存储器中。

在一优选的实施方式中，标签芯片在接收到标签天线传输的射频信号后，进行电源转换和自适应调谐，且启动传感芯片进行状态监测并将状态监测数据存储至非易失存储器中；其中，当标签芯片收到读写器的指令信号后，将非易失存储器中的反馈信号进行调制后传输至标签天线。

在一优选的实施方式中，反馈信号包括状态监测数据、传感器校准数据、功率校准数据、射频信号功率检测值以及传感器标识。

在一优选的实施方式中，状态监测数据为温度或湿度或压力或振动。

在一优选的实施方式中，标签芯片还包括时钟电路，其用以产生基准时钟。

与现有技术相比，根据本实用新型的集成无源无线传感器的自适应调谐标签，其提高了标签识别距离和数据传输的准确率，还提高了传感器的环境适应性、可靠性和使用寿命。

附图说明

图1是根据本实用新型一实施方式的集成无源无线传感器的自适应调谐标签的结构示意图。

图2是根据本实用新型一实施方式的集成无源无线传感器的自适应调谐标签的工作流程图。

图3是根据本实用新型一实施方式的集成无源无线传感器的自适应调谐标签中的可变电容阵列的电路原理示意图。

图4是根据本实用新型一实施方式的集成无源无线传感器的自适应调谐标签中的二进制加权变容管阵列的等效电路示意图。

图5是根据本实用新型一实施方式的集成无源无线传感器的自适应调谐标签中的功率检测电路的电路原理示意图。

图6是根据本实用新型一实施方式的集成无源无线传感器的自适应调谐标签中的自适应控制电路的电路原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本实用新型的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

如图1至图6所示，图1是根据本实用新型一实施方式的集成无源无线传感器的自适应调谐标签的结构示意图；图2是根据本实用新型一实施方式的集成无源无线传感器的自适应调谐标签的工作流程图；图3是根据本实用新型一实施方式的集成无源无线传感器的自适应调谐标签中的可变电容阵列的电路原理示意图；图4是根据本实用新型一实施方式的集成无源无线传感器的自适应调谐标签中的二进制加权变容管阵列的等效电路示意图；图5是根据本实用新型一实施方式的集成无源无线传感器的自适应调谐标签中的功率检测电路的电路原理示意图；图6是根据本实用新型一实施方式的集成无源无线传感器的自适应调谐标签中的自适应控制电路的电路原理示意图。

根据本实用新型优选实施方式的一种集成无源无线传感器的自适应调谐标签，其包括集成为一体的标签天线11、标签芯片12以及传感芯片13；其中，标签天线11包括微带线和馈电网络，且标签天线11用以接收读写器或超高频供电电源发送的能量信号；其中，标签芯片12包括自适应调谐电路101、电源管理电路102、解调电路103、调制电路104、数字基带105、主控及数据处理单元106及非易失存储器107依次连接；其中，传感芯片13包括传感量化模块，其与主控及数据处理单元106相连接；其中，标签天线11与标签芯片12的自适应调谐电路101相连接。

在一优选的实施方式中，自适应调谐电路101包括可变电容阵列1011、功率检测电路1012、第一Σ-Δ模数转换器1013、自适应控制电路1014依次连接。

在一优选的实施方式中，传感量化模块包括数字量传感模块1301及模拟量传感模块1301’；数字量传感模块1301用以输出数字量信号，并通过主控及数据处理单元106存入非易失存储器107中；模拟量传感模块1301’用以输出模拟量信号，并通过程控增益控制放大器1302和第二Σ-Δ模数转换器1303进行模数转换后，再通过主控及数据处理单元106存入非易失存储器107中。

在一优选的实施方式中，标签芯片12在接收到标签天线11传输的射频信号后，进行电源转换和自适应调谐，且启动传感芯片13进行状态监测并将状态监测数据存储至非易失存储器107中；其中，当标签芯片12收到读写器的指令信号后，将非易失存储器107中的反馈信号进行调制后传输至标签天线11。

在一优选的实施方式中，反馈信号包括状态监测数据、传感器校准数据、功率校准数据、射频信号功率检测值以及传感器标识；状态监测数据为温度、湿度、压力或振动；标签芯片12还包括时钟电路108，其用以产生基准时钟。

在实际应用中，标签天线11用于接收读写器或超高频供电电源发送的能量信号，与标签芯片12相连接，进行信号传输，并与外部读写器进行通信；标签芯片12在接收到标签天线11传输的射频信号后，进行电源转换和自适应调谐，启动传感芯片13进行状态监测并将监测数据进行存储，在收到读写器指令信号后，将存储器中的反馈信号进行调制后传输至标签天线11，其中，反馈信号包括状态监测数据、传感器校准数据、功率校准数据、射频信号功率检测值以及传感器标识；传感芯片13对设备状态量进行测量，设备状态量可为温度/湿度/压力/振动等，将监测数据量化后进行存储。

本实用新型的集成无源无线传感器的自适应调谐标签的工作流程如下：

(1)标签启动：标签天线11首先感应射频连续波(CW)，以激活处于识别范围内的标签，通过标签芯片12内部的电源管理单元，将接收到的射频信号转换为直流供电电压，为自调谐电路工作提供能量；

(2)自适应调谐：标签芯片12启动自调谐电路，首先通过功率探测电路测量射频信号功率值，经第一Σ-Δ数模转换器(Σ-ΔADC)1013进行模数转换，自适应控制电路1014对射频信号功率值进行比较，按照控制逻辑对可变电容阵列1011进行初调和细调，当变电容阵列1011按照控制逻辑改变电容值(增或减)，比较变化前后的功率检测值，当变化后功率检测值增大，说明调谐正确，继续按照该变化方向调整变电容阵列1011；当变化后功率检测值减小，停止当前变化方向，朝相反方向调整，功率检测值持续增大，当功率检测值初次出现减小时，返回前一状态，结束粗调模式；启动细调模式，直至功率检测值在最大值反复变化，通过计数器判断改变次数，当改变次数达到4次时停止改变，完成自适应调谐，此时电容器阵列1011设置代表当前工作环境和工作频率下天线和芯片的最优阻抗匹配，尽管此时谐振频率和阅读器发射信号频率不完全相同，但已十分接近发射信号频率。自调谐完成后，启动芯片其余电路供电，同时将当前功率检测值存入非易失存储器107中，经过调制，将功率检测值发送给阅读器。采用自调谐电路，可使芯片获得的交流电压增大，改善了芯片的低压输入性能，提高了标签识别距离和数据传输的准确率。

(3)传感芯片13启动监测及存储：传感芯片13的传感模块分为数字量和模拟量，数字量传感模块1301输出随温度/湿度/压力/振动相关变化的数字量化值，如数字温度传感器采用与温度相关的脉冲转换(TPC)，产生一个与温度呈线性关系的时钟脉冲信号，利用一个与温度无关的基准时钟作为时间数字转换器(TDC)即计数器来对该脉冲宽度(PW)值进行量化，就可以得出随温度变化的PW值的数字量化值。数字量传感器模块1301与主控及数据处理单元106直接连接，进行数据存储、校准、调制发送等操作；而模拟量传感模块1301’输出随温度/湿度/压力/振动相关变化的模拟信号，经程控增益控制(AGC)放大器1302放大和第二Σ-Δ数模转换器(Σ-ΔADC)1303模数转换后与主控及数据处理单元106连接，进行数据存储、校准、调制发送等操作。

(4)标签写入和数据发送：自调谐完成后，启动芯片其余电路供电，通过时钟电路108产生基准时钟，通过主控及数据处理单元106与读写器正常通信，标签芯片12通过解调电路进行解调，判断执行写操作或读操作指令，当执行写指令时，通过数字基带105进行编码，在时钟作用下将数据写入非易失存储器107中；当执行读指令时，主控及数据处理单元106将非易失存储器107中的数据送入调制电路104中进行调制，对于标签芯片12采用ASK(移幅键控法)反向散射调制器，仅在非调制状态下进行芯片阻抗和天线阻抗自适应匹配，芯片获取能量最大化，标签处于“接收状态”；到芯片反向散射信号时，通过调制电路改变芯片阻抗，使到达天线和芯片接口处的功率被完全反射，完成传感信号发送。

根据功能需要，传感数据读取实现方式可采用持续监测读取方式或持续监测巡检读取方式：

(1)持续监测读取时，采用读写器进行持续供电和数据通信，(温度/湿度/压力/振动)传感数据经过数字基带105和调制电路104进行编码调制，通过反向散射方式将数据发送给读写器，此方式适合实时设备状态监测业务应用；

(2)持续监测巡检读取时，采用超高频供电电源给标签芯片12和传感芯片13供电，传感芯片13将监测数据(温度/湿度/压力/振动)通过标签芯片12存储在非易失性存储器(Flash或EEPROM)中，巡检时使用读写器读取存储器中的监测数据，此方式适合设备移动巡检业务应用。

实施例一：可变电容阵列1011在图1基础上，进行进一步限定，如图3所示，本实施列提供的可变电容阵列包括等值电容阵列31和二进制加权变容管阵列32，粗调模式采用由较大容值的等值电容阵列，可快速调整电容值使谐振频率接近发射频率；细调模式采用单元分数值(容值较小)二进制加权变容管阵列32，使容值调节更细，在很小的频率范围内实现更高的频率分辨率。

等值电容阵列31由固定值电容301C1～301Cn和开关302K1～302Kn组成，本实施例采用PMOS管构成固定值电容和开关，采用32个容值为C的电容进行级联，实现等值电容阵列31以单元电容值为步长的快速调节。

二进制加权变容管阵列32由固定值电容303a～303c组成，本实施例采用单元分数值二进制加权电容值，固定值电容303a～303c电容值分别为1/8C、1/4C和1/2C，细调电容变化值为：0、1/8C、1/4C、3/8C、1/2C、5/8C、3/4C、7/8C。

实施例二：二进制加权变容管阵列32在实施例一的基础上，对变容管进行进一步限定，如图4所示，变容管采用背靠背串联PMOS变容管303a～303c，将两个PMOS变容管的衬底连接起来，S和D连接起来，形成反型变容管，改善变容管在高电容区和低电容区的的非线性，高低电容区内，变容管的电容值随控制电压变化不明显，提高电容值的稳定性。

天线P和N端通过二极管连接到VDD电源端和地端，使端点电压为VDD/2，变容管S和D端连接，电压为VDD/2；自适应控制电路1014输出的控制信号电压连接在变容管303a～303c的衬底，在VDD和0V间交替变化，通过控制信号，控制变容管阵列32工作在高电容值和低电容值，最大电容值为7/8C，最小电容值为0，电容调节步长为1/8C。

实施例三：功率检测电路1012在图1基础上，进行进一步限定，如图5所示，由二极管检波电路51、斩波电路52、低噪声程控增益放大电路53、同步检波电路54组成。射频信号经过二极管检波电路51进行检波，输出直流或缓变交流信号，经过斩波电路52进行斩波调制，调制后的交流信号通过低噪声程控增益放大电路53实现可控增益放大，放大后的交流信号经过同步检波电路54进行解调，解调后的信号经第一Σ-Δ数模转换器(Σ-ΔADC)1013进行模数转换，完成射频功率检测值采集。

二极管检波电路51由射频滤波电容5101、电阻5102、电阻5103和5104、匹配电阻5105、检波二极管5106和5107、滤波电容5108和5109组成。射频滤波电容5101和电阻5102构成高通滤波器，滤除直流噪声；电阻5103和5104构成3dB衰减器，对大信号进行衰减，提高二极管检波线性范围和抗烧毁能力；匹配电阻5105进行阻抗匹配，保证射频信号功率最大化传输；检波二极管5106和5107采用平面掺杂势垒二极管或低势垒肖特基二极管，利用检波二极管平方律区域进行检波，使输出电压正比于输入的射频信号功率的平方，通过测量检波电压值来测量射频信号功率值。

斩波电路52由开关5201和5202、斩波驱动器5203组成。开关5201和5202对检波二极管输出的微弱信号进行平衡斩波调制，将噪声谱密度进行转移，提高微弱信号检测灵敏度；斩波驱动器5203输出斩波信号，控制开关5201和5202进行方波调制，本实施例采用220Hz方波作为斩波信号。

低噪声程控增益放大电路53由隔直电容5301和低噪声低噪声程控增益放大器5302组成。低噪声程控增益放大器5302可采用低噪声、高增益JFET构成第一级运放，放大倍数为500倍，采用程控开关、衰减电路、差分运放构成，放大倍数为10～100倍，总体放大倍数为5000～50000倍，输出信号幅值在0～3V范围内。

同步检波电路54由开关5401、滤波器5402组成，开关5401在斩波驱动器5203控制下和滤波器5402(低通或带通)共同构成同步检波电路，将放大电路53输出的信号进行解调，实现二极管检波电路51输出的检波信号同步放大，便于后续电路采集。

实施例四：自适应控制电路1014在图1基础上，进行进一步限定，如图6所示。由延时器61、数值比较器62、双向移位寄存器63、循环计数器64、方向计数器65。ADC模数转换器1013采集的电压信号Vt经过延时器61延时形成Vt1，Vt表示当前检测值，Vt1表示前一时刻检测值，将Vt和Vt1送入数值比较器62进行比较，当Vt>Vt1输出逻辑高电平1，反之输出逻辑低电平0。高电平1表示当前电压检测值比前一时刻改变前的电压检测值大，说明电容阵列101的改变方向正确；低电平0和高电平1表示正好相反，方向计数器64初始为0。

双向移位寄存器63采用32位双向移位寄存器存储和改变控制信号，32位控制信号控制等值电容阵列31中32个开关，寄存器的初始值D1[n-1:0]的高16位为0，低16位为1(0...0 1...1)，代表初始化之后控制等值电容阵列31开关左半部分闭合右半部分打开，开关朝左移动变化时，电容值再减小，谐振频率在增加，开关变化右移和左移正好相反。数值比较器62输出为逻辑高电平1时，双向移位寄存器63右移，左边补0，代表电容减小，谐振频率增加；双向移位寄存器63左移，右边补1，代表电容增加，谐振频率减小。当等值电容阵列31功率检测值初次出现减小时，双向移位寄存器63的S端输出1，返回前一状态，结束粗调模式。

循环计数器64采用3位循环计数器，计数状态在000～111～000间循环变化，控制二进制加权变容管阵列32的变容管303a～303c进行变化，控制信号为逻辑电平1，代表变容管处于高容值，控制信号为逻辑电平0，代表变容管处于低电容。当结束粗调，EN端为1时，启动细调模式，循环计数器64初始值D2[3:0]为000，正循环时电容值从最小改变为最大，逆循环时，电容值从最大改变为最小。当调谐频率接近发射频率时，开关状态反复改变，通过方向计数器65判断改变次数，当改变次数达到4次时输出高电平结束细调，完成自适应调谐。

在一种可能的实现方式中，电源管理电路102、解调电路103、调制电路104、数字基带105、主控及数据处理单元106、非易失存储器107、时钟电路108采用射频标签已有的成熟技术实现，本实用新型不再进行详述。

在一种可能的实现方式中，传感芯片13可采用已有技术，如温度传感芯片13，基本原理是采用与温度相关的脉冲转换(TPC)，产生一个与温度呈线性关系的时钟脉冲信号，利用一个与温度无关的基准时钟作为时间数字转换器(TDC)即计数器来对该PW值进行量化，就可得出随温度变化的PW值的数字量化值，本实用新型不再进行详述。

总之，本实用新型集成无源无线传感器的自适应调谐标签具有如下有益效果：

1、与现有有源传感器比较，本实用新型将温度/湿度/振动/压力传感芯片13、RFID标签芯片12和标签天线11进行集成，同时在RFID标签芯片12内部采用自适应调谐技术方案，在实现多种无线无源传感器同时，使传感器在一个宽频率范围和密闭潮湿的金属箱体或户外金属体等复杂环境应用时始终保持电路调谐，提高了传感器的环境适应性、可靠性和使用寿命；

2、与现有RFID标签阻抗匹配技术比较，本实用新型除了在芯片天线设计中进行阻抗匹配，更为核心的是在标签芯片12内部实现自适应调谐阻抗，大大降低了人工阻抗调节的复杂性，可使芯片获得的交流电压增大，改善了芯片的低压输入性能，提高了标签识别距离和数据传输的准确率，另外，大大简化了不同应用环境下阻抗调节的复杂性，更有易于产品的推广应用；

3、与RFID读写器阻抗匹配技术相比，本实用新型在标签芯片12内部实现了自适应阻抗匹配，降低了对读写器的要求，同时匹配时间更短，提高了标签的性能，更有易于标签的现场应用；

4、与已有的传感器标签相比，本实用新型除自适应调谐匹配优势外，还可将射频耦合功率检测值发送给读写器，为RFID无线定位或设备偏移提供信号强度检测数据，大大扩展了传感器标签的其它应用。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

前述对本实用新型的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本实用新型限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本实用新型的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本实用新型的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本实用新型的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (9)

1.一种集成无源无线传感器的自适应调谐标签，其特征在于，包括集成为一体的标签天线、标签芯片以及传感芯片；

其中，所述标签天线包括微带线和馈电网络，且所述标签天线用以接收读写器或超高频供电电源发送的能量信号；

其中，所述标签芯片包括自适应调谐电路、电源管理电路、解调电路、调制电路、数字基带、主控及数据处理单元及非易失存储器依次连接；

其中，所述传感芯片包括传感量化模块，其与所述主控及数据处理单元相连接；以及

其中，所述标签天线与所述标签芯片的所述自适应调谐电路相连接。

2.如权利要求1所述的集成无源无线传感器的自适应调谐标签，其特征在于，所述自适应调谐电路包括可变电容阵列、功率检测电路、第一Σ-Δ模数转换器、自适应控制电路依次连接。

3.如权利要求1所述的集成无源无线传感器的自适应调谐标签，其特征在于，所述传感量化模块包括数字量传感模块及模拟量传感模块。

4.如权利要求3所述的集成无源无线传感器的自适应调谐标签，其特征在于，所述数字量传感模块用以输出数字量信号，并通过所述主控及数据处理单元存入所述非易失存储器中。

5.如权利要求3所述的集成无源无线传感器的自适应调谐标签，其特征在于，所述模拟量传感模块用以输出模拟量信号，并通过程控增益控制放大器和第二Σ-Δ模数转换器进行模数转换后，再通过所述主控及数据处理单元存入所述非易失存储器中。

6.如权利要求1所述的集成无源无线传感器的自适应调谐标签，其特征在于，所述标签芯片在接收到所述标签天线传输的射频信号后，进行电源转换和自适应调谐，且启动所述传感芯片进行状态监测并将状态监测数据存储至所述非易失存储器中；

其中，当所述标签芯片收到所述读写器的指令信号后，将所述非易失存储器中的反馈信号进行调制后传输至所述标签天线。

7.如权利要求6所述的集成无源无线传感器的自适应调谐标签，其特征在于，所述反馈信号包括所述状态监测数据、传感器校准数据、功率校准数据、射频信号功率检测值以及传感器标识。

8.如权利要求7所述的集成无源无线传感器的自适应调谐标签，其特征在于，所述状态监测数据为温度、湿度、压力或振动。

9.如权利要求1所述的集成无源无线传感器的自适应调谐标签，其特征在于，所述标签芯片还包括时钟电路，其用以产生基准时钟。