TW406483B - Minimum voltage radio frequency identification - Google Patents

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A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明 ( L ) 1 1 [ 發 明 之 技 術 領 域 ] 1 1 本 發 明 概 言 之 係 闞 於 無 媒 電 頻 率 識 別 (r ad i 〇 f re q u e η cy 1 1 id e η t 1 f i c a t 1 on RF ID)装置 特別是涵蓋- -擴大範圍之 /«-N. 請 先 1 1 RF ID方 法 〇 閲 讀 i 背 1 C 背 景 技 術 面 之 i 注 1 遠 距 電 子 識 別 装 置 典 型 係 由 置 於 遠 距 的 詢 答 機 意 擎 項 1 (t r a ns P 0 n d e r s ) 及 一 詢 問 機 (i n t e r Γ 0 ga to Γ ) 單 元 所 組 成 0 再 填 1 此 種 裝 置 的 操 作 範 圃 係 決 定 於 詢 答 機 單 元 的 基 本 設 計 〇 例 馬 本 頁 1 如 9 在 美 國 專 利 第 4333072號中 一 -遠距識別系統係包含 1 1 一 探 測 電 路 (詢問機）鄰 近 於 一 内 植 電 路 (詾答機） 操 作 〇 當 1 I 探 測 電 路 靠 近 內 椬 電 路 時 9 藉 由 感 應 內 植 電 路 中 的 線 圈 而 I 1 訂 產 生 一 電 壓 而 使 内 植 電 路 被 啟 動 〇 來 § 內 植 電 路 的 資 料 1 被 傳 送 至 探 測 電 路 其 方 法 為 改 變 內 植 電 路 媒 圈 上 的 電 感 1 負 載 並 在 探 測 電 路 內 偵 測 此 變 化 〇 此 種 操 作 模 式 必 需 要 1 探 測 電 路 非 常 靠 近 内 植 電 路 因 此 大 大 限 制 了 此 種 裝 置 的 1 操 作 範 圍 0 1 1 其 他 遠 距 識 別 系 統 使 用 無 線 電 頻 率 產 生 信 號 以 建 立 詢 1 < r 問 機 與 詢 答 機 間 的 通 訊 連 结 0 這 些 無 線 電 頻 率 識 別 (RFID) 1 1 裝 置 的 其 中 一 類 其 RF信 號 包 括 一 傳 送 至 詢 答 機 的 電 源 信 1 1 號 0 該 電 源 信 號 將 詢 答 機 內 的 電 源 供 應 電 容 充 電 該 電 源 1 I 供 應 電 容 係 作 為 詢 答 機 的 電 源 .來 源 0 來 自 詢 答 櫬 的 資 料 傳 1 1 I 输 係 包 含 無 線 電 頻 率 能 量 的 產 生 及 傳 送 〇 該 電 源 供 應 電 容 1 的 尺 寸 必 需 足 以 提 供 此 傳 輸 的 足 夠 電 源 〇 此 種 轉 送 器 可 容 1 許 約 2公尺的讀取距離 >然而 此種轉送器在需要小尺寸 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉A4規格（210X297公釐） -4 - _406483五、發明説明（2 ) A7 B7 經^:中央標準局貝工消費合作社印裝 的懕用上並不實用；例如藉由皮下植入此裝置Μ進行家畜 識別。 在第三類的RFID中，另一種方法結合上述二種設計之特 戡。一詢問機傳送一RF信號，其中遒包含一電源信號。由 接收電源信號所感懕的詢答機媒圈之電壓，足夠用Μ操作 詢答櫬電路，但不足Μ產生其本身的無線電信號。一與線 圈並聯之電容形成一諧篇電路，該諧震電路之Q值的改變 係藉由變化一跨接於該諧震電路的電阻性或電容性負載。 此可改變諧震電路的調諧（tuning)，结果造成反射信號的 變化，該反射信號可被詢問機偵測到。因此，詢答櫬能夠 將其資料傳送到詢問機*僅藉由逋當地調制電阻性負載， 並詡詢問櫬偵測反射信號的變^。 此種設計涵蓋上述二種設計的優點。第一，反射信號在 約一公尺的距雄内為可偵測的。因此，不需要如Beige 1裝 置之方荼中的詢問機與詢答櫬近距離操作。第二，既然傳 送的電源信號不會被儲存於詢答機中，就不需要一臛大的 電源供應電容，因此分誶一》小型的封裝。 典型地，RFID包含可寫入易失性記憶體，及包含一電源 在復位電路上，其可防止裝置操作直到該裝置的甯壓電平 達到一特定電平。為確保可靠的資料傳輸，貫例係將復位 霉路的電平設定在可供操作易失性記憶體的最高霣平。此 將人為地限制讀取範圍，因為該復位霣颸比其操作該記憶 艚所實際霱要的竃壓遢要高出很多。 一種改良將可增加此第三類RFID裝置的操作範圍，以提 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） 5 ----Γ'--------.4--- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ,ιτ 406483 B7 五、發明説明（3 ) 供性能類似於使用供應電容的RFID裝置。因此需要一種 RFID裝置，其可Μ藉由省略供應電容而提供小型的封裝 且其特激為長距離之讀取能力。 〔發明之概述〕 本發明掲示一種 方法及此種方法的 一第一電壓電平， 一第二電壓電平， 之寫入操作。偵測 安全區域之寫入允 一依據本發明之 由遠距詢問機單元 籤中的 存電容 。一RFID標 並充電一儲 經中央標準局員工消費合作社印製 許易失性記憶體装 調制電路以調制一 變化電阻性 料由標籤傳 詢問機偵測 一第一電 允許記憶體 設定為當一 立即啟動謓 ，而增加了 負載為 送至詢 到。 壓電平 之讀取 有足夠 取記憶 RFID 標 操作無線電頻率識別標簸（RPID tag)之 裝置。該方法包括在一 RFID標籤中偵測 並相應此偵測從該標籤傳送資料。偵測 並相懕此偵測啟動特定RFID標籤記憶體 第三電壓電平，此時啟動記憶體中特定 許0 RFID標籤包含一諧震電路，用Μ接收一 以無線電頻率（RF)載波傳送之電源信號 電橋電路整流（「ectify)該電源信號， ，該電容可供應足夠的能量（Vdd )以允 置（例如快閃EEPR0M)之讀取，及操作一 跨接於該諧震電路的電阻性負載。藉由 一從記憶體讀出之資料的函數，可將資 問機。然後反射信號中的相應變化會被 偵測踅路提供一啟動（enable)信號，其 及調制器之.操作。該第一電平偵測器被 的電懕供謓取電路及調制電路切換，就 體。藉由允許資料傳輸盡可能的早發生 簸的操作範圃。因為理輯可能會在低於 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） 6 B7 五、發明説明（4 ) ¢064-8¾ 記憶體的電壓操作，可能有些讀取操作會得致不正確的資 料。然而，當電壓持嫌上升超過記憶體裝置的最小操作電 壓時，該資料會被更正。儲存在RFID標籤中的資科包含錯 誤偵測碼，因此到達詢問機的缺陷資料能被偵測到並被忽 略掉。 一第二電壓電平偵測電路啟動記憶體大部份區域之寫入 操作。第二電平偵測器偵測到的電壓電平係大於第一電平 偵測器偵測到的電壓電平。詢問機所傳輸的被寫入的資料 包括將被與該資料一起寫入的錯誤偵測位元。因此，在後 續的資料讀取時，便可確保資料之更正。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 記憶體包含特定安全部份，其包含諸如密碼及寫入鎖定 位元之資科。一第三電壓電平偵測電路啟動記憶體安全區 域之寫入。第三電平偵測器偵测到的電壓電平係大於第二 電平偵測器偵測到的電壓電平。在一較佳具體例中，第三 電平偵測器偵测到的電壓與一過電壓保護電路之電壓相同 。在此情況下，可確保記憶體安全區域之寫 > 操作會發生 ，因為在一不低於達成記憶體之寫入所需的電壓電平下， 過電壓電路會跳閘（trip)。 〔圖式之簡要說明〕 圖1例示本發明RFID標籤之方塊圖。 圖2係為本發明低電壓偵測電路之方塊圖。 〔本發明實施之最佳模式〕 參照圖1，一無媒電頻率識別（RFID)系統100包含一詢問 機單元102及一變頻器（transducer·)單元（標籤）104。詢問 7 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 經洗部中央搮隼局員工消費合作社印製 40G483 A7 B7 五、發明説明（5 ) 櫬102包含一傳送線圈103，用Μ傳送一 RF信號至檷籤104。 標籤104包含一拾波線圈（Pick-up coil)Lt，其與一電 容Ct共同形成一諧震電路120。跨接於諧震電路的係為一 霉壓箝位電路122、一負載調制電路124、及一全波電橋整 滾器126。電壓箝位電路122係為一過電壓保護装置，其限 制諧震電路120之最大跨壓。在此種裝置中•媒圈Lt之胯 壓可增加至一相當高的電壓，特別是當負載低及諧震電路 的Q值高時。如此高的霣壓會導致裝置故障。當線圏的跨 壓接近該装置的安全限度時，箝位電路122便開啟K增加 流過箝位電路的電流，因此降低電壓。 調制電路124改變一跨接於諧震電路的負載，該負載可 改變諧震電路的Q因數（Q factor)。調制電路在一控制器 134的控制下操作，以依據將被傳送至詢問櫬1〇2的資料來 改變諧震電路的Q值。當詢問櫬偵測到反射信號中相懕之 改爱時，資料就被“傳送”。 電橘整流器126充電一小供電轚容Cf Μ提供供電電壓 Vdd 。供電電壓提供霣源給一非易失性記憶體132，其包 含一電壓泵K提供一程式電壓Vpp。 一時脈產生器136係被跨接在線圈Lt的兩端。時脈產生 器本質上係為一差動比較器，其從標獠1〇 4接收到的信號 中取出時脈。 記憶體132係為一 256位元EEPR0M，其係由八個32位元頁 所組成。頁〇被編制為24位元資料加上8寫入鎖定位元。頁 1至7為使用者頁。寫入鎖定位元決定對應的32位元頁是否 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） I---1--------，本-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -Φ 經滅部中央樣準局貝工消费合作社印製 __406483 α；ί_ 五、發明説明（6 ) 能被寫入。可使用密碼保護。密磚被儲存在使用者頁7。 記億體132之寫人及讀取通路係經由控制器134提供。一解 調器138將輸入的資料信號解調並將其鎮入控制器134。資 料信號包含一指令位元序列，其後是一選擇性資料位元序 列。 -低電壓偵測電路130提供一啟動信號131*當装置啟動 時，其可在不同電壓電平啟動特定之操作。圖二例示依據 本發明之低電壓方塊130之方塊圖。一電壓參考跨降於一 由電阻R1至R3所組成之“電阻辣（resistor chain)'，_ 二的示意圖例示了使用電阻的電路以使說明更為清楚。然 而，“電胆辣”是由一常用的電路組成，其包含串聯 通道電晶體。電阻辣作為一多節點電壓分壓器*其餺入串 聯的比較器133A至133C。 罨壓參考電路被設定為一雙極（bipolar)電晶體的能帶 隙（bandgap)電懕值，典型是1.2V，並提供一電壓參考* 該電壓參考係與供電電壓、溫度、及過程變化無藺。此捶 電路在此技術中是眾所皆知的，且可使用已知設計的任何 數目。一包含R4及R5之第二電阻辣分壓供電電gVd。 每一比較器比較分壓的供電電壓與電阻辣中每一節點A 至C的電應。因此•當分JE下Vjd (divided-down Vdd )達到 VA時，第一啟動信號131A被發出，VA是跨於電阻Ri的踅® 降，其可Μ下列電壓分壓器方程式計算： V* ~ Vrei (j?x + + i?3) 方程式 1 本紙張尺度適用中國國家梯準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本育) i" 订 406483 A7 B7 五、發明説明（7 同樣地，當分壓下Vdd達到&時，第二啟動信號131B被 發出，V&定義為： _3J3— + J?2 + J?3 方程式2 經涛部中央樣準局貝工消費合作社印製 最後，第三電啟動信號131C係依據節點C的電壓而產生 ，節點C的電壓即是參考電壓本身。因此，當分壓下1以達 到時，信號131 C就被發出。 回到画1，低電壓偵测器130將這些啟動信號饌入控制器 13 4。在第一啟動信號131 A發出時，控制器開始讀取出記 憶體132的內容，並藉由諝制諧篇電路120的負載Μ “傳送 ”資料。電阻R1被選擇，Κ使跨於R1之電壓降VA能使包含 控制器134的電晶體剛好開始切換。以此種方式，詢問機 102的謓取操作能夠在離詢答機104最遠之可能距離開始， 因此有效地擴大詢答機的操作範圍。 低電壓偵測器130的第二啟動信號131Β啟動控制器134以 允許記憶體132非安全區域之寫入操作。瑄包含使用者頁 1至6，及當未使用密碼保護時，亦包含頁7°寫人頁0的 通路（及頁7，當使用密碼保護時）為不允許的。 低電壓偵测器130的第三啟動信號131C啟動控制器134Κ 允許記憶體132安全區域之謓取及寫入操作。如上所述’ 頁 0包含寫入鎖定位元，其決定相應8個32位元頁中每一 頁之寫入通路。一但一頁被鎖住，該頁就無法被寫入。並 提供附加的安全，防止此一頁被開鎖。因此嚴格確保鎖住 位元的寫入正確。此係藉由將第三啟動信號之電壓電平設 (請先Μ讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家梂準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） 10 406483 A7 B7五、發明説明（8 ) 路 電 詡 保 壓 電 過13 為體 定憶 記 最 保生 確產 可M , 壓 此電 藉全 。 安 成大 完最 來的 壓到 電得 之可 22有 丨具 會 泉 壓 電 的 因效 , 失 入置 寫裝 之使 元會 位頁 定住 鎖鎖 的確 靠正 可不 1 . 進會 促機 可的 此頁 〇 住 壓鎖 電確 式正 程不 能小 可減 高此 器取 制讀 控之 在域 述區 前全 安 非 體 憶 記 始 開 立 就 時 作 操 開 憶 記 讀 誤 會 能 可 有 下 況 情 壓 電 低 此 在 及 詢 致 導 而 9 誤 錯 1 歷 經 時 I 機 問 詢 至 料 資 送 傳 在 或 料 資 的 淆 混 Hy 至 收 接 Amt - 機 體問 體 憶 記 在 存 儲 明 發 本 據 依 詢 U 計 被0為-兀V 位 4 方 誤10其 錯機， 。 答到 元詢測 位在偵 測存被 偵儲M 誤起可 錯 一 料 含料資 包資誤 料與錯 資並的 的被到 此

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Claims (1)

1. A8 406483 ll D8 六、申請專利範圍 1. 一種操作無線電頻率識別標籤（「adio frequency identification tag，RFID tag)的方法，具有一諧震電 路供接收及傳送信號，該RFID標籤又具有一記憶體，其包 含： 傳送一電源信號至RFID標籤，藉此在諧震電路中感應一 電壓； 偵測一第一電源供應電壓電平，在該第一電源供應電壓 電平，至少一 RPID標簸的電晶體剛開始切換； 在偵測第一電源供應電壓電平時，調制諧震電路的Q因 數，Μ —種方法送出儲存在RFID標籤中的資料，以有效地 傳送資料； 偵測一第二電源供應電壓電平，其大於第一電源供應電 壓電平；及 在偵測第二電源供應電壓電平時，啟動記憶體第一部份 之寫入操作。 2. 如申請專利範圍第1項之方法，其又包含產生電源供 應電壓，方法為藉由整流該電源信號及充電一電容。 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 3. 如申請專利範圍第1項之方法，其又包含接收資料供 儲存在記憶體中，該資料包含錯誤偵測位元。 4. 如申請專利範圃第1項之方法，其又包含重覆調制Q因 數的步驟，以有效地重送資料。 5. 如申請專利範画第1項之方法，其又包含偵測一第三 電源供懕電壓電平，及啟動記憶體的第二部份之讀取及寫 入。 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 406483 |8 D8六、申請專利範圍 法 方 之 項 5 在 存 儲1 肋 ΠΒΠ 啟 第， 圍時 範平 利電 專壓 。 請電入 申應寫 如供及 6 源取 電謓 三 第 測 偵 在 含 包 又 其 之 碼 密 之 中 0 標 三 第 測 偵 在 含 包 又 其 法 方 之 項 6 第 圍 範 利 專壓作 請電操 申應種 如供 一 7 源 8 電 。 該 入 ， 寫法 及方 取的 讀g) 之ta 元 D 位FI 定(R 鎖籤 入標 寫別 動識 啟率 ， 頻 時電 平線 電無 到 送 : 傳 含一 包收 法接 方 號 信 源 電 之 上 波 載 率 頻 電 線 無 之 截 標 壓 電 一 第 該 ； 在換 ， 切 平始 壓電開 電壓剛 電電體 供 一 晶 1 第電 生一的 產到中 號達籤 信時標 源何ID 電懕RF 的電 一 到電少 收供至 接測 ， 從偵平 電 作 操 取 讀 之 體 憶 記1 第1 肋 ΠΒΠ 啟 時 平 電 ： 懕料 電資 一 之 第取 測讀 偵送 在傳 電 .， 壓作 電操 二 入 第寫 該之 ， 體 平憶 電記 壓 一 電動 二 啟 第應 一 相 I1 達 ， 時平 何電 壓壓 電 電 電 一 供第 測於 偵大 平及 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 策' 訂 經濟部中央標隼局員工消費合作社印轚 壓取 電 讀 三 之 第體 該憶 ’ 記 平 二 電第 。 壓一碼 電動密 三 啟的 第應中 一 相籤 到並標 達，ID 時平RF 何電於 壓壓存 電電儲 電二 一 供第取 該於讀 測大 K 偵平作 電操 法 方 之 項 8 電 三 第 應 相 含 包 又 其 碼 密 入 寫M 作 操 入 寫之 體 憶 記 第 一 圍動 範啟 利 ， 專測 請偵 申之 如平 9.電 壓 包 驟 步 送 傳 該 中 其法 方 之 項 8 第 圍 範 利 專 請 申 如 阻 電 載 負 之 路 電 震 諧1 制 該 覆 i 雙 含 包 又 其 法 方 之 項 ο 11 第 圍 範 利 專 請 串 如 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 2 A8 406483 cs 經濟部中央標準局爲工消費合作社印製 六、申請專利範圍 1 1 制 負 載 電 阻 的 步 驟 Μ 重 送 讀 取 資 料 0 1 1 12 .如申請專利範圍第1 1項之方法 其中該產生供電電 1 1 壓 的 步 驟 包 含 整 流 該 接 收 之 電 源 信 號 及 充 電 1 1 —» 電 容。 請 1 1 先 1 13 .如申請專利範圍第8項 之 方 法 其 又 包 含 提 供一 保護 閲 讀 J 背 記 憶 體 區 域 及 未 保 護 記 憶 體 區 域 儲 存 該 密 碼 於 保護 記憶 面 之 ί 注 1. 體 區 域 中 其 中 該 第 一 記 憶 體 讀 取 操 作 係 指 向 未 保護 記憶 意 事 1 項 | 體 區 域 第 二 記 憶 體 讓 取 操 作 係 指 向 保 護 記 憶 體 區域 0 矣 1 14 .如申請專利範圍第1 3項之方法 其又包含相應第三 % 本 頁 %- 1 電 壓 電 平 之 偵 測 啟 動 __· 指 向 保 護 記 憶 體 區 域 之 記憶 體寫 •—^ 1 I 入 操 作 及 將 寫 入 鎖 定 位 元 儲 存 至 保 護 記 憶 體 區 域中 〇 1 I 15 -種無線電頻率識別標蕺（RF ID t a g ) 包含： 1 1 訂 第 啟 動 裝 置 用 Μ 產 生 第 —* 啟 動 信 號 1 第 二 啟 動 裝 置 9 用 Μ 產 生 一 第 二 啟 動 信 號 1 一 諧 震 電 路 包 含 一 負 載 | 調 制 負 載 之 裝 置 用 K 改 變 諧 震 電 路 的 Q因數 及 1 — 記 億 體 陣 列 9 其 具 有 讀 取 其 内 部 資 料 之 装 置 及寫 入資 1 1 1 料 至 其 内 部 之 装 置 1 1 該 讀 取 裝 置 被 連 接 至 調 制 裝 置 以 改 變 諧 震 電 路 的Q因數 1 相 應 於 從 記 憶 體 陣 列 m 取 之 資 料 | 該 讀 取 装 置 被 連 接 至 第 一 啟 動 裝 置 並 被 第 一 啟 動裝 置啟 1 I 動 1 1 該 寫 入 裝 置 被 連 接 至 第 二 啟 動 裝 置 並 被 第 二 啟 動裝 置啟 1 動 〇 1 1 16 .如申請專利範圃第15項之無線電頻率識別標籤 其 1 1 本紙張尺度逍用中國國家梯準（CNS ) M規格（210X297公釐） -3 - 申請專利範圍 406483 A8 B8 C8 D8 又包含產生一供電電壓之裝置；該第一啟動信號指示一供 電電壓已達到一第一電壓電平；該第二啟動信號指示該供 電電壓已達到一第二電壓電平，該第二電壓電平大於該第 一電壓電平。 17. 如申請專利範圍第16項之無線電頻率識別標簸，其 又包含一輸入過電壓保護裝置，當無線電頻率識別標籤達 到該第二電壓電平時，該保護裝置被觸發，該保護裝置係 被連接用以啟動寫入裝置。 18. 如申請專利範圍第15項之無線電頻率識別標籤，其 又包含一第三啟動裝置供產生一第三啟動信號，一供讀取 及寫入該記憶體裝置之第二装置係被第三啟動裝置所啟動 19. 如申請專利範圍第18項之無線電頻率識別標截，其 又包含一密碼，其中該供讀取及寫入之第二装置係被連接 用Μ寫人及讚取密碼。 2 0.如申請專利範圍第19項之無線電頻率識別標簸，其 又包含寫入鎖定位元，其中該供謓取及寫入之第二裝置係 被連接用Μ寫入及讀取該寫入鎖定位元。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 袈· 訂 經.濟部中央標準局貝工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) Α4说格（210Χ297公釐） 4