本發(fā)明涉及無(wú)源無(wú)線傳感器，特別是無(wú)源射頻識(shí)別(rfid)傳感器、rfid傳感器系統(tǒng)、和用于無(wú)源rfid傳感器標(biāo)簽的rfid讀取器。

背景技術(shù)：

傳感器是將測(cè)量量(measuredquantity)轉(zhuǎn)換成可讀格式(通常轉(zhuǎn)換成電信號(hào))的設(shè)備?，F(xiàn)在，存在實(shí)際上用于任何測(cè)量目的商業(yè)上可用的傳感器。根據(jù)連接性，傳感器可以分為無(wú)線和有線傳感器。有線傳感器通過(guò)線束或電纜組件連接到讀取器設(shè)備。無(wú)線傳感器可以在沒有到傳感器的物理連接的情況下被讀取，并且通常實(shí)現(xiàn)為傳感器配備無(wú)線電收發(fā)器。所發(fā)射的無(wú)線電信號(hào)由將無(wú)線信號(hào)轉(zhuǎn)換為期望輸出的接收器解釋。無(wú)線操作在許多應(yīng)用中是有益的，其中在這些應(yīng)用中，有線連接例如由于苛刻的操作條件(例如溫度和壓力)、旋轉(zhuǎn)部件、或者布線的成本和復(fù)雜性而較困難。然而，無(wú)線傳感器也具有一些缺點(diǎn)，例如由于電池而導(dǎo)致的有限壽命，由于衰減和干擾而導(dǎo)致的有限讀出距離，由于信號(hào)的不可控傳播和潛在的低通信速度導(dǎo)致的安全問(wèn)題。基于電源和通信原理，無(wú)線傳感器可以分為三類：有源傳感器、半無(wú)源傳感器和無(wú)源傳感器。

有源無(wú)線傳感器通常既具有無(wú)線電收發(fā)器又具有板載電池，板載電池被用于為收發(fā)器供電。具有自身電源的有源無(wú)線傳感器可以使用功率強(qiáng)大的發(fā)射器和敏感的接收器。然而，板載電池限制了壽命并且還增加了尺寸和重量。由于更復(fù)雜的電路，有源傳感器的價(jià)格可以比無(wú)源傳感器的價(jià)格高得多。

半無(wú)源無(wú)線傳感器不包括無(wú)線電收發(fā)器，但是配備有電池。電池被用于給集成電路(ic)供電并且使傳感器能夠獨(dú)立于讀取裝置來(lái)操作或者維持傳感器中的存儲(chǔ)器。半無(wú)源電池輔助傳感器應(yīng)用調(diào)制反向散射技術(shù)來(lái)進(jìn)行通信。這意味著半無(wú)源傳感器不需要來(lái)自板載電池的任何能量來(lái)進(jìn)行通信，而是傳感器簡(jiǎn)單地將由讀取裝置發(fā)射的能量的一部分反射回去。

與有源傳感器和半無(wú)源傳感器不同，無(wú)源傳感器不需要板載電池。因此無(wú)源傳感器可以更加簡(jiǎn)單、小型、更加低價(jià)，并且它們的壽命不受電源限制。無(wú)源傳感器的典型的讀出距離在10cm至3m之間。無(wú)源無(wú)線傳感器可以被分為四個(gè)主要種類：無(wú)線射頻識(shí)別(rfid)標(biāo)簽、電諧振電路傳感器、表面聲波(saw)、諧波傳感器和互調(diào)傳感器。

rfid是使用無(wú)線電波來(lái)在標(biāo)簽與讀取器之間通信的識(shí)別技術(shù)，并且其被用于識(shí)別物品。rfid相對(duì)于光學(xué)條碼識(shí)別具有一些優(yōu)點(diǎn)，例如在讀取器裝置與標(biāo)簽之間不需要視線，并且rfid讀取器還可以同時(shí)讀取上百個(gè)標(biāo)簽。無(wú)源rfid標(biāo)簽使用調(diào)制的反向散射通信原理，如圖1中所示。當(dāng)標(biāo)簽10與rfid讀取器11通信時(shí)，其調(diào)制接收到的信號(hào)12并將信號(hào)12的一部分13反射回讀取器。典型的無(wú)源標(biāo)簽包括連接到專用微芯片的天線。當(dāng)被rfid收發(fā)器或讀取器無(wú)線地詢問(wèn)時(shí)，rfid標(biāo)簽天線接收來(lái)自rfid讀取器的功率和rf信號(hào)并將其供應(yīng)至芯片。芯片處理該信號(hào)并將所需的數(shù)據(jù)發(fā)送回rfid讀取器。反向散射的信號(hào)根據(jù)發(fā)射的數(shù)據(jù)而被調(diào)劑。rfid的最高操作頻率和讀出距離受到集成電路(ic)的整流功率限制并且分別為若干ghz和5-10m。

rfid最常用于識(shí)別。rfid標(biāo)簽配備有可重寫存儲(chǔ)器，其使得rfid標(biāo)簽具有可重用性質(zhì)，但是它們對(duì)于測(cè)量外部的量是無(wú)用的。通過(guò)使rfid標(biāo)簽配備外部傳感器和數(shù)字邏輯器來(lái)讀取該外部傳感器，rfid也已經(jīng)表現(xiàn)出適于感測(cè)。這種方案的優(yōu)點(diǎn)在于其能夠使用通用傳感器元件，因此可以是用于非常廣的應(yīng)用范圍。然而，在這種方案中，需要在標(biāo)簽中包括額外的a/d轉(zhuǎn)換器和數(shù)字電路，以使傳感器能夠讀出。由于額外電子元件而增加的功耗顯著地降低了讀出范圍(例如，對(duì)于8位a/d轉(zhuǎn)換器，從5m降低至0.3m)。額外的傳感器元件還增加了功耗。a/d轉(zhuǎn)換器和額外數(shù)字電路的實(shí)施思路在下面的文獻(xiàn)中進(jìn)行了討論：圖書“developmentandimplementationofrfidtechnology(rfid技術(shù)的發(fā)展和實(shí)施)”中的第9章“smartrfidtags(智能rfid標(biāo)簽)”,isbn978-3-902613-54-7,2009年2月,i-tech,奧地利維也納。http://www.intechopen.com/books/development_and_implementation_of_rfid_technology。

us2013/0099897公開了一種rfid讀取器、一種rfid芯片和電耦接至rfid芯片并被配置為從rfid讀取器接收信號(hào)并將信號(hào)發(fā)射至rfid讀取器的天線。rfid芯片配備有電接口以連接至感測(cè)材料。rfid芯片被配置為調(diào)制從讀取器接收的信號(hào)來(lái)利用調(diào)制的信號(hào)驅(qū)動(dòng)感測(cè)材料。感測(cè)材料具有可變的電特性，使得反向散射的調(diào)制信號(hào)將根據(jù)感測(cè)材料的狀態(tài)而改變。與感測(cè)材料的本質(zhì)無(wú)關(guān)，其與來(lái)自rfid芯片的調(diào)制信號(hào)相互作用并將信號(hào)返回至rfid芯片。返回的信號(hào)經(jīng)過(guò)反向散射調(diào)制器從rfid芯片傳遞至天線，并然后被發(fā)射回rfid讀取器?？蛇x擇地，由感測(cè)材料處理的信號(hào)被用于調(diào)制rfid芯片的輸入阻抗，利用通過(guò)天線從rfid芯片反向散射至rfdi讀取器的信號(hào)來(lái)確定感測(cè)材料的狀態(tài)。

us2011/0301903提出了在使用過(guò)程中來(lái)校準(zhǔn)應(yīng)答器的傳感器(例如，rfid標(biāo)簽中的傳感器)而不是在制造商處的額外的校準(zhǔn)步驟中校準(zhǔn)，因此節(jié)約了相關(guān)的成本。將被傳感器監(jiān)測(cè)的許多產(chǎn)品的初始狀態(tài)已經(jīng)被產(chǎn)品的制造商定義并且已知。這種初始狀態(tài)的示例包括：在生產(chǎn)和發(fā)貨過(guò)程之間產(chǎn)品被儲(chǔ)存的冷庫(kù)中的溫度；例如牛奶和酒的液體的ph值；已經(jīng)在受控的環(huán)境條件下包裝的容器中的氣體的組分。這些已定義條件可以被用作用于傳感器校準(zhǔn)的基準(zhǔn)。因此，在該發(fā)明中，傳感器自身在特定的傳感器使用條件環(huán)境中是有特性的，以此為基準(zhǔn)來(lái)校準(zhǔn)傳感器。

文獻(xiàn)chenetal,couplingpassivesensorstouhfrfidtags,radioandwirelesssymposium(rws),2012ieee,15-18jan.2012,santaclara,255–258(chen等人，耦合無(wú)源傳感器至uhfrfid標(biāo)簽，無(wú)線電和無(wú)線研討會(huì)(rws)，2012ieee，2012年1月15-18日，圣克拉拉，255–258)公開了將無(wú)源傳感器數(shù)據(jù)耦合至已有的uhfrfid傳感器而不需要設(shè)計(jì)新的標(biāo)簽asic的可能性。通過(guò)將耦合回路疊加在標(biāo)簽天線上并調(diào)制矢量反向散射器，已有的uhfrfid系統(tǒng)可以被用于傳遞額外的數(shù)據(jù)。負(fù)載傳感器數(shù)據(jù)的無(wú)源傳感器的阻抗影響反向散射的幅值和相位。為了傳輸無(wú)源傳感器數(shù)據(jù)，無(wú)源傳感器耦合模塊的負(fù)載在這些負(fù)載之間切換，以提供到達(dá)兩個(gè)參考阻抗或無(wú)源傳感器中的一個(gè)的連接。利用兩個(gè)參考阻抗，確定無(wú)源傳感器的阻抗。

文獻(xiàn)guerinetal.,atemperatureandgassensorintegratedona915mhzrfiduhftag,wirelessinformationtechnologyandsystems(icwits),2010ieeeinternationalconference,honolulu,aug.282010-sept.32010(guerin等人“集成在915mhzrfiduhf上的溫度和氣體傳感器”，無(wú)線信息技術(shù)和系統(tǒng)(icwits)，2010ieee國(guó)際會(huì)議，檀香山，2010年8月28日-2010年9月3日)公開了一種利用調(diào)制的反向散射原理的無(wú)源無(wú)線傳感器。利用電壓控制的振蕩器來(lái)產(chǎn)生調(diào)制信號(hào)，該振蕩器的控制電壓并且由此其輸出頻率被配置為按照傳感器值的函數(shù)來(lái)改變。

共同在審申請(qǐng)pct/fi2013/051214公開了一種無(wú)源傳感器設(shè)計(jì)，其使得無(wú)源無(wú)線傳感器的讀取距離顯著增加。通過(guò)包括感測(cè)元件作為振蕩電路的一部分的振蕩器來(lái)產(chǎn)生調(diào)制信號(hào)，從而調(diào)制頻率取決于感測(cè)元件的感測(cè)值。因此，傳感器值被轉(zhuǎn)譯至調(diào)制模擬信號(hào)的頻率中，該頻率可以在不需要耗能的ad轉(zhuǎn)換器并且利用最少數(shù)量的外部組件的情況下產(chǎn)生。因此，讀取距離可以被增大至若干米，達(dá)到室內(nèi)范疇。

由于短的讀取距離，所以不需要在讀取器的范圍內(nèi)管理多個(gè)無(wú)源無(wú)線傳感器標(biāo)簽。所有現(xiàn)有的無(wú)源無(wú)線傳感器都是可用于確定的讀取器的單目的傳感器。

uhfrfid技術(shù)(例如標(biāo)準(zhǔn)class-1gen-2防沖突)已經(jīng)解決了關(guān)于讀取多個(gè)無(wú)線標(biāo)簽的大部分問(wèn)題。然而由于不需要考慮遠(yuǎn)程傳感器，所以所有的rfid解決方案均已忽略了例如傳感器值轉(zhuǎn)換、溫度補(bǔ)償或校準(zhǔn)的問(wèn)題。

因此，需要提供用于管理和讀取具有不同的傳感器特性的多個(gè)無(wú)源無(wú)線傳感器的方法、規(guī)程和布置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種用于無(wú)源rfid傳感器標(biāo)簽的新的讀取技術(shù)。

本發(fā)明的目的通過(guò)根據(jù)所附獨(dú)立權(quán)利要求的方法、rfid讀取器和rfid傳感器系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例在從屬權(quán)利要求中公開。

本發(fā)明的一個(gè)方面是一種用于讀取無(wú)源射頻識(shí)別(rfid)傳感器標(biāo)簽的方法，該傳感器標(biāo)簽具有被布置成感測(cè)預(yù)定量的至少一個(gè)感測(cè)元件，該方法包括：

rfid讀取器用無(wú)源傳感器標(biāo)簽順序地執(zhí)行盤存周期(inventoryrounds)，

rfid讀取器基于在每個(gè)盤存周期期間由所述無(wú)源rfid傳感器標(biāo)簽使用的反向散射調(diào)制頻率讀取預(yù)定量的一個(gè)值，并且在基于在隨后的盤存周期期間由所述無(wú)源rfid傳感器標(biāo)簽使用的反向散射調(diào)制頻率讀取所述預(yù)定量的下一個(gè)值之前，釋放所述rfid傳感器標(biāo)簽。

在一個(gè)實(shí)施例中，無(wú)源rfid傳感器包括具有不同傳感器特性的兩個(gè)或更多個(gè)感測(cè)元件，該方法還包括：

rfid讀取器在一個(gè)盤存周期期間讀取無(wú)源rfid標(biāo)簽的感測(cè)元件中的一個(gè)，并且在隨后的盤存周期期間讀取所述無(wú)源rfid傳感器標(biāo)簽的另一個(gè)感測(cè)元件之前釋放所述無(wú)源rfid傳感器標(biāo)簽。

在一個(gè)實(shí)施例中，該方法包括：

rfid在利用當(dāng)前選擇的感測(cè)元件執(zhí)行的當(dāng)前盤存周期期間預(yù)選用于下一盤存周期的感測(cè)元件。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述預(yù)選用于下一盤存周期的感測(cè)元件包括：在利用當(dāng)前選擇的感測(cè)元件執(zhí)行的當(dāng)前盤存周期期間，向所述無(wú)源rfid傳感器標(biāo)簽發(fā)送具有傳感器激活命令的查詢信號(hào)，所述傳感器激活命令定義在所述無(wú)源rfid傳感器標(biāo)簽中激活所述感測(cè)元件中的哪一個(gè)。

在一個(gè)實(shí)施例中，傳感器激活命令包括rfid查詢信號(hào)中的預(yù)定位或位模式(bitpatterns)。

在一個(gè)實(shí)施例中，傳感器激活命令被配置為控制無(wú)源rfid標(biāo)簽中的傳感器選擇器。

在一個(gè)實(shí)施例中，在利用當(dāng)前選擇的感測(cè)元件執(zhí)行的當(dāng)前盤存周期期間，預(yù)選用于下一盤存周期的感測(cè)元件包括：所述rfid讀取器訪問(wèn)控制所述無(wú)源rfid傳感器標(biāo)簽中感測(cè)元件的選擇和激活的存儲(chǔ)器位置或寄存器，優(yōu)選地控制所述無(wú)源rfid傳感器標(biāo)簽中的傳感器選擇器。

在一個(gè)實(shí)施例中，其中在無(wú)源rfid傳感器標(biāo)簽中使用默認(rèn)感測(cè)元件，直到例如在第一盤存周期期間rfid讀取器進(jìn)行了感測(cè)元件的選擇為止。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述默認(rèn)感測(cè)元件包括具有已知溫度依賴性的感測(cè)元件或諧振器，并且其中所述rfid讀取器基于激活了所述默認(rèn)感測(cè)元件的無(wú)源rfid傳感器標(biāo)簽的反向散射調(diào)制頻率，讀取所述無(wú)源rfid標(biāo)簽的溫度，并且當(dāng)所述默認(rèn)感測(cè)元件之外的感測(cè)元件被激活時(shí)，所述rfid讀取器使用所讀取的溫度從所述無(wú)源rfid傳感器標(biāo)簽的反向散射調(diào)制頻率消除溫度變化的影響。

在一個(gè)實(shí)施例中，rfid讀取器在一個(gè)盤存周期期間讀取多個(gè)無(wú)源rfid傳感器標(biāo)簽。

本發(fā)明的一個(gè)方面是一種實(shí)現(xiàn)根據(jù)第一方面的方法的rfid讀取器。

本發(fā)明的一個(gè)方面是一種rfid傳感器系統(tǒng)，包括實(shí)現(xiàn)根據(jù)第一方面的方法的rfid讀取器，以及具有用于感測(cè)預(yù)定量的至少一個(gè)感測(cè)元件的多個(gè)無(wú)源rfid傳感器標(biāo)簽，所述無(wú)源rfid傳感器標(biāo)簽的反向散射調(diào)制頻率取決于由相應(yīng)感測(cè)元件感測(cè)的量的值。

附圖說(shuō)明

在下文中，將參照附圖通過(guò)優(yōu)選實(shí)施例更詳細(xì)地描述本發(fā)明，其中：

圖1示出了rfid系統(tǒng)中的反向散射通信原理；

圖2a是示出rfid標(biāo)簽架構(gòu)的示例的功能框圖；

圖2b示出了無(wú)源無(wú)線傳感器標(biāo)簽的示例性布局；

圖2c示出了無(wú)源無(wú)線傳感器標(biāo)簽的另一示例性布局；

圖2d示出了無(wú)源無(wú)線傳感器標(biāo)簽的又一示例性布局；

圖2e示出了無(wú)源無(wú)線傳感器標(biāo)簽的又一示例性布局；

圖2f示出了具有接合在載體襯底上的rfid芯片和外部諧振器/傳感器的無(wú)源無(wú)線傳感器標(biāo)簽的示例；

圖3a是示出rfid傳感器的通信原理的頻譜圖；

圖3b和圖3c是分別示出壓力傳感器和氣體傳感器的調(diào)制頻率-傳感器值相關(guān)性曲線的示例的圖；

圖3d示出了可以為rfid傳感器提供或存儲(chǔ)的示例性傳感器配置信息；

圖4是示出rfid讀取器架構(gòu)的示例的功能框圖；

圖5示出了在幾個(gè)不同位置存儲(chǔ)頻率-傳感器值相關(guān)表的示例；

圖6是示出具有多傳感器標(biāo)簽的系統(tǒng)的示例的系統(tǒng)圖；

圖7是示出進(jìn)行盤存、從標(biāo)簽查詢頻率-傳感器值相關(guān)數(shù)據(jù)和讀取感測(cè)值的過(guò)程示例的信令圖；以及

圖8a和圖8b是示出讀取活動(dòng)(active)傳感器和改變標(biāo)簽中的活動(dòng)傳感器的過(guò)程示例的信令圖。

具體實(shí)施方式

參照?qǐng)D1，rfid系統(tǒng)典型地包括兩個(gè)基本組件：rfid應(yīng)答器或標(biāo)簽10，其位于將被識(shí)別的目標(biāo)上或者位于測(cè)量點(diǎn)處；rfid詢問(wèn)器或讀取器11，其執(zhí)行rfid標(biāo)簽的詢問(wèn)。在無(wú)源rfid系統(tǒng)中，rfid讀取器11向標(biāo)簽10供應(yīng)必要的功率，以使其能夠執(zhí)行對(duì)讀取器的詢問(wèn)信號(hào)的調(diào)制。在rfid傳感器標(biāo)簽的情況下，除了僅提供用于使rfid標(biāo)簽10工作和傳輸數(shù)據(jù)的電源和介質(zhì)之外，rfid讀取器11還可以執(zhí)行向標(biāo)簽10的數(shù)據(jù)傳輸，這在多數(shù)情況下被實(shí)現(xiàn)為對(duì)載波信號(hào)的調(diào)制。

圖2a示出了示出無(wú)線射頻識(shí)別(rfid)標(biāo)簽架構(gòu)的進(jìn)一步示例的功能性框圖。在示出的示例中，rfid標(biāo)簽10可以包括：天線21，直接地匹配至標(biāo)簽的前端阻抗(未示出匹配電路)以與rfid讀取器11通信；模擬rf前端，典型地可以包括整流器電路22以將rf功率轉(zhuǎn)換為直流(dc)、時(shí)鐘發(fā)生器或振蕩器23、反向散射調(diào)制器24、以及解調(diào)器25。時(shí)鐘發(fā)生器23也可以為標(biāo)簽提供方波時(shí)鐘或多個(gè)時(shí)鐘。在標(biāo)簽中不存在振蕩器的傳統(tǒng)rfid標(biāo)簽中，時(shí)鐘發(fā)生器23可以利用接收到的rf頻率來(lái)產(chǎn)生時(shí)鐘，例如，通過(guò)分頻電路來(lái)產(chǎn)生時(shí)鐘。還可以具有邏輯部分或數(shù)字控制模塊26，其可以被配置為提供期望的功能，例如處理詢問(wèn)指令、執(zhí)行防沖突協(xié)議、執(zhí)行數(shù)據(jù)完整性檢查、運(yùn)行存儲(chǔ)器讀取-寫入操作以及執(zhí)行輸出控制和數(shù)據(jù)流。邏輯實(shí)現(xiàn)方式通常滿足定義的標(biāo)準(zhǔn)和特定的相關(guān)協(xié)議。另外，可以提供存儲(chǔ)器裝置27。根據(jù)用戶的需要，如果要實(shí)現(xiàn)讀取/寫入功能，可以需要非易失性存儲(chǔ)器裝置。

如上所述，無(wú)源rfid標(biāo)簽利用調(diào)制反向散射原理來(lái)進(jìn)行通信。當(dāng)利用從讀取器發(fā)射的rfcw信號(hào)照射標(biāo)簽時(shí)，標(biāo)簽調(diào)制接收的信號(hào)并將其部分地返回至讀取器。使用從讀取器11發(fā)射的射頻(rf)載波(cw)信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)rfid傳感器。首先，利用整流器22來(lái)將rf信號(hào)轉(zhuǎn)換為dc電壓。整流后的電壓對(duì)振蕩器23供電，振蕩器23在其輸出端產(chǎn)生低頻正弦信號(hào)fosc。最后，振蕩信號(hào)fosc被饋送至反向散射調(diào)制器24以實(shí)現(xiàn)反向散射原理。調(diào)制器24調(diào)制信號(hào)，并且返回至天線21的信號(hào)取決于天線與整流器22/調(diào)制器24之間的匹配。結(jié)果，在從傳感器反向散射的信號(hào)中，存在邊頻帶或次載波fcw-fosc和fcw+fosc，如圖3a所示，fcw和fosc分別表示載波頻率和振蕩頻率。邊頻帶或次載波相對(duì)于載波fcw偏移了振蕩頻率fosc。振蕩頻率fosc也可以被稱作反向散射調(diào)制頻率或次載波頻率。

時(shí)鐘頻率發(fā)生器23可以由振蕩器來(lái)實(shí)現(xiàn)，該振蕩器的頻率取決于感測(cè)的值。這使得rfid具有復(fù)雜特性并且能夠在不需要ad轉(zhuǎn)換的情況下測(cè)量外部量。在示例性實(shí)施例中，感測(cè)元件(例如，如圖2a中的感測(cè)元件32所示)被配置為屬于標(biāo)簽振蕩器的振蕩電路的基本部件，從而從振蕩器輸出的調(diào)制頻率取決于感測(cè)的值，即，感測(cè)的量的取值范圍被映射至振蕩頻率范圍。這使得能夠測(cè)量外部量而實(shí)際上不需要任何耗能的額外元件，并且能夠測(cè)量外部量而不降低讀出距離。該構(gòu)思可兼容于已有的rfid標(biāo)簽?？蓱?yīng)用的振蕩器的示例可以包括rc振蕩器、環(huán)形振蕩器、lc振蕩器、rlc振蕩器或任何其它基于諧振的振蕩器，例如基于mems(微電機(jī)系統(tǒng))、saw(表面聲波)和baw(體聲波)諧振器的振蕩器。例如，與lc振蕩器或rlc振蕩器相比，rc振蕩器的優(yōu)點(diǎn)在于其能夠被集成，然而其可能具有更高的功耗并因此可能降低讀出距離。

應(yīng)當(dāng)理解，不意圖將本發(fā)明限制于任何特定類型的rfid傳感器標(biāo)簽或任何通過(guò)傳感器標(biāo)簽來(lái)改變反向散射信號(hào)的調(diào)制頻率的特定方式。然而，本發(fā)明的實(shí)施例在以下應(yīng)用中具有特別的優(yōu)點(diǎn)，在這些應(yīng)用中，標(biāo)簽的調(diào)制頻率振蕩器直接負(fù)載有感測(cè)元件，該感測(cè)元件調(diào)節(jié)振蕩頻率，即，感測(cè)元件是振蕩器的可操作部件。

圖2b示出了根據(jù)本發(fā)明第一方面的無(wú)源無(wú)線傳感器標(biāo)簽的示例性布局。無(wú)線傳感器可以被形成在單個(gè)半導(dǎo)體襯底(例如，硅襯底)或芯片36上。該器件的制造價(jià)格與位于襯底36上的器件的尺寸成比例，從而期待將該尺寸最小化。在該示例中，該尺寸為大約1mm×2.5mm。無(wú)線傳感器標(biāo)簽可以包括普通rfid電路和功能(例如整流器/調(diào)制器/解調(diào)器24/25、邏輯器26和存儲(chǔ)器27)以及傳感器負(fù)載的時(shí)鐘發(fā)生器或振蕩器23，例如在其它示例性實(shí)施例中所描述的。還可以具有電源35(例如整流器22)，以利用接收到的rf功率來(lái)產(chǎn)生用于電路的適當(dāng)?shù)牟僮麟妷?。還可以具有額外的能量存儲(chǔ)器35a(例如具有大容量的電容器)以在更長(zhǎng)的時(shí)間段中從接收到的rf功率回收和儲(chǔ)存更大量的能量。對(duì)于具有較高功耗的傳感器元件(例如氣體傳感器)可能需要該較大的能量存儲(chǔ)器35a。

傳感器元件32可以與振蕩器23集成，或可以是連接到振蕩器以作為振蕩器的一部分來(lái)操作的單獨(dú)元件。在圖2b中示出的示例性布局中，傳感器元件32可以被制造在單獨(dú)的晶圓38上，該晶圓38與無(wú)線傳感器標(biāo)簽10的其它組件被制造于其上的晶圓37不同。傳感器元件32的制造技術(shù)可以根據(jù)傳感器元件的類型不同而不同。傳感器元件32可以在不受無(wú)線傳感器標(biāo)簽的其它組件的制造技術(shù)和需求的限制的情況下進(jìn)行設(shè)計(jì)和制造，這對(duì)于所有傳感器元件類型可以是基本相同的。

可選地，如果需要單獨(dú)的諧振器元件，也可以具有振蕩器23的諧振器部件31，如由虛線所示出的。諧振器31可以被調(diào)諧和設(shè)計(jì)，以與當(dāng)前涉及的特定傳感器元件32共同操作。對(duì)于每對(duì)諧振器31和傳感器元件32具有單獨(dú)的晶圓，這可以允許最優(yōu)的感測(cè)功能和精確性以及諧振器和傳感器元件的最優(yōu)尺寸。用于不同的測(cè)量量的無(wú)源無(wú)線傳感器可以通過(guò)制成不同調(diào)諧的諧振器31和傳感器元件32的對(duì)來(lái)容易地提供。另外，其它傳感器元件專用的組件或結(jié)構(gòu)可以被制造在具有傳感器元件32的晶圓38上，例如，較大能量存儲(chǔ)器35a(可以將其從基本組件晶圓37上省略，以節(jié)約不需要額外能量的傳感器標(biāo)簽的尺寸和價(jià)格)。

rfid規(guī)范通常需要rfid標(biāo)簽必須支持rfid系統(tǒng)的整個(gè)調(diào)制頻率范圍，例如，iso18000-6c標(biāo)準(zhǔn)限定的40-640khz調(diào)制頻率范圍。換言之，rfid標(biāo)簽必須響應(yīng)于在限定的頻率范圍內(nèi)的任何調(diào)制頻率下的讀取器信號(hào)。然而，對(duì)于振蕩器23而言，既支持這樣寬的頻率范圍又通過(guò)使用感測(cè)元件改變反向散射信號(hào)的振蕩頻率來(lái)提供精確的感測(cè)數(shù)據(jù)傳輸，這是具有挑戰(zhàn)性的。具有諧振器31和負(fù)載感測(cè)元件32的振蕩器23可以被優(yōu)化為在窄的頻率范圍內(nèi)以特定的諧振頻率或振蕩頻率范圍來(lái)操作，例如在256khz±10％＝226-281khz。因此，對(duì)于標(biāo)簽10的振蕩器23存在矛盾的需求。

根據(jù)本發(fā)明的一方面，無(wú)源無(wú)線傳感器標(biāo)簽還可以包括參考振蕩器，例如參考振蕩器23-ref，或者參考負(fù)載，例如諧振器31-ref或參考傳感器32-ref，它們優(yōu)選地可以被制造在晶圓37上。振蕩器23可以被選擇性地一次一個(gè)地連接至參考負(fù)載31-ref/32-ref和諧振器或多個(gè)諧振器31、或者傳感器或多個(gè)傳感器32。參考負(fù)載31-ref/32-ref可以被實(shí)現(xiàn)為并被配置為使得振蕩器23和參考負(fù)載31-ref/32-ref的組合提供滿足相關(guān)rfid規(guī)范所要求的在寬的振蕩頻率范圍內(nèi)操作的需求的rfid標(biāo)簽操作。例如，振蕩器23和參考負(fù)載31-ref/32-ref的組合可以被實(shí)現(xiàn)為rc振蕩器或環(huán)形振蕩器，其可以容易地集成在集成芯片上。參考負(fù)載31-ref/32-ref可以既包括參考諧振器21-ref又包括相關(guān)的傳感器，例如溫度傳感器。例如，振蕩器23和參考負(fù)載31-ref/32-ref的組合可以在讀取器11對(duì)讀取范圍內(nèi)的無(wú)源無(wú)線傳感器標(biāo)簽進(jìn)行盤存并采集傳感器標(biāo)簽特定信息時(shí)與讀取器11的初始通信期間使用，或者在校準(zhǔn)過(guò)程期間使用。振蕩器23和參考負(fù)載31-ref/32-ref的組合可以針對(duì)其目的進(jìn)行優(yōu)化，并且使得標(biāo)簽?zāi)軌蛟谟勺x取器所使用的任何載波振蕩頻率下充分地響應(yīng)于讀取器指令。實(shí)際的諧振器或多個(gè)諧振器31以及傳感器或多個(gè)傳感器32可以對(duì)于感測(cè)被配置或優(yōu)化，并且因此可能不那么適于與讀取器11的初始通信或握手。這也適用于傳感器特定的諧振器31。因此，有利的是，僅使用實(shí)際的傳感器或多個(gè)傳感器32或者諧振器或多個(gè)諧振器31與振蕩器23來(lái)傳輸感測(cè)的值；例如，在初始通信之后，當(dāng)無(wú)源無(wú)線傳感器標(biāo)簽10已經(jīng)準(zhǔn)備好和/或被命令來(lái)發(fā)送實(shí)際的傳感器值的時(shí)候。

在一個(gè)實(shí)施例中，除了振蕩器23之外，可以提供參考振蕩器23-ref。參考振蕩器23-ref可以被配置為取代振蕩器23來(lái)操作，從而以與上面針對(duì)振蕩器23和參考負(fù)載31-ref/32-ref的組合所解釋的相似的方式來(lái)滿足rfid規(guī)范。然而，使用可以選擇性地連接至參考負(fù)載31-ref/32-ref和實(shí)際諧振器31或傳感器32的一個(gè)振蕩器23可以實(shí)現(xiàn)rfid芯片的更小的尺寸和制造成本。

如上所述，傳統(tǒng)的rfid傳感器標(biāo)簽將傳感器測(cè)量數(shù)據(jù)作為以固定的(在容差之內(nèi))振蕩頻率次載波調(diào)制的數(shù)字值來(lái)傳輸，例如，利用二進(jìn)制移相鍵控(bpsk)或幅移鍵控(ask)來(lái)調(diào)制。因此，由于溫度導(dǎo)致的可能的振蕩頻率偏移對(duì)傳輸?shù)膫鞲衅髦挡划a(chǎn)生影響。僅感測(cè)元件自身，例如壓力傳感器，可能在制造或使用的過(guò)程中需要校準(zhǔn)，例如在us2011/0301903中所提出的。

在本發(fā)明的實(shí)施例中，振蕩頻率fosc利用頻率取決于感測(cè)的值(例如壓力)而改變的振蕩器來(lái)產(chǎn)生。感測(cè)值(例如壓力值)的變化導(dǎo)致振蕩頻率fosc的變化。如果振蕩頻率也由于振蕩器23的溫度依賴性而偏移或改變，則接收到的振蕩頻率將具有誤差，因此由讀取器檢測(cè)到的感測(cè)值將具有誤差。因此，出于精確性考慮，區(qū)分由實(shí)際感測(cè)量的變化導(dǎo)致的振蕩頻率變化與由振蕩器的溫度依賴性導(dǎo)致的振蕩頻率變化是重要的。調(diào)制頻率fosc的溫度依賴性的示例在圖3b中示出，并將在下面進(jìn)行描述。

因此，根據(jù)本發(fā)明的又一方面，作為其他用途的替代或補(bǔ)充，參考振蕩器23-ref或參考負(fù)載31-ref/32-ref可以被用于溫度補(bǔ)償。例如，與參考負(fù)載31-ref/32-ref一起使用的振蕩器23的振蕩頻率fosc的溫度依賴性可以被預(yù)先定義或知曉，因此由于振蕩頻率fosc僅受溫度影響，所以可以通過(guò)振蕩器23的振蕩頻率fosc來(lái)確定無(wú)源無(wú)線傳感器標(biāo)簽的溫度。然后，讀取器11可以利用獲取的溫度信息來(lái)進(jìn)行標(biāo)簽的溫度補(bǔ)償和/或校準(zhǔn)，具體地，對(duì)振蕩器23與實(shí)際諧振器31、實(shí)際傳感器32、或一對(duì)諧振器31和傳感器元件32一起使用時(shí)的振蕩頻率fosc進(jìn)行溫度補(bǔ)償和/或校準(zhǔn)。否則，可能不能夠精確地消除溫度對(duì)感測(cè)量的值造成的影響。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，可選地，可以具有裝置39，以選擇性地一次一個(gè)地連接參考負(fù)載31-ref/32-ref、傳感器32、或一對(duì)諧振器31和傳感器元件32，以對(duì)振蕩器23施加負(fù)載，使得從振蕩器23輸出的調(diào)制頻率取決于傳感器元件32的預(yù)定變量的感測(cè)值。相似地，裝置39可以被布置為在使用振蕩器23與參考振蕩器23-ref之間切換。連接有參考振蕩器23-ref或參考負(fù)載31-ref/32-ref的振蕩器模式可以是傳感器選擇器39在開始階段的缺省配制。選擇裝置39的示例及其控制將在下面給出。

圖2c示出了根據(jù)本發(fā)明一方面的無(wú)源無(wú)線傳感器標(biāo)簽的另一示例性布局。在該示例性實(shí)施例中，無(wú)源無(wú)線傳感器標(biāo)簽10可以分別設(shè)置有一個(gè)或更多個(gè)傳感器元件32-1、32-3、32-3，和/或一對(duì)或更多對(duì)的調(diào)諧諧振器31-1、31-2、31-3和傳感器元件32-1、32-2、32-3。另外，諧振器可以與分立組件(例如線圈和電容器)結(jié)合。如果需要大的電感值，這可能是需要的。每個(gè)傳感器元件或者每對(duì)調(diào)諧諧振器和傳感器元件可以被制造在分開的專用晶圓28上，這提供了上面描述的優(yōu)點(diǎn)。另外，根據(jù)當(dāng)前涉及的應(yīng)用的需求，容易地使無(wú)源無(wú)線傳感器標(biāo)簽具有不同數(shù)量和不同組合的感測(cè)量。代替內(nèi)置傳感器元件或一對(duì)諧振器和傳感器元件，或除了內(nèi)置傳感器元件或一對(duì)諧振器和傳感器元件以外，外部傳感器元件(未示出)可以是通過(guò)連接端子40可連接的。這種外部傳感器元件可以是例如閥門的位置傳感器。還可以具有針對(duì)外部傳感器元件進(jìn)行調(diào)諧的諧振器31-ext。除了可以具有用于選擇性地一次一個(gè)地連接傳感器元件和/或成對(duì)的諧振器和傳感器元件來(lái)對(duì)振蕩器23施加負(fù)載，使得從振蕩器23輸出的調(diào)制頻率取決于傳感器元件32的預(yù)定變量的感測(cè)值之外，晶圓37上的組件可以與參照?qǐng)D2b示出的組件相似。換言之，一個(gè)傳感器元件或一對(duì)諧振器和傳感器元件可以被選擇，以一次性地對(duì)振蕩器施加負(fù)載并因此影響振蕩頻率。按這種方式，傳感器可以被配備有多個(gè)傳感器元件，該多個(gè)傳感器元件可以被獨(dú)立地讀取。例如，無(wú)線傳感器標(biāo)簽可以包括傳感器元件選擇器39，例如切換電路或模擬多路復(fù)用器，被配置為選擇性地將一個(gè)傳感器元件和/或諧振器-傳感器元件對(duì)連接至振蕩器23，并使其余的傳感器元件和/或諧振器-傳感器元件對(duì)與振蕩器23斷開?？梢愿鶕?jù)預(yù)定的順序來(lái)進(jìn)行這種選擇性的使能、切換或連接?？蛇x擇地，讀取器裝置可以向無(wú)線傳感器標(biāo)簽發(fā)送指令，以指示哪個(gè)傳感器元件32-1、32-2、32-n被激活或接通。例如，邏輯器26可以接收來(lái)自讀取器的選擇或激活指令，并據(jù)此控制選擇器39。

在圖2d中示出的無(wú)源無(wú)線傳感器的又一個(gè)示例性布局中，形成在半導(dǎo)體襯底(例如硅襯底)或芯片36上的rfid芯片的尺寸以及由此其制造成本被進(jìn)一步降低。圖2d中與圖2a、圖2b和圖2c中相同的標(biāo)號(hào)可以表示相似的功能和結(jié)構(gòu)。圖2d中示出的主要電路與圖2a和圖2b中示出的電路的不同之處在于，在集成rfid標(biāo)簽芯片36上可以不實(shí)施內(nèi)部傳感器(除了可能的用于溫度補(bǔ)償目的的溫度傳感器或諧振器之外)。集成rfid標(biāo)簽芯片36包括連接端子41a、41b、42a和42b，一個(gè)或多個(gè)外部傳感器32或成對(duì)的外部諧振器31-1和傳感器32-1能夠連接到連接端子41a、41b、42a和42b。集成rfid芯片36優(yōu)選地為通用芯片，其可以僅包括用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明各方面的所有感測(cè)應(yīng)用所共有的功能和結(jié)構(gòu)。這樣的功能和結(jié)構(gòu)至少包括：時(shí)鐘發(fā)生器或振蕩器23，其頻率輸出取決于感測(cè)到的值，即，感測(cè)量的值的范圍被映射至標(biāo)簽的振蕩頻率范圍；參考負(fù)載，例如參考諧振器31-ref；選擇性地一次一個(gè)地切換參考負(fù)載31-ref、諧振器、傳感器32或成對(duì)的諧振器和傳感器元件的裝置，以對(duì)振蕩器施加負(fù)載；以及存儲(chǔ)器27，存儲(chǔ)頻率相關(guān)性信息。

集成rfid標(biāo)簽芯片36還可以包括一個(gè)或更多個(gè)內(nèi)部諧振器31。例如，可以連接共用電容傳感器來(lái)使用內(nèi)部芯片諧振器31。另一方面，外部諧振器31-1能夠更容易地實(shí)施為較大尺寸的組件，例如具有大的電容器和/或外部線圈的lc諧振器。lc諧振器使得具有更精確的傳感器和更遠(yuǎn)的讀取范圍。外部諧振器和傳感器可以彼此匹配。

圖2e示出了根據(jù)本發(fā)明一方面的無(wú)源無(wú)線傳感器標(biāo)簽的又一示例性布局。在圖2e中和圖2a、2b、2c和2d中相同的標(biāo)號(hào)可以表示相似的功能和結(jié)構(gòu)。在本示例性實(shí)施例中，無(wú)源無(wú)線傳感器標(biāo)簽10可以設(shè)置有多個(gè)振蕩器。可以如關(guān)于本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例所討論的那樣設(shè)置參考振蕩器23-ref。振蕩器核心23’包括適于與連接到連接端子41a和41b的成對(duì)的外部諧振器31-1和傳感器32-1的外部對(duì)一起操作的振蕩器配置?；镜兀袷幤骱诵?3’是包括在參照這里的圖2a、2b、2c和2d討論的時(shí)鐘發(fā)生器塊23中的振蕩器23，或者與該振蕩器23相似。振蕩器23-1包括適于與連接到連接端子42a和42b的外部傳感器32一起操作的振蕩器配置?；镜?，振蕩器23-1是與參照這里的圖2a、2b、2c和2d討論的時(shí)鐘發(fā)生器塊23中的振蕩器23結(jié)合的諧振器31，或者與振蕩器23和諧振器31的結(jié)合相似。

圖2f示出了示例性無(wú)源rfid標(biāo)簽，其可以包括設(shè)置在公共載體襯底45上的根據(jù)本發(fā)明各方面的rfid芯片36、外部天線21、以及外部諧振器31-1和/或外部傳感器32-1。例如，天線21和外部諧振器/傳感器31/32可以通過(guò)印刷導(dǎo)電布線或者mems裝置來(lái)制造在襯底上。rfid芯片36可以通過(guò)各個(gè)端子或連接器41或42連接到天線21和諧振器/傳感器31/32。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，根據(jù)本發(fā)明第一方面的無(wú)源無(wú)線傳感器包括關(guān)于特定無(wú)線傳感器標(biāo)簽中可用的傳感器功能的信息。這樣的信息可以包括例如：傳感器標(biāo)簽中可用的傳感器元件(或傳感器節(jié)點(diǎn)簡(jiǎn)檔)，從傳感器元件獲得實(shí)際傳感器值所需進(jìn)行的計(jì)算或過(guò)程，詢問(wèn)每個(gè)傳感器元件所需的時(shí)間，傳感器元件值范圍，關(guān)于傳感器元件值的縮放的信息，傳感器元件值的單位，校準(zhǔn)信息，溫度補(bǔ)償信息等。傳感器節(jié)點(diǎn)簡(jiǎn)檔可以被定義為指示無(wú)線傳感器標(biāo)簽中的傳感器元件的類型，無(wú)線傳感器標(biāo)簽可以在存儲(chǔ)器26中存儲(chǔ)傳感器節(jié)點(diǎn)簡(jiǎn)檔標(biāo)識(shí)符。因此，可以減少反向散射傳感器信息的量，并且讀取器可以利用傳感器節(jié)點(diǎn)簡(jiǎn)檔來(lái)獲得更具體的信息。

本發(fā)明的一個(gè)方面是根據(jù)本發(fā)明的另一方面的用于無(wú)源無(wú)線傳感器的讀取器。通常，rfid讀取器是專門的無(wú)線電發(fā)射器和接收器。與所有這樣的設(shè)備一樣，讀取器必須以載波頻率fcw(例如，對(duì)于典型的uhf設(shè)備大約為800-950mhz)產(chǎn)生信號(hào)，并調(diào)制該載波信號(hào)以將信息傳送到標(biāo)簽。對(duì)于無(wú)源標(biāo)簽，讀取器可以用能量給標(biāo)簽賦能，接收結(jié)果，并頻繁處理允許讀取器一次讀取多于一個(gè)標(biāo)簽的低級(jí)抗沖突算法。在簡(jiǎn)單的rfid系統(tǒng)中，讀取器的rf信號(hào)是連續(xù)波(cw)信號(hào)或脈沖開關(guān)信號(hào)；在更復(fù)雜的系統(tǒng)中，讀取器的rf信號(hào)可以包含對(duì)標(biāo)簽的命令、讀取或?qū)懭霕?biāo)簽的存儲(chǔ)器的指令。讀取器11可以選擇性地接收和放大來(lái)自標(biāo)簽的響應(yīng)，并且將來(lái)自載波頻率的信號(hào)向下轉(zhuǎn)換為包含在接收信號(hào)中的信息的低得多的頻率特性。

圖4中示出了示例性rfid讀取器的一般框圖。rfid讀取器11可以包括兩個(gè)主要部分：射頻(rf)前端40和數(shù)字控制部41。射頻(rf)前端40用于rf信號(hào)發(fā)送和接收。rf前端40可以包括兩個(gè)單獨(dú)的信號(hào)路徑，以對(duì)應(yīng)于來(lái)自和到達(dá)rfid傳感器10的兩個(gè)定向數(shù)據(jù)流。調(diào)制器401可以用來(lái)自數(shù)字控制部41的tx數(shù)據(jù)(諸如命令)來(lái)調(diào)制本地振蕩器信號(hào)(rf載波信號(hào)，信號(hào)fcw)，調(diào)制信號(hào)被功率放大器402放大，并且放大的信號(hào)、即rf功率(有效各向同性輻射功率，eirp)和可能的讀取器命令經(jīng)由天線ant發(fā)射到位于讀取區(qū)域或詢問(wèn)區(qū)域內(nèi)的傳感器10。接收器經(jīng)由天線ant從傳感器10接收模擬反向散射信號(hào)。定向耦合器或循環(huán)器403將去往傳感器10的放大的發(fā)射信號(hào)與從傳感器10接收的弱反向散射信號(hào)fcw±fosc分離開。接收的反向散射信號(hào)是弱的，并且可以提供低噪聲放大器，以便在解調(diào)器404中解調(diào)信號(hào)之前和之后增加接收信號(hào)的幅度。然后，解調(diào)器404可以將解調(diào)的接收信號(hào)rx數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)字控制部41。當(dāng)解調(diào)從應(yīng)答器或標(biāo)簽10接收的數(shù)據(jù)時(shí)，可以使用不同的解調(diào)技術(shù)。在rfid系統(tǒng)中使用的調(diào)制和解調(diào)技術(shù)的示例包括二進(jìn)制相移鍵控(bpsk)和幅移鍵控(ask)。讀取器天線ant的輻射強(qiáng)度確定詢問(wèn)范圍和區(qū)域。根據(jù)rfid系統(tǒng)的應(yīng)用，rfid讀取器可以以不同的方式設(shè)計(jì)，其中天線的諧振頻率、增益、方向性和輻射圖案可以變化。

rfid讀取器11的控制部41可以對(duì)來(lái)自rfid標(biāo)簽的接收(rx)數(shù)據(jù)執(zhí)行數(shù)字信號(hào)處理和過(guò)程。此外，控制部41可以使得讀取器能夠通過(guò)執(zhí)行調(diào)制、防沖突過(guò)程和對(duì)從rfid標(biāo)簽10接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼來(lái)無(wú)線地與rfid標(biāo)簽通信。該數(shù)據(jù)通常用于詢問(wèn)標(biāo)簽(讀取)或重新編程標(biāo)簽(寫入)?？刂撇?1(例如微處理器)通常可以包括：數(shù)字信號(hào)處理(dsp)塊410，存儲(chǔ)器塊412，編碼器塊414，解碼器塊413和通信接口塊415?？刂撇?1可以從rf前端40接收所接收的解調(diào)信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為等效數(shù)字信號(hào)。解碼器413然后可以將所接收的信號(hào)解碼成rx數(shù)據(jù)，并且dsp411可以對(duì)rx數(shù)據(jù)執(zhí)行數(shù)據(jù)處理。存儲(chǔ)器塊412可以存儲(chǔ)各種數(shù)據(jù)，諸如詢問(wèn)的rx數(shù)據(jù)，讀取器的配置參數(shù)，傳感器專用的參數(shù)等。在控制部41想要向詢問(wèn)區(qū)中的一個(gè)特定標(biāo)簽或所有標(biāo)簽10發(fā)出消息或命令時(shí)，控制部41的編碼器413可以對(duì)tx數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，并將編碼的數(shù)據(jù)輸出到rf前端40以調(diào)制載波信號(hào)。此外，控制部41可以例如通過(guò)控制功率放大器402的增益，來(lái)控制rf前端40的rf發(fā)射功率?？梢砸暂d波頻率fcw(使用適當(dāng)?shù)恼{(diào)制技術(shù))從無(wú)線rfid傳感器或標(biāo)簽10接收所有標(biāo)準(zhǔn)rfid數(shù)字通信，并且用解調(diào)器404和解碼器413處理所有標(biāo)準(zhǔn)rfid數(shù)字通信。所有常用的rfid功能可以用商業(yè)rfid讀取器實(shí)現(xiàn)，例如來(lái)自thingmagic的mercury6e(m6e)嵌入式uhfrfid讀取器模塊。

如上所述，在根據(jù)本發(fā)明第一方面的無(wú)源無(wú)線傳感器中，無(wú)線傳感器的振蕩頻率fosc可以取決于測(cè)量量或?qū)y(cè)量量敏感。換句話說(shuō)，fosc與每個(gè)特定時(shí)刻的感測(cè)量成比例。再如上所述，接收的反向散射信號(hào)由fosc調(diào)制，即接收的反向散射信號(hào)具有頻率fcw±fosc。邊頻帶從載波fcw偏離振蕩頻率fosc，如圖3a所示。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，讀取器11可以布置成基于瞬時(shí)振蕩頻率fosc來(lái)檢測(cè)感測(cè)量的值。因此，讀取實(shí)際傳感器值不需要訪問(wèn)命令或讀取標(biāo)簽存儲(chǔ)器。例如，可以提供頻率fosc獲取實(shí)體405以從所接收的反向散射信號(hào)導(dǎo)出fosc或表示fosc的參數(shù)。該信息可以進(jìn)一步提供給控制部41，如信號(hào)416所示。實(shí)體405可以可選地導(dǎo)出和提供關(guān)于所接收的反向散射信號(hào)的進(jìn)一步信息，諸如接收信號(hào)電平、接收信號(hào)的信號(hào)/噪聲比(snr)等。fosc實(shí)體可以例如包括下混頻器，其中接收信號(hào)fcw±fosc與載波fcw混頻，從而獲得振蕩頻率信號(hào)fosc。然后可以以合適的方式測(cè)量頻率foffset，例如用頻率計(jì)數(shù)法。fosc也可以直接從接收信號(hào)中檢測(cè)，例如通過(guò)確定fcw和fcw±fosc之間的頻移，頻移與fosc之間的振蕩頻率成比例?？梢允褂萌魏魏线m的信號(hào)電平檢測(cè)器來(lái)確定接收信號(hào)電平。信號(hào)電平信息已經(jīng)在許多商業(yè)rfid讀取器中可得。

在示例性實(shí)施例中，讀取器還可以設(shè)置有用于接收的傳感器值的溫度補(bǔ)償?shù)臏囟葌鞲衅髟?17，如將在下面的進(jìn)一步示例中所描述。

通信接口使得讀取器11能夠使用適當(dāng)?shù)倪B接和適當(dāng)?shù)膮f(xié)議(諸如opc(用于過(guò)程控制的ole(對(duì)象鏈接和嵌入))與諸如主計(jì)算機(jī)或軟件應(yīng)用43之類的上層系統(tǒng)通信。例如，讀取器可以使用諸如rs-228或usb串行連接之類的串行連接物理地連接到主計(jì)算機(jī)。作為另一示例，讀取器可以經(jīng)由有線或無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接到主計(jì)算機(jī)43或本地服務(wù)器，由此讀取器表現(xiàn)得像標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，并且不需要具體知曉硬件和系統(tǒng)配置。rfid讀取器可以支持多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，例如以太網(wǎng)、tcp/ip、udp/ip、http、lan、wlan等。主機(jī)43或服務(wù)器通常可以服務(wù)于兩個(gè)主要功能。第一，它從讀取器接收數(shù)據(jù)并且執(zhí)行諸如過(guò)濾和整理的數(shù)據(jù)處理。第二，它作為設(shè)備監(jiān)視器，確保讀取器正常、安全并依最新的指示運(yùn)行。rfid讀取器還可以包括電源44。電源44例如可以是連接到電力網(wǎng)絡(luò)的適當(dāng)?shù)腶c/dc適配器，或電池電源。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，讀取器11被布置為將傳感器標(biāo)簽響應(yīng)的傳感器調(diào)制頻率轉(zhuǎn)換為測(cè)量值。應(yīng)當(dāng)理解，所接收的fosc的信息或表示它的參數(shù)通常是不夠的，而控制部11可能需要關(guān)于所涉及的rfid傳感器的進(jìn)一步信息。通常，讀取器必須知道調(diào)制頻率和傳感器值之間的相關(guān)性?？刂撇?1可以使用調(diào)制頻率-傳感器值相關(guān)信息來(lái)導(dǎo)出感測(cè)量的實(shí)際值。讀取器可能進(jìn)一步需要關(guān)于例如所需的校準(zhǔn)操作、所需的計(jì)算、傳感器標(biāo)簽中可用的傳感器元件、詢問(wèn)每個(gè)傳感器元件所需的時(shí)間等的信息。用以將傳感器頻率調(diào)制響應(yīng)轉(zhuǎn)換為測(cè)量值的信息可以包括例如傳感器范圍、關(guān)于縮放的信息、測(cè)量單位、校準(zhǔn)信息、溫度補(bǔ)償信息等。如本文所使用的，任何組合中的所有這樣的信息被稱為頻率-傳感器值相關(guān)信息。

應(yīng)當(dāng)理解，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的自適應(yīng)讀取器可以用具有足夠計(jì)算能力的rfid讀取器來(lái)實(shí)現(xiàn)，如本文的示例實(shí)施例所示，或者可以利用連接到執(zhí)行至少部分所需計(jì)算的遠(yuǎn)程或本地計(jì)算設(shè)備(諸如pc)的rfid讀取器來(lái)實(shí)現(xiàn)。rfid可以向計(jì)算設(shè)備提供該計(jì)算設(shè)備可以調(diào)用的專用功能接口。例如，讀取器可以是“啞”設(shè)備，其提供rfid收發(fā)器特征，并且將調(diào)制頻率信息轉(zhuǎn)發(fā)到進(jìn)行到感測(cè)值的轉(zhuǎn)換的另一計(jì)算設(shè)備。到標(biāo)簽的所有命令和對(duì)來(lái)自標(biāo)簽的響應(yīng)的處理可以由其他計(jì)算設(shè)備處理。

調(diào)制頻率-傳感器值相關(guān)性的示例在圖3b和圖3c中示出。在圖3b所示的示例中，相關(guān)曲線+20℃代表當(dāng)標(biāo)稱調(diào)制頻率fosc是256khz時(shí)，在溫度+20℃(標(biāo)簽的工作溫度)時(shí)，以調(diào)制頻率fosc的函數(shù)表示壓力傳感器的壓力值(mbar)。針對(duì)溫度-40℃、-20℃、+40℃和+65℃示出了類似的相關(guān)曲線，以便展示頻率的可能的溫度依賴性。在所示的示例中，感測(cè)的壓力值被映射到在標(biāo)稱fosc256khz以上+2……+25khz的頻率范圍，即映射到258-281khz的范圍。還定義了所感測(cè)的主操作水平(壓力)在990mbar和1010mbar之間。在圖3c所示的示例中，當(dāng)標(biāo)稱調(diào)制頻率fosc為640khz時(shí)，相關(guān)曲線以調(diào)制頻率fosc的函數(shù)來(lái)表示氣體傳感器的壓力值(mbar)。在所示示例中，感測(cè)的壓力值被映射到在標(biāo)稱fosc640khz以上+22……+64khz的頻率范圍，即映射到663-704khz的范圍。還定義所感測(cè)的主操作水平(壓力)為約300mbar。在圖3d中示出了可以為具有兩個(gè)傳感器1和2的rfid傳感器標(biāo)簽提供或存儲(chǔ)的示例性傳感器配置信息或頻率-傳感器值相關(guān)性信息。傳感器1可以類似于具有圖3b所示的相關(guān)數(shù)據(jù)的傳感器，并且傳感器2可以類似于具有圖3c所示的相關(guān)數(shù)據(jù)的傳感器。應(yīng)當(dāng)理解，所示的傳感器參數(shù)和數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)僅是非限制性示例。

使用根據(jù)本發(fā)明某些方面的無(wú)源無(wú)線傳感器和可選地使用根據(jù)本發(fā)明某些方面的讀取器，無(wú)源無(wú)線傳感器的讀取距離可以增加到幾米，達(dá)到房間尺度。增加的讀取距離使得可以用同一個(gè)讀取器讀取多個(gè)無(wú)源無(wú)線傳感器(位于增大的讀取范圍內(nèi))。多個(gè)無(wú)線傳感器可以具有不同類型的感測(cè)元件、不同的讀取周期、不同的傳感器值格式/范圍、不同的溫度補(bǔ)償設(shè)置、不同的校準(zhǔn)設(shè)置、或其他傳感器專用的參數(shù)、特性或配置。在單個(gè)無(wú)源無(wú)線傳感器中還可以存在具有不同配置和參數(shù)的若干傳感器元件。盡管uhfrfid技術(shù)(例如標(biāo)準(zhǔn)的1類2代(class-1gen-2)抗沖突)例如已經(jīng)解決了涉及多個(gè)無(wú)線標(biāo)簽讀取的大多數(shù)問(wèn)題，但是仍需提供用于管理和讀取具有不同傳感器特性的多個(gè)無(wú)源無(wú)線傳感器的方法、規(guī)程和設(shè)置。

本發(fā)明的一個(gè)方面是用于管理和詢問(wèn)具有不同傳感器特性的多個(gè)無(wú)源無(wú)線傳感器的方法和裝置。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，頻率-傳感器值相關(guān)性信息可以存儲(chǔ)在rfid傳感器標(biāo)簽10的非易失性存儲(chǔ)器中。例如，頻率-傳感器值相關(guān)性信息可以存儲(chǔ)在rfid傳感器標(biāo)簽的存儲(chǔ)器中分配用于制造專有數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器位置中，例如存儲(chǔ)在iso18000-6c中定義的“制造商記錄塊”中。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，除了在rfid傳感器標(biāo)簽中的信息存儲(chǔ)之外或者代替在rfid傳感器標(biāo)簽中的信息存儲(chǔ)，頻率-傳感器值相關(guān)性信息可以存儲(chǔ)在除了rfid傳感器標(biāo)簽之外的位置中。圖5示出了在幾個(gè)不同位置上存儲(chǔ)頻率-傳感器值相關(guān)表的示例。例如，頻率-傳感器值相關(guān)性信息可以存儲(chǔ)在讀取器11、主機(jī)43中，在可以被許多讀取器使用的本地服務(wù)器上，和/或在遠(yuǎn)程服務(wù)器上，在可以被全球多個(gè)讀取器使用的云端中或因特網(wǎng)上。在一個(gè)實(shí)施例中，存儲(chǔ)在除rfid傳感器標(biāo)簽之外的位置中的相關(guān)性信息可以與諸如epc的rfid標(biāo)簽的唯一標(biāo)識(shí)符相關(guān)聯(lián)，使得可以區(qū)分每個(gè)單獨(dú)的rfid傳感器標(biāo)簽。在一個(gè)實(shí)施例中，存儲(chǔ)在除rfid傳感器標(biāo)簽之外的位置中的相關(guān)性信息可以與傳感器的類型相關(guān)聯(lián)。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，頻率-傳感器值相關(guān)性信息可以在讀取器的安裝和配置期間存儲(chǔ)在讀取器中。在識(shí)別出標(biāo)簽或識(shí)別出傳感器類型(例如，讀取標(biāo)簽epc)之前，頻率-傳感器值相關(guān)性信息可能不可用于rfid傳感器標(biāo)簽。在識(shí)別標(biāo)簽或傳感器類型之前，讀取器可能不具有關(guān)于特定rfid傳感器標(biāo)簽的頻率-傳感器值相關(guān)性的任何信息或任何準(zhǔn)確的信息。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，頻率-傳感器值相關(guān)性信息的拷貝可以在從rfid傳感器標(biāo)簽讀取了相關(guān)性信息時(shí)存儲(chǔ)在讀取器中。在識(shí)別標(biāo)簽(例如，讀取標(biāo)簽epc)之后，可以從rfid傳感器標(biāo)簽的存儲(chǔ)器讀取頻率-傳感器值相關(guān)性信息。在從標(biāo)簽讀取相關(guān)性信息之前，讀取器可能不具有關(guān)于特定rfid傳感器標(biāo)簽的頻率-傳感器值相關(guān)性的任何信息或任何準(zhǔn)確信息。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，讀取器11可以從除了rfid傳感器標(biāo)簽之外的位置(例如，從服務(wù)器、云端或互聯(lián)網(wǎng))獲取(retrieve)頻率-傳感器值相關(guān)性信息的副本。讀取器可以基于標(biāo)簽的唯一標(biāo)識(shí)符(例如標(biāo)簽epc)來(lái)獲取特定rfid傳感器標(biāo)簽的頻率-傳感器值相關(guān)性信息的副本。在實(shí)施例中，讀取器可以基于對(duì)讀取范圍中的rfid標(biāo)簽中的傳感器元件類型的了解來(lái)獲取頻率-傳感器值相關(guān)性信息的副本。在識(shí)別標(biāo)簽或傳感器的類型(例如，讀取標(biāo)簽epc)之前，頻率-傳感器值相關(guān)性信息可能不能用于特定的rfid傳感器標(biāo)簽，或者對(duì)于特定的rfid傳感器標(biāo)簽不可獲取。在識(shí)別標(biāo)簽或傳感器的類型之前，讀取器可不具有關(guān)于特定rfid傳感器標(biāo)簽的頻率-傳感器值相關(guān)性的任何信息或任何準(zhǔn)確信息。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，永久存儲(chǔ)在rfid傳感器標(biāo)簽中的頻率-傳感器值相關(guān)性信息可以從標(biāo)簽被采集(復(fù)制)到讀取器、主機(jī)43或服務(wù)器，使得當(dāng)特定rfid傳感器標(biāo)簽被重新盤存時(shí)，可能不需要從標(biāo)簽重新讀取該相關(guān)性信息。當(dāng)在系統(tǒng)中局部地或全局地首次盤存標(biāo)簽時(shí)，可以僅一次從標(biāo)簽讀取相關(guān)性信息并將其存儲(chǔ)在系統(tǒng)中。之后，在再次盤存中找到特定標(biāo)簽的讀取器可以從系統(tǒng)中的另一位置獲取該相關(guān)性信息。因此，減少了通過(guò)無(wú)線電接口傳送的信令和數(shù)據(jù)，這導(dǎo)致更快的操作和功率節(jié)省。此外，系統(tǒng)中的標(biāo)簽的支配和管理將被自動(dòng)化。

本發(fā)明的一個(gè)方面是用于控制和詢問(wèn)具有不同傳感器特性的多個(gè)無(wú)源無(wú)線傳感器的方法和裝置。在一般水平上，srfid讀取器握手方法被設(shè)計(jì)為提供根據(jù)本發(fā)明某些方面的srfid讀取器11和根據(jù)本發(fā)明某些方面的無(wú)源無(wú)線傳感器10的容易握手。每個(gè)無(wú)源無(wú)線srfid傳感器10可以具有例如如上所示的多個(gè)傳感器元件32?；旧希瑹o(wú)源srfid傳感器節(jié)點(diǎn)10僅僅是附接有傳感器元件的rfid標(biāo)簽。一旦一些智能被附加到握手，它們就變成“聰明”的設(shè)備。我們可以將大量信息存儲(chǔ)到設(shè)備中，而不是僅詢問(wèn)無(wú)源rfid傳感器和讀取“啞”傳感器值。該信息可以提供用于獲得實(shí)際測(cè)量值的方法。此外，我們可以使用不同的方法經(jīng)由測(cè)量來(lái)補(bǔ)償溫度問(wèn)題。

圖6中示出了讀取器11和三個(gè)無(wú)源無(wú)線傳感器10-1、10-2和10-3的示例設(shè)置。每個(gè)無(wú)源無(wú)線傳感器10-1、10-2和10-3可以具有一個(gè)或多個(gè)傳感器元件32。在示例性設(shè)置中，第一無(wú)源無(wú)線傳感器10-1包括壓力傳感器元件p和溫度傳感器元件t；第二無(wú)源無(wú)線傳感器10-2包括濕度傳感器元件h和溫度傳感器元件t；并且第三無(wú)源無(wú)線傳感器10-3僅包括單個(gè)傳感器元件，即質(zhì)量傳感器q。通常，溫度傳感器t可以用于補(bǔ)償各無(wú)線傳感器10中其他傳感器元件或諧振器的溫度依賴性，否則該溫度依賴性將會(huì)對(duì)測(cè)量造成歪曲。

標(biāo)簽10和讀取器11(也稱為詢問(wèn)器)之間的所有通信完全通過(guò)有時(shí)被稱為空中接口的無(wú)線鏈路發(fā)生。通過(guò)在兩個(gè)設(shè)備之間發(fā)送和接收的命令序列(稱為盤存周期)，rfid讀取器11可以識(shí)別諸如電子產(chǎn)品代碼(epc)之類的rfid標(biāo)簽的標(biāo)識(shí)符代碼。對(duì)于無(wú)源標(biāo)簽，基本思想是讀取器使用查詢命令啟動(dòng)盤存周期。查詢命令實(shí)質(zhì)上“喚醒”標(biāo)簽，標(biāo)簽用適當(dāng)?shù)男畔⑦M(jìn)行響應(yīng)。根據(jù)iso18000-6c標(biāo)準(zhǔn)(epc全球協(xié)議2代)，rfid標(biāo)簽被設(shè)計(jì)為以握手方式用預(yù)定響應(yīng)對(duì)預(yù)定命令進(jìn)行響應(yīng)，如圖6中大體所示。rfidq協(xié)議(標(biāo)準(zhǔn)的1類2代防沖突)協(xié)議被定義用于標(biāo)簽競(jìng)爭(zhēng)控制，例如控制標(biāo)簽對(duì)讀取器11作出響應(yīng)的時(shí)間和頻率。

一旦標(biāo)簽10進(jìn)入讀取器11的rf場(chǎng)，它就改變到就緒狀態(tài)并接受選擇命令。選擇命令被發(fā)送到所有標(biāo)簽，以通知每個(gè)標(biāo)簽是否要參與接下來(lái)的盤存處理。多個(gè)選擇命令可用于精確定義要作出響應(yīng)的標(biāo)簽。讀取器11和標(biāo)簽10之間的所有交換從一個(gè)或多個(gè)選擇命令開始。標(biāo)簽不響應(yīng)選擇命令?，F(xiàn)在，盤存組的命令可以用于啟動(dòng)單個(gè)化過(guò)程，其中每個(gè)單獨(dú)的標(biāo)簽被識(shí)別和處理。每個(gè)盤存周期從正在廣播的查詢命令開始-該命令傳遞q值(0到15)，每個(gè)標(biāo)簽10由q值生成范圍(0,2q-1)中的間隙(slot)計(jì)數(shù)器數(shù)字。大多數(shù)讀取器根據(jù)該場(chǎng)中標(biāo)簽的數(shù)量動(dòng)態(tài)地調(diào)整q值，從而增加潛在的讀取速率。如果標(biāo)簽生成間隙計(jì)數(shù)器值為零，則允許通過(guò)發(fā)送16位隨機(jī)數(shù)rn16來(lái)進(jìn)行回復(fù)并同時(shí)轉(zhuǎn)換到回復(fù)狀態(tài)。其他標(biāo)簽將狀態(tài)更改為仲裁并等待。如果來(lái)自標(biāo)簽10的rn16響應(yīng)被成功接收，則讀取器通過(guò)發(fā)送ack命令以及相同的16位隨機(jī)數(shù)來(lái)回復(fù)。此響應(yīng)現(xiàn)在允許標(biāo)簽10發(fā)送回其標(biāo)簽id、電子產(chǎn)品代碼(epc)、16位錯(cuò)誤校驗(yàn)crc16以及一些協(xié)議控制位pc數(shù)據(jù)，并將狀態(tài)改變?yōu)橐汛_認(rèn)。pc位提供存儲(chǔ)在標(biāo)簽中的epc的長(zhǎng)度，以及與編號(hào)系統(tǒng)及可選地與附加標(biāo)簽的對(duì)象的類型(應(yīng)用族標(biāo)識(shí)符(afi))有關(guān)的一些信息。

如果需要對(duì)標(biāo)簽10執(zhí)行進(jìn)一步的操作，并且標(biāo)簽10已經(jīng)返回其epc號(hào)并且處于已確認(rèn)狀態(tài)，則讀取器11發(fā)送訪問(wèn)(access)命令以將標(biāo)簽10轉(zhuǎn)變?yōu)殚_放(或安全)狀態(tài)，從而允許諸如讀取、寫入、鎖定和消除(kill)等操作。讀取操作用于從標(biāo)簽10的存儲(chǔ)器讀取單個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)塊。寫入操作用于將單個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)塊寫入標(biāo)簽10的存儲(chǔ)器。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，如果頻率相關(guān)性信息存儲(chǔ)在標(biāo)簽10中，并且頻率相關(guān)性信息尚未從標(biāo)簽10采集和/或尚未存儲(chǔ)在讀取器10中或網(wǎng)絡(luò)中的另一位置上(參見圖6)，則讀取器11可以使用訪問(wèn)命令(在圖7中的點(diǎn)a)查詢相關(guān)性信息。還可以進(jìn)行該附加訪問(wèn)以驗(yàn)證標(biāo)簽當(dāng)前正在使用多傳感器標(biāo)簽的哪個(gè)傳感器。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，如果頻率相關(guān)性信息沒有存儲(chǔ)在標(biāo)簽10中，而是存儲(chǔ)在讀取器中或在網(wǎng)絡(luò)中的另一個(gè)位置上，或者頻率相關(guān)性信息已經(jīng)從標(biāo)簽10中采集并且已經(jīng)存儲(chǔ)在讀取器中10或在網(wǎng)絡(luò)中的另一位置(參見圖6)，一旦已經(jīng)接收到(pc，epc，crc16)響應(yīng)(在圖7中的點(diǎn)b)，則讀取器11可以使用epc來(lái)獲得標(biāo)簽10的正確的相關(guān)性信息。因此，為此目的可能不需要訪問(wèn)命令或讀取標(biāo)簽存儲(chǔ)器。

iso18000-6c標(biāo)準(zhǔn)定義rfid標(biāo)簽應(yīng)支持40-640khz調(diào)制頻率范圍。該頻率在反向散射期間具有±2.5％的容差。調(diào)制頻率fosc的允許±2.5％變化可能對(duì)于傳輸傳感器值而言是過(guò)小的頻率范圍：傳感器值范圍應(yīng)映射到允許的頻率容差范圍內(nèi)的調(diào)制頻率，例如，傳感器讀數(shù)被調(diào)制到250khz±2.5％＝241.75-256.25khz。讀取器11可能不能以足夠的分辨率正確地檢測(cè)頻率并從而檢測(cè)傳感器值。例如，圖3b中所示的示例性調(diào)制頻率-傳感器值相關(guān)性將不在該允許的頻率容差范圍內(nèi)。

然而，在反向散射之前允許的基本頻率容差高得多。根據(jù)選定的鏈路頻率、即選擇的標(biāo)稱調(diào)制頻率，容差可以是：640khz為±15％，320khz為±10％，256khz為±10％，40khz為±4％。換句話說(shuō)，標(biāo)簽10被允許以具有較高容差的調(diào)制頻率來(lái)響應(yīng)rn16，讀取器11被鎖定到該調(diào)制頻率，并且標(biāo)簽調(diào)制頻率被允許在剩余會(huì)話期間從鎖定調(diào)制頻率僅變化±2.5％。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，在與傳感器標(biāo)簽11的一個(gè)會(huì)話期間，可以僅獲得調(diào)制頻率的一個(gè)值，從而獲得標(biāo)簽的當(dāng)前傳感器值。在讀取用于相同的感測(cè)元件或另一感測(cè)元件的新值之前，釋放與標(biāo)簽的會(huì)話，使得調(diào)制頻率可以改變以對(duì)應(yīng)于新的感測(cè)值。

例如，調(diào)制頻率以及由此標(biāo)簽的當(dāng)前傳感器值可以已經(jīng)在rfid讀取器的鎖定階段被讀取，例如從rn16回復(fù)(在圖7中的點(diǎn)c)，或者在頻率鎖定之后從接收到的(pc，epc，crc16)響應(yīng)(圖7中的點(diǎn)b)。調(diào)制頻率以及由此標(biāo)簽的當(dāng)前傳感器值也可以稍后在相同的會(huì)話期間進(jìn)行，例如，在圖7中的訪問(wèn)點(diǎn)a處，但是調(diào)制頻率和感測(cè)值是(應(yīng)當(dāng)是)不變的。傳感器值范圍被映射到允許的頻率容差范圍內(nèi)的調(diào)制頻率，例如，傳感器讀數(shù)被調(diào)制為250khz±10％＝225-275khz。圖3b中示出的示例性調(diào)制頻率-傳感器值相關(guān)性也將落在該允許的頻率容差范圍內(nèi)。

標(biāo)簽10可以是包括兩個(gè)或更多個(gè)傳感器的多傳感器標(biāo)簽。一個(gè)標(biāo)簽10中的多個(gè)傳感器可能需要額外的操作。當(dāng)讀取器11查詢多傳感器標(biāo)簽10時(shí)，其可能不知道多個(gè)傳感器中的哪一個(gè)正在調(diào)制標(biāo)簽的反向散射信號(hào)?？梢赃M(jìn)行附加訪問(wèn)(圖7中的點(diǎn)a)以驗(yàn)證標(biāo)簽當(dāng)前正在使用多傳感器標(biāo)簽的哪個(gè)傳感器。在一個(gè)實(shí)施例中，可以默認(rèn)，特定類型的傳感器(例如溫度補(bǔ)償傳感器或參考傳感器)總是第一個(gè)響應(yīng)的傳感器。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，讀取器11可以發(fā)送命令以激活多傳感器標(biāo)簽10中的特定傳感器。在實(shí)施例中，讀取器11可以使用查詢命令來(lái)激活多傳感器標(biāo)簽10中的特定傳感器。例如，iso18000-6c標(biāo)準(zhǔn)在查詢命令中提供附加位以用于激活帶有傳感器的標(biāo)簽。在本案中，可以使用這些位來(lái)激活標(biāo)簽10中的特定傳感器。只有2位可用，因此我們可以使用這種方法在標(biāo)簽10內(nèi)激活最多3個(gè)不同的傳感器。這種方法需要預(yù)先知曉哪個(gè)傳感器將由哪些位激活，例如，將預(yù)定的2位模式分配給各傳感器。該信息可以存儲(chǔ)在讀取器中或網(wǎng)絡(luò)的一些其它位置上，用于所有可用的傳感器標(biāo)簽。在實(shí)施例中，可以為特定類型的默認(rèn)傳感器(例如溫度補(bǔ)償傳感器或參考傳感器)保留預(yù)定的位模式。作為另一示例，iso18000-6c標(biāo)準(zhǔn)提供了應(yīng)對(duì)傳感器(handlesensor)，其可以攜帶任何用戶命令，例如，用于激活帶有傳感器的標(biāo)簽。

由于感測(cè)值的傳輸是基于標(biāo)簽到詢問(wèn)器調(diào)制頻率，所以在正常會(huì)話期間，由于允許用于調(diào)制的±2.5％的最大變化，我們不能改變調(diào)制頻率。因此，在同一會(huì)話期間改變標(biāo)簽10的傳感器并讀取標(biāo)簽的多個(gè)傳感器可能導(dǎo)致比所允許的更大的調(diào)制頻率變化。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，多傳感器標(biāo)簽10的傳感器在先前的讀出周期期間被改變，然后標(biāo)簽被釋放(會(huì)話結(jié)束)一段時(shí)間，以便用取決于新傳感器的新調(diào)制頻率fosc重新尋找。換句話說(shuō)，可以在利用當(dāng)前活動(dòng)的傳感器執(zhí)行的當(dāng)前盤存周期或查詢期間預(yù)先選擇用于下一盤存周期或查詢的新傳感器，如圖8a和圖8b所示的示例中所示。

更改傳感器或振蕩器的實(shí)際過(guò)程并不重要。來(lái)自讀取器11的激活或詢問(wèn)命令可以直接訪問(wèn)控制所需傳感器元件的選擇和激活的存儲(chǔ)器位置或寄存器，例如，圖2b和圖2c中所示的傳感器選擇器39的控制寄存器(例如，用寫入命令)。作為另一個(gè)示例，來(lái)自讀取器的命令可以命令rfid邏輯器26進(jìn)行必要的激活操作。例如，應(yīng)對(duì)傳感器命令可以用于命令標(biāo)簽10。標(biāo)簽10可以被配置為操作，使得下一次發(fā)生新的盤存時(shí)，新的傳感器成為振蕩器的一部分。例如，振蕩器的改變可以是立即的，這可能導(dǎo)致調(diào)制頻率的超過(guò)±2.5％的變化，并且因此允許讀取器丟棄會(huì)話。作為另一示例，傳感器的改變被推遲為在傳感器改變到就緒或仲裁狀態(tài)之后發(fā)生。

本發(fā)明的一個(gè)方面是傳感器測(cè)量的溫度補(bǔ)償，以便消除感測(cè)量的值中的溫度影響。在圖7的示例中，傳感器標(biāo)簽10-1和10-2設(shè)置有用于溫度補(bǔ)償目的的溫度傳感器t。溫度感測(cè)能力可以設(shè)有參考諧振器，例如圖2c和圖2d中所示的參考諧振器31-ref，和/或設(shè)有其相關(guān)聯(lián)的溫度傳感器。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，在具有集成溫度感測(cè)能力的傳感器標(biāo)簽的情況下，標(biāo)簽還可以設(shè)置有補(bǔ)償振蕩器的溫度依賴性的內(nèi)部溫度補(bǔ)償。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，在具有集成的溫度感測(cè)能力的傳感器標(biāo)簽(除了實(shí)際的傳感器元件例如壓力傳感器之外)的情況下，可以首先詢問(wèn)溫度值，因?yàn)樗糜谧x取器11中實(shí)際傳感器值的轉(zhuǎn)換。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，讀取器11可以包括用于溫度補(bǔ)償目的的溫度傳感器元件，例如圖4中所示的溫度傳感器417。讀取器11中的溫度感測(cè)替代在傳感器標(biāo)簽中實(shí)現(xiàn)溫度感測(cè)，導(dǎo)致傳感器標(biāo)簽的尺寸和成本的節(jié)省。它還使溫度補(bǔ)償可用于所有類型的傳感器標(biāo)簽。如果傳感器標(biāo)簽具有集成的溫度感測(cè)能力，則讀取器11可以忽略其自身的溫度測(cè)量，或者可以將溫度值與從傳感器標(biāo)簽詢問(wèn)的溫度值進(jìn)行比較，例如用以驗(yàn)證所詢問(wèn)的溫度值的有效性。

本發(fā)明的一個(gè)方面是讀取器11對(duì)傳感器標(biāo)簽10的校準(zhǔn)。讀取器11可以在例如從參考測(cè)量已知實(shí)際正確值的情況下，多次詢問(wèn)傳感器標(biāo)簽10中的傳感器元件32的測(cè)量值。在校準(zhǔn)期間可以改變實(shí)際測(cè)量量，使得對(duì)于幾個(gè)不同的測(cè)量來(lái)存儲(chǔ)測(cè)量值。可以確定詢問(wèn)值和已知實(shí)際值之間的相關(guān)性或誤差，并且可以定義校準(zhǔn)參數(shù)以校正詢問(wèn)值。校準(zhǔn)參數(shù)可以存儲(chǔ)在讀取器11內(nèi)和/或轉(zhuǎn)發(fā)到某個(gè)主機(jī)43或服務(wù)器。傳感器標(biāo)簽11的校準(zhǔn)可能總是需要借助于讀取器11。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，校準(zhǔn)信息也存儲(chǔ)在傳感器標(biāo)簽中。這允許傳感器標(biāo)簽從一個(gè)讀取器11的范圍漫游到另一個(gè)讀取器的范圍。校準(zhǔn)信息可以在新讀取器11的握手期間被查詢，并且新讀取器可以不需要重復(fù)已經(jīng)由先前讀取器執(zhí)行的校準(zhǔn)過(guò)程。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，傳感器標(biāo)簽10可以提供預(yù)處理的值作為傳感器值。例如，傳感器標(biāo)簽10可以提供在測(cè)量量中是否滿足特定標(biāo)準(zhǔn)的指示作為傳感器值。例如，具有氣體泄漏傳感器元件的傳感器標(biāo)簽可以僅給出所監(jiān)測(cè)的周圍氣體的開/關(guān)指示。這種開/關(guān)信號(hào)可以比具有精確測(cè)量值的信號(hào)達(dá)到更長(zhǎng)的距離。讀取器11可以在握手期間查詢或設(shè)置觸發(fā)標(biāo)準(zhǔn)或限制值。

對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是，本發(fā)明構(gòu)思可以以各種明顯的替代方式實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明及其實(shí)施例不限于上述示例，而是可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)變化。