專利名稱：電子識(shí)別標(biāo)簽及用于其的詢問(wèn)器的制作方法
背景技術(shù)：
在許多工業(yè)和商業(yè)分發(fā)環(huán)境中，需要快速確定特定產(chǎn)品或者包裝的信息，并且只需最少的用戶干預(yù)。例如，在生產(chǎn)環(huán)境中，從裝配階段直到將特定部件交付給用戶必須全程跟蹤部件。執(zhí)行這種跟蹤功能的技術(shù)也已經(jīng)從勞動(dòng)密集的人工處理發(fā)展為光學(xué)掃描(涉及掃描通用產(chǎn)品代碼(UPC)標(biāo)簽的條形碼閱讀器)，并且已經(jīng)發(fā)展到射頻識(shí)別(RFID)領(lǐng)域。
在光學(xué)掃描系統(tǒng)中，條形碼閱讀器生成低功率的激光信號(hào)，后者在一個(gè)包含UPC的紙標(biāo)簽上被反射。反射信號(hào)被轉(zhuǎn)換成可以由計(jì)算機(jī)解釋的數(shù)字信息。然而，在光學(xué)掃描系統(tǒng)中，通過(guò)低功率激光信號(hào)及其反射的光學(xué)系統(tǒng)會(huì)變的很臟，因此需要頻繁的維護(hù)。而且，只有條形碼在條形碼閱讀器視線范圍內(nèi)時(shí)，UPC標(biāo)簽才可以被讀出，因而需要將標(biāo)簽粘貼在包裝的外表面。這些因素增加了光學(xué)條形碼掃描系統(tǒng)的成本，并限制了他們?cè)诠I(yè)和商業(yè)環(huán)境中被認(rèn)可。
在RFID系統(tǒng)中，被動(dòng)應(yīng)答器接收詢問(wèn)器單元產(chǎn)生的能量。存在從詢問(wèn)器單元接收的能量時(shí)，該應(yīng)答器作出響應(yīng)，產(chǎn)生一條消息。然而，這些系統(tǒng)需要在被動(dòng)應(yīng)答器中嵌入復(fù)雜的電路，因此增加了成本，進(jìn)而限制了對(duì)RFID系統(tǒng)的認(rèn)可。


圖1的框圖示出了依照本發(fā)明實(shí)施例的電子識(shí)別標(biāo)簽的基本單元以及同該電子識(shí)別標(biāo)簽單元一起工作的詢問(wèn)器。
圖2是依照本發(fā)明實(shí)施例的電子識(shí)別標(biāo)簽單元的電路圖。
圖3的波形圖表示了依照本發(fā)明實(shí)施例，耦合到圖1的詢問(wèn)器的磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置的輸入阻抗。
圖4a是電子識(shí)別標(biāo)簽的框圖，它包括按照本發(fā)明實(shí)施例的兩個(gè)電子識(shí)別標(biāo)簽單元。
圖4b的一對(duì)波形的圖表示了依照本發(fā)明實(shí)施例，由圖4a詢問(wèn)器的阻抗傳感器所讀出的作為時(shí)間函數(shù)的輸入阻抗。
圖5是依照本發(fā)明另一實(shí)施例的電子識(shí)別標(biāo)簽單元。
圖6是依照本發(fā)明另一實(shí)施例的電子識(shí)別標(biāo)簽單元的框圖。
圖7a是依照本發(fā)明另一實(shí)施例的電子識(shí)別標(biāo)簽的框圖。
圖7b的一對(duì)波形的圖表示了依照本發(fā)明另一實(shí)施例，由圖7a詢問(wèn)器的阻抗傳感器所讀出的作為時(shí)間函數(shù)的輸入阻抗。
圖8是依照本發(fā)明實(shí)施例，將信息從電子識(shí)別標(biāo)簽傳遞給詢問(wèn)器的方法的流程圖。
圖9是依照本發(fā)明實(shí)施例，查詢電子識(shí)別標(biāo)簽的方法的流程圖。
圖10是依照本發(fā)明另一實(shí)施例，將信息由電子識(shí)別標(biāo)簽傳遞給詢問(wèn)器的方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
圖1是依照本發(fā)明實(shí)施例的電子識(shí)別標(biāo)簽的基本單元以及同該電子識(shí)別標(biāo)簽單元一起工作的詢問(wèn)器的框圖。在圖1中，詢問(wèn)器100的信號(hào)發(fā)生器120以第一頻率產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)，該信號(hào)被耦合到場(chǎng)生成設(shè)備140。在圖1的實(shí)施例中，信號(hào)發(fā)生器120生成一個(gè)10-20MHz范圍內(nèi)的信號(hào)，盡管根據(jù)應(yīng)用的特殊需要也不阻止使用低于10MHz或者高于20MHz的頻率。在一個(gè)實(shí)施例中，與當(dāng)前的RFID系統(tǒng)一致，信號(hào)發(fā)生器120產(chǎn)生一個(gè)13.56MHz附近的信號(hào)。
在圖1的實(shí)施例中，場(chǎng)生成設(shè)備140是一個(gè)磁場(chǎng)發(fā)生器，它包括一個(gè)或多個(gè)的電感器或者其它電感設(shè)備。場(chǎng)生成設(shè)備140還可以表示任何類型的場(chǎng)生成設(shè)備，它在由信號(hào)發(fā)生器120所產(chǎn)生的頻率處產(chǎn)生時(shí)變的磁場(chǎng)。在圖1中，場(chǎng)生成設(shè)備140被放置在電子識(shí)別標(biāo)簽單元105外部距離該單元耦合距離“D”處。耦合距離“D”在2到20厘米之間，但本發(fā)明其它實(shí)施例可以使用超出此范圍的耦合距離。
電子識(shí)別標(biāo)簽單元105包括諧振電路150、整流器160、能量存儲(chǔ)設(shè)備170、開關(guān)設(shè)備180和181以及電路元件190。在圖1的實(shí)施例中，當(dāng)場(chǎng)生成設(shè)備140以諧振電路150的諧振頻率或者基本接近的頻率產(chǎn)生信號(hào)時(shí)，一定數(shù)量的能量被無(wú)線耦合并存儲(chǔ)在諧振電路150中。耦合到諧振電路150中的能量的數(shù)量取決于耦合距離(D)、諧振電路150的品質(zhì)因數(shù)(Q)以及由場(chǎng)生成設(shè)備140所產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度。
隨著諧振電路150的諧振，將能量傳遞通過(guò)整流器160并且進(jìn)入能量存儲(chǔ)設(shè)備170。當(dāng)能量存儲(chǔ)設(shè)備170已經(jīng)存儲(chǔ)了預(yù)定量的耦合能量時(shí)，開關(guān)設(shè)備180被激活，由此將電路元件190耦合到諧振電路150。在圖1的實(shí)施例中，電路元件190是一個(gè)電阻器，它顯著地影響諧振電路150的品質(zhì)因數(shù)(Q)。由于諧振電路150的品質(zhì)因數(shù)受到影響，因此阻抗傳感器130感知到諧振電路150存儲(chǔ)從場(chǎng)生成設(shè)備140中無(wú)線接收到的能量的能力變化。
由于開關(guān)設(shè)備180將電路元件190接入到諧振電路150，開關(guān)設(shè)備181的功能是將存儲(chǔ)在能量存儲(chǔ)設(shè)備170中的能量基本釋放掉。當(dāng)存儲(chǔ)在能量存儲(chǔ)設(shè)備170中的能量已經(jīng)被基本釋放后，開關(guān)設(shè)備180恢復(fù)到它的前一狀態(tài)，由此將電路元件190從諧振電路150斷開。開關(guān)設(shè)備181也恢復(fù)到斷開狀態(tài)，由此將能量存儲(chǔ)設(shè)備170和地?cái)嚅_。
由于電路元件190被從諧振電路150中斷開，諧振電路返回到先前更高品質(zhì)因數(shù)的狀態(tài)，在該狀態(tài)諧振電路能夠無(wú)線接收來(lái)自場(chǎng)生成設(shè)備140的能量。諧振電路150的品質(zhì)因數(shù)變化被詢問(wèn)器100的阻抗傳感器130檢測(cè)到。通過(guò)阻抗傳感器130，處理器110能夠確定電路元件190連接到諧振電路150上以及從諧振電路150斷開的周期。
開關(guān)設(shè)備180可以使用一個(gè)或者多個(gè)晶體管，它們響應(yīng)出現(xiàn)在能量存儲(chǔ)設(shè)備170輸出端的特定電壓。因而，舉例來(lái)說(shuō)，如果能量存儲(chǔ)設(shè)備170在從諧振電路150獲得很少的能量之后就能夠產(chǎn)生一個(gè)顯著電壓，則開關(guān)設(shè)備180會(huì)更頻繁地將電路元件190連接到諧振電路150以及從諧振電路150斷開。如果能量存儲(chǔ)設(shè)備170需要更長(zhǎng)的時(shí)間周期才能產(chǎn)生顯著電壓，則開關(guān)設(shè)備180會(huì)減少將電路元件190連接到諧振電路150以及從諧振電路150斷開的頻率。
因此，在圖1的實(shí)施例中，諧振電路150的品質(zhì)因數(shù)在單位時(shí)間內(nèi)的改變次數(shù)受能量存儲(chǔ)設(shè)備170容量的影響。在此實(shí)施例中，由于諧振電路150的品質(zhì)因數(shù)在單位時(shí)間內(nèi)的這些改變被阻抗傳感器130檢測(cè)到并且被處理器110處理，因此這些改變將有關(guān)電子識(shí)別標(biāo)簽單元105的信息傳遞到詢問(wèn)器100。
在圖1的該實(shí)施例中，處理器110只需要擁有把場(chǎng)生成設(shè)備140的輸入阻抗的改變計(jì)數(shù)為時(shí)間函數(shù)的能力。在本發(fā)明的其它實(shí)施例中(如圖4a中的實(shí)施例)，處理器110需要對(duì)于從第一阻抗傳感器接收到的單位時(shí)間的改變次數(shù)和從第二阻抗傳感器接收到的改變次數(shù)進(jìn)行比較。在圖4a的該實(shí)施例中，從第一阻抗傳感器接收到的單位時(shí)間內(nèi)的改變提供了一個(gè)數(shù)據(jù)框架，在該數(shù)據(jù)框架中可以測(cè)量第二阻抗傳感器在單位時(shí)間內(nèi)的改變。在本發(fā)明的其它實(shí)施例中(例如圖7a的實(shí)施例)處理器110需要使用從第一電子識(shí)別標(biāo)簽單元接收的定時(shí)和時(shí)鐘信息來(lái)解碼一連串的二進(jìn)制數(shù)字，該數(shù)字是通過(guò)從第二電子識(shí)別標(biāo)簽單元接收的輸入阻抗的改變而被傳遞的。
圖1的諧振電路150可以是任意的并聯(lián)或者串聯(lián)諧振電路，其中利用來(lái)自諸如場(chǎng)生成設(shè)備140的無(wú)線耦合設(shè)備的相對(duì)小的周期激勵(lì)，就能夠在該電路中獲得大的電流和/或電壓幅度。該激勵(lì)的周期可以和該電路的固有頻率相同或者基本相同。因而，使用串聯(lián)或者并聯(lián)的諧振就能夠?qū)崿F(xiàn)諧振電路150，該諧振電路包括至少一個(gè)集總元件電容器和至少一個(gè)被適當(dāng)連接的電感器來(lái)產(chǎn)生大電流和/或電壓幅度。在其它實(shí)施例中，諧振電路150可以只包括單個(gè)電感器，該電感器中包括了足以產(chǎn)生期望頻率的諧振的寄生電容。本發(fā)明的其它實(shí)施例會(huì)包括諸如微波或者毫米波微波傳輸帶和帶狀線電路的諧振結(jié)構(gòu)，在該電路中傳輸線的打開和短接部分起到諧振電路的作用。
圖2是依照本發(fā)明實(shí)施例的電子識(shí)別標(biāo)簽的電路圖。在圖2中，電感器205和電容器210構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，該電路在預(yù)定頻率處從諸如圖1的場(chǎng)生成設(shè)備140的外部源無(wú)線接收能量。隨著諧振電路吸收能量，一部分能量通過(guò)整流器160、通過(guò)電阻器235耦合到一個(gè)或者多個(gè)電容器250上。隨著能量存儲(chǔ)在電容器250上，電容器的平行板上的電壓升高。當(dāng)電壓升高超過(guò)一預(yù)定電平之后，晶體管215轉(zhuǎn)換到激活狀態(tài)(“導(dǎo)通”)，因而，將電阻器220耦合到由電感器205和電容器220所構(gòu)成的諧振電路上。當(dāng)晶體管215激活時(shí)，通過(guò)電阻器230傳遞到晶體管240的電流使晶體管240轉(zhuǎn)換到激活狀態(tài)，由此提供導(dǎo)通路徑，以便基本上或者至少部分地耗散存儲(chǔ)在電容器250上的能量。電阻器245限制電容器250的放電速度。當(dāng)電容器250已經(jīng)被完全放電之后，電容器215返回到不活躍(“斷開”)狀態(tài)，由此將電阻器220從電感器205和電容器210形成的諧振電路斷開。該諧振電路然后開始接收和存儲(chǔ)與該諧振電路的高品質(zhì)因數(shù)狀態(tài)相當(dāng)?shù)哪芰俊?br> 圖2多個(gè)電容器250，用于存儲(chǔ)來(lái)自由電感器205和電容器210所形成的諧振電路的能量。當(dāng)單個(gè)電容器250的值很小，或者當(dāng)只有很少的電容器250時(shí)，在電容器250上只需要出現(xiàn)很小的能量就可以獲得足以激活晶體管215的電壓，并接下來(lái)將電阻器220耦合到諧振電路。相反地，當(dāng)單個(gè)電容器250的值比較大，或者有數(shù)目較多的電容器250時(shí)，需要比較多的能量才可以獲得足以激活晶體管215的電壓，并接下來(lái)將電阻器220耦合到諧振電路。因而，電容器250的總值可以用來(lái)控制單位時(shí)間內(nèi)電阻器220耦合到由電感器205和電容器210構(gòu)成的諧振電路或者從該諧振電路斷開的速度?？梢哉J(rèn)為當(dāng)總的電容值很小時(shí)，可以快速充放電，而較大的值會(huì)比較慢的充放電。
圖2還示出了晶體管215和240作為雙極性結(jié)式晶體管。然而，本發(fā)明的其它實(shí)施方式可以采用各種類型的開關(guān)設(shè)備，諸如結(jié)式和金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管、絕緣結(jié)式晶體管等等。進(jìn)而，盡管圖2將整流器160示為橋式整流器，也可以采用其它將交變電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為直流電流信號(hào)的整流器的布局。
在和圖2的實(shí)施例有關(guān)的一個(gè)實(shí)施例中，期望電阻器220只提供很小的電阻量。實(shí)際上，本發(fā)明的替換實(shí)施例使用小如連接到地的導(dǎo)電跡線就可以獲得這一小電阻。這一小電阻量然后可以用于在該諧振電路的整個(gè)品質(zhì)因數(shù)上提供最顯著的改變，因而使諸如圖1的詢問(wèn)器100的詢問(wèn)器來(lái)感知諧振電路能量吸收中的大的改變。因而，在此處所述的實(shí)施例環(huán)境中，將連接到諧振電路或者從諧振電路斷開的“電阻器”的廣義定義設(shè)想為包含導(dǎo)電跡線在內(nèi)，作為該跡線長(zhǎng)度和截面積的函數(shù)，跡線提供了很小的電阻。
目前為止，對(duì)于圖1和圖2的描述還沒有提到從場(chǎng)生成設(shè)備(140)中耦合到電子識(shí)別標(biāo)簽單元(105，200)的單位時(shí)間內(nèi)的能量的量，和分隔場(chǎng)生成設(shè)備與電子識(shí)別標(biāo)簽單元的距離“D”(圖1)之間的關(guān)系。如下所述，由在同場(chǎng)生成設(shè)備相距“D”處的諧振電路所接收的能量會(huì)影響單位時(shí)間內(nèi)諧振電路的品質(zhì)因數(shù)中發(fā)生改變的速度。
圖3的波形圖表示依照本發(fā)明實(shí)施例耦合到圖1的詢問(wèn)器的場(chǎng)生成設(shè)備(140)的輸入阻抗。在圖3中，波形330表示場(chǎng)生成設(shè)備140的輸入阻抗變化。波形330的高和低值反應(yīng)了耦合到場(chǎng)生成設(shè)備的該諧振電路的品質(zhì)因數(shù)的改變。
隨著圖1中的耦合距離“D”增加，或者如果從場(chǎng)生成設(shè)備140中發(fā)出的場(chǎng)強(qiáng)度下降，由于單位時(shí)間內(nèi)耦合到圖1和2的諧振電路中的能量更少了，因此有望提高周期“P”。通過(guò)將較少的能量耦合到諧振電路中，相應(yīng)較少的能量也被耦合到相關(guān)的能量存儲(chǔ)設(shè)備。這依次延長(zhǎng)了相關(guān)的能量存儲(chǔ)設(shè)備存儲(chǔ)足夠能量來(lái)激活開關(guān)設(shè)備將電路元件(例如電阻器220)耦合到諧振電路所需要的時(shí)間。
以相似的方式，如果圖1的距離“D”下降，或者場(chǎng)生成設(shè)備產(chǎn)生更強(qiáng)的場(chǎng)，由于單位時(shí)間內(nèi)耦合到圖1和圖2的諧振電路中的能量更大了，因此希望減小周期“P”。通過(guò)將更多的能量耦合到諧振電路中，相應(yīng)較大的能量被耦合到相關(guān)能量存儲(chǔ)設(shè)備。這依次降低了相關(guān)的能量存儲(chǔ)設(shè)備存儲(chǔ)足夠能量來(lái)激活開關(guān)設(shè)備將電路元件耦合到諧振電路所需的時(shí)間。
盡管圖3示出的波形圖具有非常規(guī)則的高和低狀態(tài)，中間由陡峭的轉(zhuǎn)換分開，但是應(yīng)當(dāng)理解，在實(shí)踐中該波形和此處所討論的其它波形并不是性能良好的。
圖4a是一電子識(shí)別標(biāo)簽的框圖，它包括依照本發(fā)明實(shí)施例的兩個(gè)電子識(shí)別標(biāo)簽單元。在圖4a中，電子識(shí)別標(biāo)簽400至少包括兩個(gè)圖2中所示的電子識(shí)別標(biāo)簽單元。場(chǎng)生成設(shè)備140和141將能量通過(guò)耦合距離D1和D2分別耦合到第一諧振電路410和第二諧振電路420。
詢問(wèn)器101的場(chǎng)生成設(shè)備140和141被分別耦合到信號(hào)發(fā)生器120和121。由信號(hào)發(fā)生器120和121所生成的頻率被充分地隔開，以使場(chǎng)生成設(shè)備和相鄰諧振電路之間的交叉耦合最小。阻抗傳感器130和131感知相應(yīng)于場(chǎng)生成設(shè)備140和141之一的輸入阻抗，并將這些阻抗報(bào)告給處理器110。
電子信息標(biāo)簽402的能量存儲(chǔ)設(shè)備430存儲(chǔ)從諧振電路410耦合的一定數(shù)量的能量。響應(yīng)于被存儲(chǔ)在能量存儲(chǔ)設(shè)備430中預(yù)定量的能量，開關(guān)設(shè)備420將電阻器415耦合到第一阻抗電路410或者與之?dāng)嚅_。能量存儲(chǔ)設(shè)備430的一個(gè)輸出也被耦合到開關(guān)設(shè)備422，其作用是至少部分地將能量從存儲(chǔ)設(shè)備通過(guò)電阻器417釋放。將電阻器415耦合到第一諧振電路410中，以一種可以被感知為場(chǎng)生成設(shè)備140的輸入阻抗的改變的方式，降低諧振電路的品質(zhì)因數(shù)。阻抗傳感器130感知輸入阻抗中的這一改變，并將該信息傳遞到處理器110。
以相似方式，第二諧振電路440接收從場(chǎng)生成設(shè)備141耦合而來(lái)的能量。通過(guò)能量存儲(chǔ)設(shè)備460存儲(chǔ)一定數(shù)量的耦合能量。當(dāng)預(yù)定量的能量已被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)設(shè)備460中時(shí)，開關(guān)設(shè)備450被激活以便將電阻器445耦合到第二阻抗電路440中。當(dāng)?shù)诙娮杵?45被耦合到第二諧振電路440時(shí)，開關(guān)設(shè)備452通過(guò)電阻器447將能量存儲(chǔ)設(shè)備460放電。將電阻器445耦合到第二諧振電路中440中，以一種可以被感知為場(chǎng)生成設(shè)備141的輸入阻抗改變的方式，降低第二諧振電路的品質(zhì)因數(shù)。阻抗傳感器131感知該輸入阻抗的改變，并將該信息傳遞給處理器110。
在圖4a的實(shí)施例中，考慮能量存儲(chǔ)設(shè)備430比能量存儲(chǔ)設(shè)備460的容量更小，進(jìn)而，距離D1和D2被視為大致相等并且場(chǎng)生成設(shè)備140和141生成大致相等的場(chǎng)強(qiáng)，即單位時(shí)間內(nèi)耦合到第一和第二諧振電路的能量基本相同。在此環(huán)境下，電阻器415耦合到第一諧振電路410并與之?dāng)嚅_，比電阻器445耦合到第二諧振電路440并與之?dāng)嚅_更為頻繁。因而，舉例來(lái)說(shuō)，假設(shè)能量存儲(chǔ)設(shè)備430的容量?jī)H為能量存儲(chǔ)設(shè)備460的1/10并且第一和第二諧振電路410和440在單位時(shí)間內(nèi)接收大致相等的能量，阻抗傳感器130測(cè)量到第一諧振電路410的品質(zhì)因數(shù)的改變是阻抗傳感器131測(cè)量的第二諧振電路440的品質(zhì)因數(shù)的改變的10倍。處理器然后比較場(chǎng)生成設(shè)備140的輸入阻抗改變和場(chǎng)生成設(shè)備141的輸入阻抗改變。通過(guò)比較，場(chǎng)生成設(shè)備140的輸入阻抗改變被用于構(gòu)建數(shù)據(jù)框架，在該數(shù)據(jù)框架中可以測(cè)量場(chǎng)生成設(shè)備141的輸入阻抗改變。
圖4b的一對(duì)波形圖表示依照本發(fā)明實(shí)施例由圖4a的詢問(wèn)器的阻抗傳感器所讀出的作為時(shí)間函數(shù)的輸入阻抗。在圖4b中，波形480表示作為時(shí)間函數(shù)快速發(fā)生的輸入阻抗改變。圖4b還包括波形481，它示出了作為時(shí)間函數(shù)比較慢地發(fā)生的輸入阻抗改變。因而，波形480可以表示圖4a的場(chǎng)生成設(shè)備140的輸入阻抗改變，而波形481表示圖4a的場(chǎng)生成設(shè)備141的輸入阻抗改變。從圖4b中可以看出，波形481包括開始標(biāo)記482和結(jié)束標(biāo)記483，它們傳遞可以被用作數(shù)據(jù)框架的定時(shí)信息，并在該數(shù)據(jù)框架中計(jì)數(shù)輸入阻抗改變的次數(shù)。
如圖4a所示，使用兩個(gè)或者多個(gè)電子識(shí)別標(biāo)簽單元，允許詢問(wèn)器101從電子識(shí)別標(biāo)簽420接收信息，而不管場(chǎng)生成設(shè)備140和141與標(biāo)簽之間的距離(D1和D2)。如前所述，當(dāng)場(chǎng)生成設(shè)備和電子識(shí)別標(biāo)簽單元之間的距離增加時(shí)，諧振電路的品質(zhì)因數(shù)由“高”到“低”并返回到“高”所需的周期也會(huì)增加。從而通過(guò)使用允許詢問(wèn)器構(gòu)建數(shù)據(jù)框架而提供定時(shí)信息的電子識(shí)別標(biāo)簽，便能相對(duì)于所構(gòu)建的數(shù)據(jù)框架測(cè)定來(lái)自第二電子識(shí)別標(biāo)簽的數(shù)據(jù)。
在圖4a和4b中，只示出了兩個(gè)電子識(shí)別標(biāo)簽單元。然而，通過(guò)噴墨打印設(shè)備使用電活化墨水在紙上或者在塑料襯底上打印，可以以比較低廉的成本在電子識(shí)別標(biāo)簽420上放置大量的單元。此外，盡管圖4b的波形480只示出了在波形481的數(shù)據(jù)框架中的少量“脈沖”，但是也不禁止在數(shù)據(jù)框架中產(chǎn)生許多打的，數(shù)百的，或者1000，或者更多的脈沖。
如上所述，具有多個(gè)單元的電子識(shí)別標(biāo)簽可以使用噴墨打印技術(shù)制造。在制造這樣的標(biāo)簽時(shí)，可以將標(biāo)準(zhǔn)數(shù)目的電容器250打印在紙或者塑料襯底上。然而，在這種標(biāo)準(zhǔn)配置中，只有很少的電容器250在最初被耦合到整流器160上，或者根本沒有電容器250在最初耦合。隨后單獨(dú)修改每個(gè)電子標(biāo)簽以便將特定數(shù)目的電容器250耦合到整流器，同樣也是使用電活化墨水的噴墨打印在導(dǎo)電跡線之間建立適當(dāng)連接。在備選實(shí)施例中，在電子識(shí)別標(biāo)簽的制造過(guò)程中，所有的電容器250都在最初連接到整流器160上。該標(biāo)簽隨后可被單獨(dú)改變，以按照特定應(yīng)用的需要提供適當(dāng)數(shù)目的連接。
圖5是依照本發(fā)明另一實(shí)施例的電子識(shí)別標(biāo)簽單元。在圖5中，電感器205和電容器210構(gòu)成并聯(lián)諧振電路。耦合到該諧振電路的能量通過(guò)整流器160耦合到電容器526上。當(dāng)電容器526上的電壓達(dá)到適當(dāng)值時(shí)，根據(jù)非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器的操作，晶體管516和518交替在激活和停止?fàn)顟B(tài)之間切換。在圖5的電路中，與每個(gè)晶體管相關(guān)的激活和停止?fàn)顟B(tài)的持續(xù)時(shí)間受與另一個(gè)晶體管相關(guān)的電容器和電阻器的RC時(shí)間常數(shù)的影響。因而，在本實(shí)施例中，晶體管516切換到一個(gè)激活狀態(tài)的持續(xù)時(shí)間受電阻器510和電容器524的RC時(shí)間常數(shù)影響。當(dāng)晶體管516在“導(dǎo)通”狀態(tài)，晶體管514也在“導(dǎo)通”狀態(tài)(通過(guò)電阻器504)并且電阻器502被耦合到電感器205和210的諧振電路上或者與之?dāng)嚅_。晶體管被切換到“斷開”狀態(tài)，其持續(xù)時(shí)間受電阻器522和電容器508的時(shí)間常數(shù)影響。電阻器506和512分別為晶體管516和518提供了電流限制。進(jìn)而，電阻器502只具有很小的電阻，如使用接地的單個(gè)導(dǎo)電跡線所獲得的電阻。
因而，在圖5的電路中，電阻器502被耦合到諧振電路或者與之?dāng)嚅_的周期受電容器522和524的能量存儲(chǔ)容量的控制。通過(guò)控制這些電容器的值，影響了單位時(shí)間內(nèi)能量被存儲(chǔ)和釋放的速率，圖5的電子識(shí)別標(biāo)簽單元可以將有關(guān)該單元的信息傳遞給詢問(wèn)器100。在某些應(yīng)用中，這樣提供的電路比圖2的電路更可靠。
圖6是依照本發(fā)明另一實(shí)施例的電子識(shí)別標(biāo)簽單元的框圖。在圖6的實(shí)施例中，開關(guān)設(shè)備(520)可以是如圖2的晶體管215那樣的晶體管，它將電阻器517耦合到串聯(lián)諧振電路，以影響由電感器210和電容器205所構(gòu)成的串聯(lián)諧振電路的品質(zhì)因數(shù)。能量存儲(chǔ)元件430，開關(guān)設(shè)備422以及電阻器417所執(zhí)行的功能和前述本發(fā)明的實(shí)施例中所執(zhí)行的功能類型。
在前述的本發(fā)明實(shí)施例中，電阻器或者其它電路元件被連接到第一和/或第二諧振電路中，和與之?dāng)嚅_，以提供該諧振電路的接地電流路徑，因而影響該諧振電路的品質(zhì)因數(shù)。然而，本發(fā)明的其它實(shí)施例可以采用開關(guān)設(shè)備，該開關(guān)可以斷開諧振電路元件之間的連接，因而停止諧振電路的電抗設(shè)備之間的電流。
圖7a是依照本發(fā)明另一實(shí)施例的電子識(shí)別標(biāo)簽(602)的框圖。在圖7a中，場(chǎng)生成設(shè)備140和141被分別放置在第一諧振電路410和第二諧振電路440的耦合距離之內(nèi)。詢問(wèn)器605與場(chǎng)生成設(shè)備140以及142耦合，并且執(zhí)行的許多功能和圖4a的詢問(wèn)器101所執(zhí)行的功能相似。第一諧振電路410、整流器160、能量存儲(chǔ)設(shè)備430、開關(guān)設(shè)備420、開關(guān)設(shè)備422以及電阻器415和電阻器417作用方式與參考圖4a所述的它們的作用相似。
圖7a還包括第二諧振電路440、附加整流器160、能量存儲(chǔ)設(shè)備630、開關(guān)設(shè)備620以及存儲(chǔ)器設(shè)備640。由于能量被耦合到第一諧振電路410中，能量存儲(chǔ)設(shè)備430的一個(gè)輸出被傳遞到存儲(chǔ)器設(shè)備640。如前面在圖4a的描述中所提到的，如連接到第一諧振電路410的單元那樣的第一電子識(shí)別標(biāo)簽單元可以被用于產(chǎn)生定時(shí)信息。然而，在圖7a的實(shí)施例中，能量存儲(chǔ)設(shè)備430的時(shí)變輸出也被用作存儲(chǔ)器設(shè)備640的時(shí)鐘輸入。因而，將電阻器415連接到第一諧振電路410中，和將其斷開的周期(源于能量存儲(chǔ)設(shè)備430的周期性充電和放電)也被用作時(shí)鐘輸入，來(lái)控制存儲(chǔ)器設(shè)備640的工作。
在圖7a的實(shí)施例中，存儲(chǔ)器設(shè)備640表示一個(gè)串行存儲(chǔ)器設(shè)備、狀態(tài)機(jī)、或者其他邏輯設(shè)備(或者一組設(shè)備)，它輸出一個(gè)預(yù)定的或者唯一的二進(jìn)制數(shù)字代碼。該編碼輸出被輸入到開關(guān)設(shè)備620中，后者將電阻器445連接到第二諧振電路440以及使其斷開連接。圖7b中示出了由詢問(wèn)器605的阻抗傳感器605所感知的表示時(shí)鐘輸入的波形，它也是存儲(chǔ)器設(shè)備640的輸出。
在圖7b中，波形681表示場(chǎng)生成設(shè)備140的時(shí)變輸入阻抗。波形680表示場(chǎng)生成設(shè)備141的時(shí)變輸入阻抗，并且定時(shí)在波形681的上升沿上。由圖中可見，波形681被用作參考時(shí)鐘，它確定存儲(chǔ)器設(shè)備640的數(shù)字輸出連接以及斷開的周期。
盡管在圖7a或者7b中沒有示出，存儲(chǔ)器設(shè)備640可以包括一個(gè)分頻器電路，它分頻從開關(guān)設(shè)備420輸入的參考時(shí)鐘，以根據(jù)波形681的周期提供波形680的周期中的一個(gè)比例。作為2分頻電路的一個(gè)例子，波形681對(duì)于波形680所提供的每個(gè)二進(jìn)制數(shù)字包括兩個(gè)連接和斷開連接周期。對(duì)于4分頻電路，波形681對(duì)于波形680所提供的每個(gè)二進(jìn)制數(shù)字包括四個(gè)連接和斷開連接周期。
圖8的流程圖表示依照本發(fā)明實(shí)施例將信息從電子識(shí)別標(biāo)簽傳遞到詢問(wèn)器所用的方法。圖4a的設(shè)備適于執(zhí)行圖8的方法。圖8的方法以步驟700開始，在該步驟中詢問(wèn)器激發(fā)該電子識(shí)別標(biāo)簽外部的一個(gè)場(chǎng)生成設(shè)備。然后該方法繼續(xù)到步驟705，在此步驟來(lái)自由詢問(wèn)器所產(chǎn)生的外部場(chǎng)的能量被耦合到電子識(shí)別標(biāo)簽中的諧振電路上。在步驟710，電子識(shí)別標(biāo)簽存儲(chǔ)和釋放能量的周期被用于將有關(guān)電子識(shí)別標(biāo)簽的信息傳遞到詢問(wèn)器。步驟710包括將電容器上的電荷存儲(chǔ)在和該標(biāo)簽相關(guān)的一個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備。步驟710還可以包括將一電阻設(shè)備切換到該能量存儲(chǔ)設(shè)備，以導(dǎo)致能量存儲(chǔ)設(shè)備至少顯著放電，或者甚至基本上完全放電。
該方法繼續(xù)到步驟715，該步驟包括當(dāng)電子識(shí)別標(biāo)簽周期性地存儲(chǔ)和釋放存儲(chǔ)在能量存儲(chǔ)設(shè)備中的能量時(shí)，記錄外部場(chǎng)生成設(shè)備的輸入阻抗所發(fā)生的改變。該方法繼續(xù)到步驟720，其中將來(lái)自外部場(chǎng)的能量耦合到電子識(shí)別標(biāo)簽的第二諧振電路中。在步驟725，耦合到第二諧振電路的能量被周期性地存儲(chǔ)和釋放。在步驟725第二諧振電路存儲(chǔ)和釋放能量的周期將定時(shí)信息傳遞到詢問(wèn)器。該定時(shí)信息可以和在步驟710中傳遞到詢問(wèn)器的、有關(guān)電子識(shí)別標(biāo)簽的信息相伴。該方法在步驟730結(jié)束，在該步驟詢問(wèn)器使用從步驟725的第二諧振電路傳遞的定時(shí)信息來(lái)構(gòu)建數(shù)據(jù)框架開始和結(jié)束標(biāo)記。
在一些實(shí)施例中，不一定需要從700到730的所有步驟。在某些實(shí)施例中，從電子識(shí)別標(biāo)簽到詢問(wèn)器傳遞信息的方法也許只包括以下步驟將能量從外部場(chǎng)耦合到電子識(shí)別標(biāo)簽的諧振電路(步驟705)，電子識(shí)別標(biāo)簽周期性存儲(chǔ)和釋放一定數(shù)量的耦合能量(步驟710)，在后一步驟中，存儲(chǔ)和釋放的周期將有關(guān)電子識(shí)別標(biāo)簽的信息傳遞給詢問(wèn)器。
圖9的流程圖是依照本發(fā)明實(shí)施例查詢電子識(shí)別標(biāo)簽的方法。圖4a的設(shè)備適于執(zhí)行圖9的方法。該方法以步驟800開始，其中電子識(shí)別標(biāo)簽被放置在場(chǎng)生成設(shè)備的耦合距離之內(nèi)。電子識(shí)別標(biāo)簽可以包含第一諧振電路和第二諧振電路，它們工作在第一和第二諧振頻率上，并且進(jìn)而還包括工作在附加諧振頻率上的附加諧振電路。
該方法繼續(xù)至步驟805，其中包括計(jì)數(shù)工作在第一諧振頻率的場(chǎng)生成設(shè)備的輸入阻抗改變，以及計(jì)數(shù)工作在第二諧振頻率的場(chǎng)生成設(shè)備的輸入阻抗改變。在步驟805，被耦合至第一和第二諧振電路之一或者兩者上的場(chǎng)生成設(shè)備的輸入阻抗改變可以通過(guò)開關(guān)與該第一諧振電路的元件并聯(lián)的電阻器產(chǎn)生。步驟805還可以包括將電阻器切換到第一和第二諧振電路之一或者兩者上，所述切換與存儲(chǔ)在耦合到相應(yīng)諧振電路的存儲(chǔ)設(shè)備上的能量釋放基本同時(shí)。該方法繼續(xù)至步驟810，其中包括對(duì)工作在第一諧振頻率的場(chǎng)生成設(shè)備的輸入阻抗改變的數(shù)目和工作在第二諧振頻率的場(chǎng)生成設(shè)備的輸入阻抗改變的數(shù)目進(jìn)行比較。
圖10的流程圖是依照本發(fā)明另一實(shí)施例將信息從電子識(shí)別標(biāo)簽傳遞至詢問(wèn)器的方法。圖7的設(shè)備適于執(zhí)行圖10的方法。圖10的方法以步驟900開始，將能量從外部場(chǎng)耦合到電子識(shí)別標(biāo)簽的諧振電路中。該方法繼續(xù)至步驟905，包括根據(jù)周期存儲(chǔ)和釋放耦合到第一諧振電路上一定數(shù)量的能量。該方法繼續(xù)至步驟910，在該步驟中表示周期的信號(hào)被傳遞給存儲(chǔ)器設(shè)備。在步驟915，從外部場(chǎng)耦合的能量被傳遞到電子識(shí)別標(biāo)簽的第二諧振電路。一定數(shù)量的耦合能量被提供到存儲(chǔ)器設(shè)備。在步驟915，將電阻器耦合到第二諧振電路以及與之?dāng)嚅_影響對(duì)產(chǎn)生外部磁場(chǎng)的設(shè)備的輸入阻抗。在步驟920，存儲(chǔ)器設(shè)備輸出由表示周期的信號(hào)定時(shí)的多個(gè)二進(jìn)制數(shù)字。在步驟920，存儲(chǔ)器設(shè)備的輸出被用于控制將電阻器耦合到第二諧振電路以及與之?dāng)嚅_。
在某些實(shí)施例中，并不一定需要步驟900到920的所有步驟。在某些實(shí)施例中，查詢電子識(shí)別標(biāo)簽的方法可以只包括以下步驟將能量從外部場(chǎng)耦合到電子識(shí)別標(biāo)簽的諧振電路(步驟900)，根據(jù)周期存儲(chǔ)和釋放耦合到諧振電路的一定數(shù)量的能量(步驟905)，將表示該周期的信號(hào)傳遞至存儲(chǔ)器設(shè)備(步驟910)以及存儲(chǔ)器設(shè)備輸出由表示該周期的信號(hào)定時(shí)的多個(gè)二進(jìn)制數(shù)字。
總之，盡管參考上述優(yōu)選和備選實(shí)施例，已經(jīng)具體示出和描述了本發(fā)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)明白在不脫離如附加的權(quán)利要求中所規(guī)定的本發(fā)明精神和范圍的情況下，可以對(duì)其進(jìn)行多種改變。本發(fā)明的描述應(yīng)理解為包含了此處所述元件的新穎和非顯而易見的組合，而對(duì)于這些元件的任何新穎和非顯而易見的組合，權(quán)利要求呈現(xiàn)在本申請(qǐng)以及后面的申請(qǐng)中。上述實(shí)施例是示例性的，對(duì)于在此申請(qǐng)或者稍后的申請(qǐng)中所有可能組合，沒有任何單個(gè)特征或者元件是必不可少的。權(quán)利要求中記載了“一個(gè)”或者“一個(gè)第一”等表述及其等價(jià)表述，這些權(quán)利要求應(yīng)被理解為包括一個(gè)或者多個(gè)此類元件的結(jié)合，對(duì)于兩個(gè)或者多個(gè)此類元件，既不必要也不排斥。
權(quán)利要求
1.一種將信息從電子識(shí)別標(biāo)簽(402)傳遞至詢問(wèn)器(101)的方法，包括將能量從外部磁場(chǎng)耦合(705)到電子識(shí)別標(biāo)簽(402)的諧振電路(410)；該電子識(shí)別標(biāo)簽(402)周期性存儲(chǔ)(710)和釋放相當(dāng)數(shù)量的耦合能量；以及其中存儲(chǔ)和釋放的周期將有關(guān)電子識(shí)別標(biāo)簽(402)的信息傳遞至詢問(wèn)器(101)。
2.權(quán)利要求1的方法，另外包括詢問(wèn)器(101)激勵(lì)一個(gè)外部場(chǎng)生成設(shè)備(140)；以及詢問(wèn)器(101)計(jì)數(shù)(715)在單位時(shí)間內(nèi)當(dāng)電子識(shí)別標(biāo)簽(402)周期性地存儲(chǔ)和釋放該一定量的耦合能量時(shí)所發(fā)生的磁場(chǎng)設(shè)備(140)輸入阻抗的改變。
3.權(quán)利要求1的方法，其中該周期存儲(chǔ)和釋放步驟(710)還包括在與該電子識(shí)別標(biāo)簽(402)相關(guān)的能量存儲(chǔ)設(shè)備(170)中的至少一個(gè)電容器(250)上存儲(chǔ)電荷。
4.權(quán)利要求3的方法，其中周期存儲(chǔ)和釋放步驟(710)還包括將電阻器(220)切換到與該電子識(shí)別標(biāo)簽(402)相關(guān)的能量存儲(chǔ)設(shè)備(170)上，該電阻器(220)是一接地的導(dǎo)電跡線。
5.權(quán)利要求1的方法，還包括將電阻器(220)閂鎖到能量存儲(chǔ)設(shè)備上，以便對(duì)該能量存儲(chǔ)設(shè)備基本上完全放電。
6.權(quán)利要求1的方法，還包括將能量從外部磁場(chǎng)耦合(720)到電子識(shí)別標(biāo)簽(402)的第二諧振電路(440)；以及該電子識(shí)別標(biāo)簽(402)周期性地存儲(chǔ)和釋放(725)耦合到第二諧振電路(440)的相當(dāng)數(shù)量的能量，其中，電子識(shí)別標(biāo)簽(402)存儲(chǔ)和釋放耦合到第二諧振電路的能量的周期將定時(shí)信息傳遞給詢問(wèn)器(101)，該信息和有關(guān)電子識(shí)別標(biāo)簽(402)的信息相伴。
7.一種電子識(shí)別標(biāo)簽(602)，包括第一和第二諧振電路(410，440)；耦合到相應(yīng)諧振電路(410，440)的第一和第二能量存儲(chǔ)設(shè)備(430，630)，用于存儲(chǔ)耦合到第一和第二諧振電路(410，440)的能量；第一和第二開關(guān)設(shè)備(420，620)，它們被放置在第一和第二諧振電路(410，440)和相應(yīng)能量存儲(chǔ)設(shè)備(430，630)之間；以及第一和第二電路元件(415，445)，它們通過(guò)第一和第二開關(guān)設(shè)備(420，620)周期性地耦合到相應(yīng)諧振電路(410，440)上以及與之?dāng)嚅_，其中和第一電路元件(415)耦合到第一諧振電路以及與之?dāng)嚅_的速率相比較的第二電路元件(445)耦合到第二諧振電路中以及與之?dāng)嚅_的速率將信息從電子識(shí)別標(biāo)簽(602)傳遞到詢問(wèn)器。
8.權(quán)利要求7的電子識(shí)別標(biāo)簽，其中，至少第一和第二能量存儲(chǔ)設(shè)備(430，630)之一是電容器(250)。
9.權(quán)利要求7的電子識(shí)別標(biāo)簽，其中，至少第一和第二開關(guān)設(shè)備(420，620)之一至少包括一個(gè)晶體管(215)。
10.權(quán)利要求7的電子識(shí)別標(biāo)簽，其中，至少第一和第二電路元件(415，445)之一是電阻器，并且至少第一和第二開關(guān)設(shè)備(420，620)之一周期性地將該電阻器耦合到相應(yīng)能量存儲(chǔ)設(shè)備，由此從相應(yīng)能量存儲(chǔ)設(shè)備(430，630)上將大部分能量除去。
11.和電子識(shí)別標(biāo)簽一起使用的詢問(wèn)器，包括一個(gè)場(chǎng)生成設(shè)備(140)，以第一頻率將能量輻射到該電子識(shí)別標(biāo)簽(402)；一個(gè)傳感器(130)，感知在第一頻率時(shí)該電子識(shí)別標(biāo)簽(402)的品質(zhì)因數(shù)改變；一個(gè)場(chǎng)生成設(shè)備(141)，以第二頻率將能量輻射到該電子識(shí)別標(biāo)簽(402)；一個(gè)傳感器(131)，感知在第二頻率時(shí)該電子識(shí)別標(biāo)簽(402)的品質(zhì)因數(shù)改變；一個(gè)處理器(110)，確定在第一和第二頻率處品質(zhì)因數(shù)改變的相應(yīng)數(shù)目，并比較這兩個(gè)數(shù)目。
12.權(quán)利要求11的詢問(wèn)器，其中該電子識(shí)別標(biāo)簽(402)在第一頻率處的品質(zhì)因數(shù)改變被測(cè)量為工作在該第一頻率的場(chǎng)生成設(shè)備(140)的輸入阻抗改變。
13.權(quán)利要求11的詢問(wèn)器，其中處理器(110)使用在第一頻率處品質(zhì)因數(shù)改變的計(jì)數(shù)來(lái)規(guī)定數(shù)據(jù)框架，在該數(shù)據(jù)框架中在第二頻率處品質(zhì)因數(shù)改變的計(jì)數(shù)被測(cè)量。
14.權(quán)利要求11的詢問(wèn)器，其中處理器(110)使用在第二頻率處品質(zhì)因數(shù)改變的計(jì)數(shù)來(lái)提取有關(guān)電子識(shí)別標(biāo)簽(402)的信息。
15.一種電子識(shí)別標(biāo)簽(602)，包括一個(gè)諧振電路(410)，其從場(chǎng)生成設(shè)備(140)接收給定數(shù)量的能量；一個(gè)能量存儲(chǔ)設(shè)備(430)，其根據(jù)周期來(lái)存儲(chǔ)和釋放從該諧振電路(410)接收到的能量；以及一個(gè)存儲(chǔ)器設(shè)備(640)，其接受表示該周期的信號(hào)，并按從該周期獲得的比特率輸出一個(gè)代碼，其中該周期是場(chǎng)生成設(shè)備(140)到電子識(shí)別標(biāo)簽(602)的耦合距離的函數(shù)。
16.權(quán)利要求15的電子識(shí)別標(biāo)簽，其中從存儲(chǔ)器設(shè)備輸出的代碼被用來(lái)控制將阻抗設(shè)備(415)耦合到第二諧振電路(440)以及與之?dāng)嚅_。
全文摘要
一種用于將信息從電子識(shí)別標(biāo)簽(402)傳遞到詢問(wèn)器(101)的方法，該方法包括將能量從外部磁場(chǎng)耦合(705)到電子識(shí)別標(biāo)簽(402)的諧振電路(410)。該方法還包括，該電子識(shí)別標(biāo)簽(402)周期性存儲(chǔ)(710)和釋放一定量的耦合能量，其中存儲(chǔ)和釋放能量的周期將有關(guān)電子識(shí)別標(biāo)簽(402)的信息傳遞至詢問(wèn)器(101)。
文檔編號(hào)H04B5/02GK1542673SQ20041000352
公開日2004年11月3日 申請(qǐng)日期2004年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月29日
發(fā)明者J·A·德沃斯, C·貝特拉貝特, J·G·翁, D·R·布拉克利, O·維, J A 德沃斯, 乩 刺, 布拉克利, 翁 申請(qǐng)人:惠普開發(fā)有限公司