存储设备的制作方法

专利名称：存储设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种能够响应查询输出存储在内的信息的存储设备；特别是，但不仅仅是，涉及一种能够响应利用电磁辐射远距离查询输出存储在内的数据的存储设备。
背景技术：
通常能够远距离查询的转发设备，例如转发标签板，能够以无源方式工作，反射入射在它上面的辐射，或者，另一种方案，能够以有源方式工作，接收辐射和发送相应的响应辐射。利用存储在设备中的信息对从它发送的响应辐射编码，例如利用唯一地识别每个设备的一个或多个特征码对响应辐射编码的有源转发设备是已知的。
通常的有源转发设备有许多缺点，也就是(a)它们需要供运行的内部电源，例如微型电池；和(b)当例如，使用专用的微控制器和相关联的能够存储特征信息的存储器来配置成利用信息，如对其唯一的特征码作出响应时，它们需要相当复杂的电路。

发明内容
发明者意识到制造一种能够利用所存储的特征码，也就是利用存储在其中的信息以有源方式作出响应的存储设备，而不需要使用象微控制器那样的复杂部件是可行的，从而转发设备可以造得相当便宜。
依据本发明的第一方面，在此提供一种存储设备，能够接收输入信号和产生与作出响应的输出信号有关的响应数据，该设备包括一系列的电路级，能够被该系列中第一级上的输入信号触发，从而引起沿着系列的各级顺序触发直到系列的最后级产生输出信号，系列中的每一级采用持续时间表示的数据来触发系列中后续的级。
本发明提供的优点是级的系列能够承载信息和在触发时以顺序方式读出信息。
有利的是，各级被安排成这样，使每级包含与前级串联的输入和与后级串联的输出，从它的输入到它的输出通过时每级能够展现出相关联的信号传播延时，各级的传播延时代表数据。在各级的传播延时中表示信息提供这样的好处，当从各级读取信息时，传播延时是作为一系列电流脉冲之间的持续时间显露的。
方便的是，每级包含一个电阻器和一个电容器用来确定它的传播延时，使用电阻器和电容器来确定传播延时提供这样的好处，为了将数据编程到各级中可以应用激光微调来调节它们的电阻和电容。
最好，每个电容器包括液晶材料作为电容器的电介质，该材料是可用光学方法修改的，用以设置与它有关级的传播延时，使用液晶材料使电容器的电容能够被激光照射调节。如果该材料是双静态的，就使得通过进一步的激光照射对各级重新编程成为可能。
在设备的某些应用中，希望该设备能够将存储在其中的信息重复，使查询它的装置能够有多于一次的机会接收编程在该设备中的信息。这样，有利的是，级的系列包括一个反馈路径，将第一级回授到最后级，反馈路径能够在输入信号施加到该设备期间，使系列重复地输出它的数据。当依据本发明第一方面的几个设备在一个查询装置的范围内工作时可能出现竞争的问题。因此希望能够中断来自各个设备的数据输出，提供该装置从各个设备接收信息而没有相互干扰的机会。这样，好处是，该设备包含控制装置，用于对接收到的输入信号作出响应，中断对数据的重复。
最好，每级能够在二进制状态之间切换它各自的输出。而且，每级能够从它的输入到它的输出方便地展现出史密特(Schmitt)触发器的特性，使用二进制状态和史密特触发器特性使该设备能够提供更加确定的输出。
为了支持远距离查询，该设备进一步方便地包括耦合装置(a)用于接收输入辐射和产生作出响应的输入信号；和(b)用于接收输出信号和从作出响应的装置发射输出辐射。
耦合装置使该设备能够被远距离查询。远距离查询使该设备作为产品或包裹的附件是有用的，例如能使关于产品或包裹的信息通过查询该设备被查明。
耦合装置包括一种磁耦合的环形天线是有益的，用于接收输入辐射和发射输出辐射。当该设备是平面卡的形式时，使用环形天线是方便的，在其中天线作为环形的导电薄膜轨线印刷或腐蚀在卡上。
为了避开对设备中本机电源，例如水银钮扣电池的需要，本设备有利地包括转换装置，用于将一部输入信号转换成对各级供电和触发的电信号，各级能够对电信号表现出一种可变的负载，从而调制从耦合装置反射的一部分输入辐射，这部分输入辐射对应于输出辐射。转换装置使该设备能够从接收到的辐射供电。方便的是，转换装置包括整流装置，用于对部分输入辐射整流，产生单极性信号并对存储装置充电，以便对单极性信号滤波产生电信号。
为了使设备能够方便地利用通常的微制造技术制造，最好设备的各级含有FET，各级通过共同使用一个单一的沿系列伸展的FET漏-源沟道耦合在一起。
另一种方案，当设备在半导体不适合的环境中使用时，例如超过200℃的高温，或者遭受强烈的离子辐射，这将使半导体设备雪崩或闭锁，每级最好引入一种压电的双压电晶片开关结构，能够通过弯曲来对该级输入的信号作出响应，从而在该级的输出上产生一个信号用以触发系列中后继的级。
依据本发明第一方面的设备可以被合并到便携式转发器标签中，例如个人使用的个人身份标签。
依据本发明的第二方面，在此提供一种装置，能够查询依据本发明第一方面的设备，并能顺序地接收存储在其中的输出信息。
依据本发明的第三方面，在此提供一种输出存储在依据第一方面的设备中的信息的方法，该方法包括以下步骤(a)接收在该设备上的输入信号；(b)应用输入信号触发系列中的第一级，从而引起系列中从第一级到最后级，沿系列顺序地触发各级，顺序触发产生相应的输出信号，输出信号传递用持续时间表示的对系列中每级取得的数据，触发系列中后继的级；和(c)输出输出信号。


现在将通过举例，参考以下附图描述本发明的实施方案，其中图1是依据本发明的一种存储设备第一实施方案的简要图解说明，该实施方案包括一个天线，一个整流单元和一个存储单元；图2是图1的存储设备中使用的第一存储电路的简要图解说明；图3是当图1的设备被触发时，图2的电路所表现出的电流负载图；
图4是图1的存储设备中使用的第二存储电路的简要图解说明；图5是图1的存储设备中使用的第三存储电路的图解说明，该第三电路包含一个单一的FET沟道的电路展宽级；图6是图1的存储设备中使用的第四存储电路的图解说明。该第四电路将史密特门引入电路的每一级；图7是图1的设备中使用的第五存储电路的图解说明，该第五电路将史密特门引入电路的每一级并包含一个反馈路径用以产生对各级的重复触发；图8是依据本发明一种存储设备的第二实施方案的简要图解说明，该实施方案包括一个天线，一个整流单元和一个存储单元，图9是图8的设备中使用的第六存储电路的图解说明，该第六电路将史密特门引入电路的每一级，包含一个反馈路径用以产生对各级的重复触发，并进一步包含附加的部件来中断各级的重复触发以便阻止冲突；图10是图1的设备中使用的第七存储电路的图解说明，该第七电路包含双压电晶片开关元件；图11是图10中双压电晶片元件空间实施方案的简要图解说明；图12是依据本发明一种存储设备的第三实施方案的简要图解说明，该实施方案包括一个在1GHz数量级的频率上工作的片状天线；图13是用于对图12中的设备查询的查询装置的简要图解说明；和图14是图12的存储设备中一个存储单元的电路图，该存储单元被适配成对付多个设备的竞争。
具体实施例方式
参考图1，在此示出用10表示的依据本发明一种存储设备的第一实施方案以及用20表示的能够查询该设备10的查询装置。
设备10包括一个衬底30，例如一个塑料卡，其物理尺寸类似于具有长85mm，宽54mm和厚0.8mm的ISO标准信用卡，设备10进一步包含一个用40表示的环形天线，以导电金属箔轨迹的形式形成在衬底30的主表面上，天线40被连到用50表示的整流单元，单元50包括一个调谐电容器52，一个高频整流二极管54，和一个存储电容器56；单元50被容纳在主表面上形成的第一凹槽中，电容器52被安排成与由天线40提供的电感在设备10的工作频率，也就是频率f0上谐振。设备10进一步包括一个用60表示的存储单元，被容纳在主表面上形成的第二凹槽中。因为单元50，60被容纳在衬底30上形成的凹槽中，衬底30的主表面是平面，没有向外突出的部件。
装置20包括一个用100表示的环形天线，连到用110表示的调谐电容器CT，也连到能够驱动天线100的电子模块120。
现在将参考图1描述装置20和设备10的交互作用操作。装置20和设备10沿着轴A-B调成一直线，使得天线100，40相互电磁耦合。模块120产生频率f0的信号，它被注入天线100，发射相应的电磁辐射。在天线40上接收到辐射，产生接收信号。在单元50上将接收到的信号整流，在存储电容器56两端提供直流(d.C.)电位差，在正电源线V+和负电源线V-之间存在的电位差提供给存储单元60。存储单元60被电位差触发投入运行，并对单元50提供时变的电流负载。这种变化的电流负载影响从装置20传送到设备10的功率数量。模块120能够感知由此到设备10的功率流，从而能感知时变的电流负载。
存储单元60能够按照存储单元60中的数据对单元50提供时变的负载。因此，模块120能够通过时变负载感知存储在单元60中的数据。
装置20和设备10可用在各式各样的应用中。例如，设备10可被贴附在包装上并由装置20查询，从而提供对包装的自动识别。另一种方案是，设备10可作为身份标签佩戴，装置20可用于控制出入口的门，因此设备10可用于使授权出入只到达通过门可进入的区域。
现在将参考图2更详细地描述存储单元60。存储单元60包括用200表示的第一电路，电路200被连到从整流单元50提供的正电源线V+和负电源线V-。而且，电路200包括相互相同配置的串联级联级；虽然只有级1到4示于图中，然而电路200在级4以后还包括若干级。每级包含一个开关210，一个定时电阻器220和一个定时电容器230。每个开关包括三个端点A，B，C，并能够这样工作。在非导通状态下它的端点A和B相互隔离，除非在它的端点C上的电位小于相对于它的端点A是负的阈值量VT，在这种情况下，端点A和B被连接在一起使开关处于导通状态。
每级包括一个输入，连到开关210的端点A和电阻器220的第一端。每级有一个输出，连到开关210的端点B。电阻器的第二端被连到开关210的端点C和电容器230的第一电极。电容器230的第二电极被连到电源线V-。
级1的输入连到电源线V+。对于级2和后继的级，每级的输入以级联的方式连到它的前级的输出，它的输出顺序地连到它的后继级。
现在将参考图2描述电路200的操作。起初，在电源线V+和V-之间没有电位差。从装置20发射的辐射被设备10接收到，在电源线V+和V-两端从时间T1往后产生电位差；该电位差大于阈值量VT，起初在时间T1和紧接由此往前，电容器230处于放电状态，从而迫使开关210的端点C在时间T1上到达电源线V-的电位。
在时间T1上，级1并不处于导通状态，因为它的开关210a的端点A处于电源线V+的电位，而它的端点C处于电源线V-的电位。从时间T1往后电容器230a通过电阻器220a充电，最终获得相对于电源线V+是负的数值为VT的电位，而开关210a切换到导通状态，从而通过级1将级2连到电源线V+。
当电源线V+被通过级1连到电路200的级2时，级2开关210b的端点C处于电源线V-的电位，而开关210b的端点A处于电源线V+的电位，使开关210b处于非导通状态。电容器230b通过电阻器220b充电直到在开关210b的端点C上的电位在小于开关210b的端点A数量VT内为止，而开关210b切换到导通状态，从而通过级2和1将级3连到电源线V+，在序列中的后继的级通过它们的前级顺序地连到电源线V+，直到序列中所有的级被连到电源线V+为止，当各级的电容器230通过它们各自的电阻器220从电源线V+充电时，电路200从电源线V+取得的电流IL按指数衰减的脉冲方式起伏。
电路200可按需要修改成包含两级或多级，这取决于要存储在电路200中信息的复杂程度。电阻器220和电容器230可以选择它们的值，使得每级从非导通状态切换到导通状态具有相互不同的传播延时；从而传播延时能够传递信息到装置20，间接地感知电流IL中的脉冲。
现在参考图3，在此示出用300表示的图形，它是当被装置20触发时，电路200所呈现出的电流负载。图300包括一个水平轴310，从左到右表示经过的时间，两个垂直轴320，330分别对应于在天线40上接收到的输入辐射强度和被电路200吸收的电流IL。曲线340，350分别与轴330，320有关。
在时间T1前，在设备10上从装置20接收到的输入辐射为零；结果，在时间T1前电路200并不需要电流，在时间T1上，装置20开始发射辐射，在天线40上接收到如曲线350所示的功率电平RI。在时间T1以后，辐射被持续进行。
在时间T1和片刻以后，电容器56充电，导致对电流峰值400非陡峭的前沿，这对应于流经电阻器220a对电容器230a充电的电流。电流峰值400在传播延时D1期间通过级1以指数方式下降，直到电容器230a上的电位在时间T2时在与电源线V+的电位差数量VT内为止。
在时间T2，开关210a切换到导通状态，产生与电容器230b通过电阻器220b充电相对应的第二电流峰值410。电流峰值410在传播延时D2期间通过级2以指数方式衰减，直到电容器230b两端的电位在时间T3时与电源线V+的电位差数量VT内为止。
在时间T3时，开关210b切换到导通状态，产生与电容器230c通过电阻器220c充电相对应的第三电流峰值420。电流峰值420在传播延时D3期间通过级3以指数方式衰减，直到电容器230d两端的电位在时间T4时与电源线V+的电位差数量VT内为止。
在时间T4时，开关210c切换到导通状态，产生与电容器230d通过电阻器220d充电相对应的第四电流峰值430，电流峰值430在传播延时D4期间通过级4以指数方式衰减，直到级5的电容器230E(表示出)两端的电位在时间T5时与电源线V+的电位差数量VT内为止。
按与对级2到4所描述的相似的方式继续进行对电路200其他各级的顺序触发过程，通过控制传播延时D1到D4和其他各级的传播延时，信息被传递到电路200的电流要求中，在装置20上被作为信息感知。
延时D1到D4的持续时间将受时间T1以后在天线40上接收到的输入辐射强度的影响。如果输入辐射强度增加，持续时间D1到D4也将增加，因为电源线V+，V-之间的电位差相对于阈值量VT将增加。否则，如果在电源线V+，V-之间的电位差小于数量VT，电路200对于读出其中数据将工作不正常。
现在参考图4，在此示出用500表示的第二电路，用于引入单元60代替电路200。电路500包含多于三级，虽然只有级1到3被示出。每级包括一个P沟道金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)TR以及一个电容器C和一个电阻器R，例如级1包括一个MOSFET TR1，一个电阻器R1和一个电容器C1。
每级有一个输入，被连到它的MOSFET TR的源极(S)和它的电容器C的第一电极。电容器C的第二电极被连到MOSFET TR的栅极(G)和电阻器R的第一端，电阻器R的第二端被连到电源线V-。而且，每级具有一个输出，被连到它的MOSFET TR的漏极(D)。
电源线V+被连到级1的输入，级1的输出被连到级2的输入。级2的输出被连到级3的输入，依此类推。
在电路500中的各级除了每级的电阻器R和电容器C以外是相同的，每级的R和C是这样被选取，以便对各级装入相互不同的传播延时，从而记录在各级传播延时中的信息。
现在将参考图4描述电路500的操作。辐射从装置20发出，在设备10上被接收，然后在此被整流，在时间TA产生电源线V+，V-之间的电位差。MOSFET TR在时间TA和紧接此前是处于非导通状态，因为与它们有关的电容器C全都被放电了。
在时间TA以后，电容器C1通过与它有关的电阻器充电，直到TR1的栅极G相对于TR1的源极S比与TR1的阈值电压对应的数量更负为止，在时间TB，MOSFET TR1开始在它的源(S)和漏(D)极之间导通，通过级1将级2连到电源线V+。
然后级2的电容器C2开始通过与它有关的电阻器R2充电，直到电容器C2两端的电位超过与TR2的阈值电压对应的数量为止，在时间Tc，MOSFET TR2开始在它的源(S)和漏(D)极之间导通，通过级1和2将级3连到电源线V+。
然后级3的电容器C3开始通过与它有关的电阻器R3充电，直到电容器C3两端的电位超过与TR3的阈值电压对应的数量为止，在时间TD，MOSFET TR3开始在它的源(S)和漏(D)极之间导通，通过级1到3将级4(未示出)连到电源线V+，依此类推。
每次电路500的后级被它的前级触发时，从电源线V+提取出一个指数衰减的电流脉冲。
电路500具有以下的优点，它可以被微制造，电阻器R和电容器C被激光微调，将代表电路500各级的传播延时的数据编码到电路500中，它们以从电源线V+提取的电流脉冲之间的持续时间的形式表示。
当将电路500微制造时，用在图5中所示的，用600表示的第三电路的形式实现比较方便。利用它们作为图5中的连续沟道区域610制造的沟道实现电路500的MOSFET。在第三电路600中作为连接区域，例如区域620实现电路500中的源极(S)。作为沿着连续沟道区域610的隔离栅极，例如栅极630实现电路500中的栅极(G)。如电路500中那样，电路600中每级包含一个有关的电阻器和电容器，用于确定通过的传播延时，例如电路600中的级1包括一个有关的电阻器640和一个有关的电容器650，用于确定通过的传播延时。可以作为掺少量杂质的多晶硅轨迹来实现电阻器，电容器可作为结电容引入第三电路600中保持在电源线V-电位的衬底上；因此多晶硅轨迹被暴露，并可使用激光微调将数据编程到第三电路600中。
电路200，500，600有缺点，沿着这些电路系列远离级1的这些级要通过大量的前级馈电。从而对于可以引入电路200，500，600的级的数目提出最大限值，因为在导通状态中每级从此通过具有压降，因此沿着系列远的这些级在操作中要承受比电源线V+的电位低的电位。为了阐述这个最大限值，在图6中示出一种替代的第四电路并用700表示，电路700能够被并入设备10的单元60中。
在图6中，电路700包括串联配置的八级，级1到8，例如分别用710和720表示级1和级5，级1到8除了它们被编程表示出通过它们时相互不同的信号传播延时外都是相同的。级1710包括一个史密特门750，一个电阻器760和一个电容器770，级1包括一个输入，连到门750的一个输入。而且，级1包括一个输出，连到电容器770的第一极和电阻器760的第一端。电阻器760的第二端被连到门750的输出，电容器770的第二极被连到电源线V-。门750也包含一个正电源端和一个负电源端，它们被分别连到电源线V+，V-。
级1710的输入被连到电阻器780的第一端和电容器790的第一极。电容器790的第二极和电阻器780的第二端被分别连到电源线V-，V+。级1的输出被连到级2的输入，级2的输出被连到级3的输入，依此类推，直到输出不再连到其他级的级8为止。
在级1到8中的门能够提供基本上在电源线V-，V+的电位的二进制输出，产在它们的输入上也是表现出滞后的特性，一种对于逻辑电路设计领域中的技术人员是已知的特性。
现在将描述包含在设备10中并被装置20查询的电路700的操作。起初，装置20并不发射辐射；电容器790和级1到8中的电容器全都被放电。在时间Ta，装置20开始发射辐射，被设备10接收到并产生接收信号，单元50对它整流，在电源线V-，V+两端提供电位差。
在时间Ta以后，电容器790开始从电源线V+通过电阻器780充电。当在电容器790的电极两端的电位超过门750的滞后阈值时，门750的输出从它的基本上电源线V-电位的初始二进制状态切换到它的基本上电源线V+电位的另一个二进制状态，门750输出状态的改变使电容器770从门750的输出通过电阻器760充电。当电容器770两端的电位足够超过级2中门的滞后阈值时，级2中的门将它的输出从它的基本上电源线V-电位的初始二进制状态切换到它的基本上电源线V+电位的另一个二进制状态。这样，级2对与它有关的电阻器和电容器充电，依次，触发级3并依此类推直到级8为止。
每次一个级被触发并将它的门输出从它的初始二进制状态切换到它的另一个二进制状态时，被电路700从电源线V+提取指数衰减的电流脉冲；由这些级产生的电流脉冲被装置20感知，从而从包含电路700的设备10接收信息。
因为每级直接从电源线V+得到它的功率，后继的级并不通过多个前级供电，因此，如果需要的话，能够使电路700包含大量的级，例如超过八级。这些级可被微制造在硅集成电路上，作为掺少量杂质的多晶硅轨迹实现每级的定时电阻器，例如电阻器760，可被激光微调。将数据编程到电路700中，例如，一种识别特征码。
在许多实际情况下，例如出现脉冲式干扰源和干扰装置20的操作的场合，当从装置20发射辐射和被包含电路700的设备10接收到时，电路700能够重复编码在其中的信息是所希望的。为了实现信息的重复，电路700可被修改成图7中用800表示的第五存储电路。
在图7中，电路800包括虚线810内所示的电路700以及一个反相史密特门820，门的输入被连到级8的输出，门的输出被连到电阻780的一端，这一端以前是连到电源线V+的。
当电位差被施加在电源线V-，V+之间时，门820维持电路800内的触发，使得指数衰减的电流脉冲被不断地从电源线V+提取，因而不断地在装置20上可以检测到。
在存在装置20和每个与设备10类似的几个设备的情况下，引起潜在的竞争问题，几个设备被装置20同时触发。为了对付这样的竞争，设备可被修改呈现如图8和9中所示的形式。
在图8中，在此示出一种依据本发明用900表示的存储设备的第二实施方案。设备900包含如设备10中所包括的衬底30和天线40。设备900进一步包括一个修改的整流单元和一个存储单元，分别用910和940表示。整流单元910包括电容器52，56和二极管54以及第二二极管920和负载电阻930。电容器52，56和二极管54被按与单元50中类似的方式连接，从天线40提供两条电源线V-，V+。二极管920的阴极连到二极管54的阳极。而且，二极管920的阴极被连到连线D+，也被连到电阻器930的第一端，电阻器930的第二端被连到电源线V-。
在设备900中，在远离天线40的衬底30的一端，连线V-，V+，D+被连到容纳在衬底30的凹槽中的存储单元940。
在操作中，当设备900被装置20查询时，单元910在电源线V-，V+两端提供d.C.电位差，而且，脉动的单极信号也被提供在相对于电源线V-的D+连线上。
存储单元940包含用950表示的第六存储电路并示于图9中。电路950包括在虚线960内所包含的电路700以及一个反相史密特门980，一个第一和第二MOSFET(FET1，FET2)，一个电阻器R1和一个电容器C1，和一个脉冲发生器970。MOSFET中每一个包括源和漏极(S1，S2)和一个栅极(G)。
在电路950中，连到图7中电源线V-的电路700的端接点(E1，E2)被加在一起并连到发生器970的第一端接点J1。发生器970被进一步在其第三端接点J3上连到电源线V+，也在其第四端接点上连到电源线V-。而且，发生器970被在其第二端接点上连到MOSFET FET2的栅极。FET2的源极S1被连到连线D+。
FET2的漏极(S2)被连到门980的输入，连到电容器C1的第一极，并通过电阻器R1连到FET1的漏极。电容器C1的第二极被连到电源线V-。而且，FET1的源极被连到电源线V+。电阻器780远离电容器790的一端连到门980的输出。FET1的栅极(G)被连到电路700中级8的输出。
现在将描述包含在被装置20查询的设备900中的电路950的操作。当从装置20输出辐射时，在设备900的天线40上被接收到。辐射使天线40上产生接收信号，被整流单元910处理，产生电源线V-，V+两端的电位差，和在连线D+上产生在天线40上接收到的辐射频率的脉动式单极信号。只要在电源线V-，V+两端一产生电位差，电路950就工作，其中的电路700被触发；级1到8被顺序触发，直到级8被触发为止，并使FET1的栅极(G)被基本上拉到电源线V+的电位。从而FET1将电源线V+的电位施加到电阻器R1，对电容器C1充电。
然而，电容器C1的充电也受到将电容器C1周期性地经FET连到连线D+，通过FET2注入或从FET除去的电荷的影响。FET2被发生器970周期性地触发，每次被触发时，电路700从电源线V+提取一个指数衰减的电流脉冲。因而在连线D+上的信号被有效地采样，在极8触发以后，对电路700具有延时重新触发的效能。这样，被电路950从电源线V+提取的电流脉冲是被非活动周期加强的脉冲串形式。即使当装置20连续地发射辐射时，也出现非活动周期；非活动周期相对于对装置20作出响应的其他设备是不同步的，从而当设备中只有一个设备对装置20发射的辐射作出响应时，就对装置20提供时间间隔。这些间隔提供装置20一种克服与设备900类似的，在装置20的查询范围内工作的许多设备之间的竞争的方法。
回过来参考图1和2，带有电路200的设备10可以利用机械切换部件按另一种方式实现。利用机械切换部件的优点包括(a)免除闭锁现象，这种现象可能影响基于MOSFET的电路承受脉冲式的高强度电场或离子化辐射，例如伦琴(Roentgen)射线或伽玛(Gamma)射线；和(b)能够工作在超过200℃的温度上，在这种温度上硅双极型和MOSFET半导体部件可能遭到热失控。
现在参考图10，在此示出一种用1100表示的，依据本发明的第七存储电路，电路1100可以通过并入存储单元60，替代电路200而被包括在设备10中。
电路1100包括一系列的级，虽然系列中只有头三级(级1，级2，级3)被示于图中。每级包括一个拉长的压电的双压电晶片元件，一个电阻器和一个电容器，例如级1包括一个压电的双压电晶片元件1110，一个电阻器R1和一个电容器C1。而且，电路1100进一步包括连到级1输入的电阻器R0和电容器C0，每个双压电晶片元件的第一端被固定在衬底上，它的远离第一端的第二端能够弯曲，用以响应横向通过它的下表面和上表面之间的元件厚度所产生的电场。而且，每个双压电晶片元件包括第一上金属导电轨迹，沿着它的上表面上双压电晶片的长度移动，例如级1中元件1110的轨迹1140，它被连到电源线V+。而且，每个双压电晶片元件包括第二上金属导电轨迹，沿着它的上表面上元件的长度移动，例如级1中元件1110的轨迹1130，被连到双压电晶片关联级的输入。每个元件进一步包括第三金属导电轨迹，沿着它的下表面的长度移动，第三轨迹被连到电源线V-；例如，级1的双压电晶片元件1110包括金属轨迹1120，沿着它的下表面的长度移动。
每级进一步包括一个触点P，当各级的双压电晶片元件的第二端向上朝点P的方向弯曲足够时，能够完成与各级的双压电晶片元件的第一轨迹的电接触。当第二轨迹被驱动到相对于处于电源线V-的电位的第三轨迹为正电位时，发生这样的向上弯曲。在每级中，点P被通过各级的电阻，例如级1中的电阻R1连到该级的电容器，例如级1的电容器C1的第一极，并连到该极的输出；电容器的第二极被连到电源线V-。
电阻器R0的第一端被连到电源线V+。同样，电容器C0的第一极被连到电源线V-。电阻器R0的第二端被连到电容器C0的第二极，也连到级1的输入，级1的输出被连到级2的输入；级2的输出被连到级3的输入，依此类推。
现在将描述当被装置20查询时，包含在设备10中的电路1100的操作。超初，装置20并不发射辐射，电路1100中所有的电容器处于放电状态，各级的双压电晶片元件处于非弯曲状态，它们并不接触到它们各自的触点P。在时间Q1上，装置20开始发射辐射，被设备10的天线接收到，并在其中产生接收信号。单元50将接收信号转换成电源线V-，V+之间的电位差。电路1100被电位差激活，使电容器C0通过电阻器R0朝电源线V+的电位充电。双压电晶片元件1110朝它的触点P向上弯曲，最终完成接触，从而将电阻器R1连到电源线V+。然后电容器C1开始通过电阻器R1朝电源线V+的电位充电，使级2的双压电晶片元件向上弯曲，并最终完成与它的有关的触点P接触。然后级2触发级3，级3依次触发级4(未示出)并依此类推。每次双压电晶片元件完成与它的有关的触点P接触，从电源线V提取指数衰减的电流脉冲，这样的脉冲被装置20感知，从而装置20从设备10接收编程在电路1100中与通过各级的传播延时对应的信息。
为了记录电路1100中的数据，可将每级安排成经过它表现出相互不同的传播延时；通过微调各级中的电阻器或修改各级中的电容器或两者可以改变传播延时。
图11用作说明图10所示的电路1100中级1和2用1200表示的双压电晶片元件的一种空间的实施方案。双压电晶片元件，例如元件1110，每个将它的一端固定在衬底1220上。而且，每个触点P被作为一个悬垂物区，例如区1210，来实现，包括一个关联的接触轨迹，例如轨迹1215，当有关的双压电晶片元件足够地弯曲时，轨迹1215能够接触到该元件的第一轨迹。电阻器R0、R1、R2和电容器C0、C1被安置在邻近双压电晶体元件被固定在衬底1220上的区域。
现在回过来参考图1，设备10包括环形天线40，通过在频率低于大约20MHz时辐射H场的耦合有效地接收输入辐射。当辐射频率增加超过20MHz时，天线40将渐进地响应输入辐射的电场分量。当输入辐射在远高于20MHz的频率时，例如在868MHz到2.45GHz的频率范围内，λ/2的片状天线和折叠式偶极子天线在技术上更适合。图12是设备10修改型的图解说明，修改后的设备一般用1400表示。修改后的设备包括一个绝缘衬底1410，一个金属薄膜片状天线1420，形成在衬底1410上，和整流与存储单元1430，1440，分别容纳在衬底1410中形成的凹槽内。衬底1410是与以上提到的ISO标准信用卡的尺寸类似，虽然，如果需要的话可以采取其他的尺寸。已修改的设备1400，当能够在基本上为1GHz的频率上接收输入辐射时，需要片状天线1420的尺寸是2cm×3cm的量级，虽然精确的尺寸将取决于衬底1410材料的介电常数。
在1GHz量级中比较高的频率上，与能够接收和响应具有载频f0＝15MHz的查询辐射的设备10相比较，由已修改的设备1400引起的负载效应是微不足道的。因此，查询已修改设备1400的查询装置相应地需要是比较灵敏的。在已修改的设备1400中，天线1420表现出与整流单元1430相匹配的输出阻抗。结果，在已修改设备1400上接收到的在查询辐射中所传递的几乎全部功率在整流单元1430中被整流，并作为电源供给存储单元1440，已修改设备1400中的单元1430，1440分别与设备10中的单元50、60具有类似的设计。然而，整流单元1430对天线1420表现为一种射频负载，它是存储单元1440对整流单元1430提出的d.C.负载的函数。因此，当触发时由存储单元1440提出的电负载是一个时间函数时，整流单元1430通过相应地改变它的输入阻抗对此作出响应。在阻抗方面这样一些变化引起在已修改设备1400上接收到的查询辐射的可测量部分被反射。从已修改设备1400反射的辐射被查询装置接收到，通过测量所反射的辐射相对于查询辐射的相位和幅度，检测出所反射的辐射中编码的时间起伏，从而检测出已修改设备1400的存在。
现在将参考图13进一步描述以上提到的查询装置。查询设备1400的查询装置一般用1500表示。装置1500包括一个参考信号发生器1510，用于在发生器1510的输出U0上产生参考信号。输出U0被通过功率缓冲放大器1520连到发射机片状天线1530，也连到第一信号分离器1540的信号输入。分离器1540包括两个输出U1，U2；在操作中，输入到分离器1540的信号同等地耦合到输出U1，U2，在输出上所耦合的信号是相互同相的。输出U1，U2被分别耦合到混合器1550，1560的第一输入。
装置1500也包括一个接收机片状天线1570，它的输出通过一个射频放大器1580连到第二分离器1590的输入。第二分离器1590被作为一种定向耦合器或，另一种方案，作为一种分支耦合器来实施，在操作中，它从放大器1580接收输入信号并将接收到的信号基本上等同地耦合到它的两个输出U4，U5。耦合到输出U5的接收信号部分被相移90°，也就是π/2弧度，这是相对于耦合到输出U4的接收信号部分而言的。输出U4，U5被分别连到混合器1550，1560的第二输入。混合器1550，1560的混合器输出U6，U7被分别耦合到处理单元1600的输入I，Q。处理单元1600包括一个数字信号处理器(DSP)1610，用于接收在输入I，Q上接收的信号，并能够测量它们的相对相位和相对幅度上的时间变化，对应于由已修改的设备1440表现出的被时间上编码的反射率，并将这些时间上编码的反射率与处理单元1600中所记录的代码样板进行互相关。处理单元1600进一步包括一个输出DET，指明是否已修改设备1400被该装置1500识别。
现在将参考图12和13描述装置1500与已修改设备1400组合的操作。信号发生器1510产生参考信号，传送到缓冲放大器1520并在其中被放大，在放大器1520的输出提供已放大的参考信号。已放大的信号传播到发射机片状天线1530，由此它被作为相应的辐射1700发射。辐射1700传播到已修改的设备1400，并在它的片状天线1420上被接收到，从而产生接收信号。接收信号传送到整流单元1430，它将接收到的信号整流，产生相应的d.C.电位用以激活存储单元1440，用与以上提到的存储设备10类似的方式，存储单元1440将时间上编码的起伏电负载加到整流单元1430，整流单元依次在时间上调制整流单元1430对天线1420的阻抗匹配。结果，一部分1710的辐射1700被从天线1420以受调制的编码形式反射到接收机天线1570。天线1570接收部分1710的辐射1700并在端点U3上产生相应的接收信号，传播到放大器1580，放大器将它放大提供已放大的信号。传送到分离器1590的输入。分离器1590将基本上一半的已放大信号输出到输出U4，没有将它相移，也将基本上一半的已放大信号输出到输出U5，被相移90°，也就是相对于在输出U4上输出的信号是正交的。U4，U5输出信号分别传送到混合器1550，1560，在此这些信号被外差到基带，与传送到处理单元1600的输入I，Q的I，Q信号对应。
DSP 1610接收在输入I，Q上输入的I，Q信号并测量它们的相对相位和相对幅度时间上的变化，相应于由已修改的设备1440表现出的时间上编码的反射率。然后DSP 1610将时间上的变化与在处理单元1600中记录到的代码样板进行互相关。如果相关被DSP 1610识别，DSP 1610在它的DET上输出一个代码，指明已修改的设备1440和它的识别代码。不然的话，如果无相关被识别，则DSP 1610输出一个未识别指示代码。
在已修改的设备1400中，希望存储单元1440所应用的识别码具有至少大于由修改的标签1400相对于装置1500移动引起的多普勒频移一个量级的钟速率，不然的话，在装置1500中可靠地执行对代码的准确识别是有困难的。最好，存储单元1440能够在至少几kHz的钟速率上输出它有关的代码，例如50kHz，这样一个相当高的钟速率是有利的，这样的话，在存储单元1440中顺序触发的开关只需要有比较短的有关的时间常数，如几微秒。
在存在装置1500和每个与已修改的设备1400类似的几个设备的情况下，产生一种潜在的竞争问题，在其中几个设备被装置1500同时触发，设备同时反射已编码的辐射返回到装置1500。为了对付这样的竞争。设备分别对于它们有关的整流和存储单元1430，1440作进一步的修改。这样，在已修改设备1440中的整流单元1430采取与整流单元910类似的形式，提供V-，V+和D+输出，如图8中所示。而且，存储单元1440也被修改成用1800表示的存储单元的形式，并示于图14中。
存储单元1800包括级联的开关系列，用1810表示并包含在虚线1820内。虽然示出三个开关1830，1840，1850，系列1810可以包含两个或多个开关，这取决于所希望的特征码的复杂性。单元1800还包括一个史密特反相门1860，一个异或门1870，电阻器R20，R21，R22，电容器C20，C21，C22和两个门开关1880，1890。开关1830，1840，1850中每一个与图2的开关210中每一个类似，或者与图4到7，9到11中所示的开关中每一个类似；开关中每一个表现出关联的开关时间延时，如以上所描述的那样，有助于对设备1400规定特征码。
现在将参考14描述存储单元1800内部件的互联。开关1830是系列1810中的第一开关，开关1830包括一个输入F1，连到电阻器R20的第一端，也连到电容器C20的第一端。电容器C20的第二端被耦合到信号地，电阻器R20的第二端被连到史密特门1860的输出；信号地被连到已修改的整流单元1430的输出V-。开关1830进一步包括一个输出G1，被连到开关1840的输入F2，另外连到异或门1870的第一输入和电阻器R21的第一端。电阻器R21的第二端被耦合到异或门1870的第二输入和电容器C21的第一端，具有第二端的电容器C21被连到信号地。开关1840的输出G2被耦合到开关1850的输入F3。
开关1850的输出G3被连到开关1880的控制输入K1。输入K1能够控制开关1880的端点K2和K3之间的连接；当输入K1处于逻辑0状态时，端点K2，K3被相互通过开关1880隔离，当输入K1处于逻辑1状态时，则相反，端点K2，K3被相互通过开关1880连接。端点K2被通过电阻器R22连接到已修改的整流单元1430的V+输出。端点K3被连到开关1890的端点K6，电容器C22的第一端和反相门1860的输入；电容器C22的第二端被连到信号地。端点K5被连到已修改的整流单元1430的D+输出。而且，异或门1870的输出被连到开关1890的控制输入K4。输入K4能够控制开关1890的端点K5和K6之间的连接；当输入K4处于逻辑0状态时，端点K5，K6被通过开关1890相互隔离，当输入K4处于逻辑1状态时，则相反，端点K5，K6被通过开关1890相互连接。
当异或门的输入中任何一个被设置为逻辑1时，异或门1870的输出处于逻辑1状态，当它的输入全被设置为逻辑0状态，或另一种做法全被设置为逻辑1状态，则它的输出处于逻辑0状态。
现在将描述存储单元1800与整流单元1430和天线1420的修改型组合的操作。装置1500发射查询辐射1700，在天线1420上被接收到，并在此产生相应的接收信号。接收信号传送到整流单元1430的修改型，并使D+，V+输出相对于V-输出的电位差扩大。然后电位差激活存储单元1800。起初，电容器C20，C21，C22处于放电状态，导致门1860的输出处于逻辑1状态；从而门1860通过电阻器R20和电容器C20触发开关系列1810输出它们的代码，这些代码调制输出V+上的负载，并由此调制天线1420的辐射反射率特性。对开关1830触发使得异或门1870将D+输出连到电容器C22上，使电容器C22朝逻辑1状态充电。当系列1810通过最后的开关1850触发时，输出G3切换到逻辑1状态，将V+输出通过电阻器R22连到电容器C22，使电容器C22进一步朝逻辑1状态充电。电容器C22充电到逻辑1状态，使门1860的输出采取逻辑0状态，从而防止系列1810的重复触发。当电位差再次降低到导致门1860的输出切换到逻辑1的状态的值时，系列1810被重新触发。包含开关1890就能够在D+输出对电容器C22充电时立即产生电位，从而禁止系列1810的重复触发；如果有已经对查询辐射1700作出响应的其他设备，则在D+输出上产生电位。这样，电路1800提出一种简单的方法解决同时被查询的本发明许多设备之间的竞争。
将认识到设备10，900，1400和电路200，500，600，700，800，940，1100可以被修改而不偏离本发明的范围。
例如，电路200，500，6 00，700，800，940，1100中的电容器可以包含液晶材料作为其中的电介质。液晶材料可以做成能够接受激光照射来改变它的状态，例如，从同位素状态到单晶状态，从而改变与它的状态有关的材料的介电常数。因此，使用液晶材料能够使电路通过选择性的激光照射将数据编程在其中。如果液晶材料是双稳态的，电路可以做成可重写的，使得存储在设备中的数据可被周期性地更新。而且，电路200，500，600，700，800，940中每一级可以做成作为本地振荡器起作用，例如通过包含在此环绕的本地再生反馈来实现，使得每级被触发时立即振荡，直到它的后继级被触发为止。
这样一种修改的优点是，当设备10，900中的级被逐级触发时，装置20从设备10，900感知在许多不同频率上的振荡脉冲串序列，从而装置20可以利用频率解调技术解调从设备传递的信息。
而且，在每级上可以用电流源提供给电路200，500，600，700，800，940，用于对各级中有关的传播延时确定电容器线性充电。结果，在操作中从电源线V+提取的电流脉冲将是基本上随时间线性衰减，与以前提到的电路中指数衰减电流脉冲不同。使用电流源提供进一步的优点，当设备10，900工作时，脉冲的持续时间将很少受电源线V-，V+之间产生的电位差量值的影响。
权利要求
1.一种能够接收输入信号并产生相应的数据承载输出信号作为响应的存储设备，该设备包括一系列电路级，能够被系列中第一级上的输入信号触发，从而产生沿着系列到系列中最后级的各级顺序触发，产生输出信号，对系列中的每一级取得用持续时间表示的数据，用以触发系列中的后继级。
2.依据权利要求1的设备，其中各级被这样安排，使得每级包含一个连到系列中的前级的输入和一个连到系列中的后继级的输出，每级从它的输入到它的输出通过时能够表现出有关的信号传播延时，各级的传播延时代表数据。
3.依据权利要求1或2的设备，其中各级的系列被安排成顺序地触发，其速率至少大于当输出信号从设备接收到时，由于设备的相对运动引起的多普勒频移一个量级。
4.依据权利要求2或3的设备，其中每级包含一个电阻器和一个电容器，用以确定它的传播延时。
5.依据权利要求2或3的设备，其中每级包含一个电容器和一个电流源，用以确定它的传播延时，当该级被触发时，电流源能够基本上线性地对与它有关的电容器充电。
6.依据权利要求4或5的设备，其中每个电容器包括液晶材料作为用于电容器的电介质，该材料可用光学方法修改，以便设置它的有关级的传播延时。
7.依据任何前面权利要求的设备，其中各级的系列包括将第一级连到最后级的环绕反馈路径，在输入信号被施加到系列期间，反馈路径能够使系列重复地输出它的数据。
8.依据任何前面权利要求的设备，包含控制装置，用以对接收到的输入信号作出响应，中断对数据的重复。
9.依据任何前面权利要求的设备，其中每级能够在二进制状态之间切换它的各自的输出。
10.依据权利要求9的设备，其中每级能够从它的输入到它的输出展现出一种史密特触发器的特性。
11.依据任何前面权利要求的设备，其中该设备还包括耦合装置(a)用于接收输入辐射和产生作为响应的输入信号；和(b)用于接收输出信号和作为响应从该装置发射输出辐射。
12.依据权利要求11的设备，其中耦合装置包括一个磁耦合环形天线，用于接收输入辐射和发射输出辐射。
13.依据权利要求11的设备，其中耦合装置包括一个片状天线或一个折叠式偶极子天线，用于接收输入辐射和发射输出辐射。
14.依据权利要求12或13的设备，包括转换装置，用于将一部分输入信号转换成电信号对各级供电和触发，各级能够对电信号表现出可变的负载，从而对从耦合装置反射的一部分输入辐射进行调制，输入辐射的部分与输出辐射相对应。
15.依据权利要求14的设备，其中该转换装置包括整流装置，用于将部分的输入辐射整流产生单极信号，和存储装置，用于将单极信号滤波产生电信号。
16.依据任何前面权利要求的设备，其中这些级包含FET，通过共同使用沿系列伸展的单个FET漏-源沟道将各级耦合在一起。
17.依据权利要求2的设备，其中每级包含压电的双压电晶片开关结构，能够对该级输入上的信号作出响应进行弯曲，从而产生在该级输出上的信号，用以触发系列中的后继级。
18.包含依据任何前面权利要求的设备的标记。
19.一种能够查询依据任何前面权利要求的设备或标记并能够顺序地接收存储在其中的输出信息的装置。
20.依据权利要求19的装置，包括处理装置，用于确定从设备或标签接收到的，相对于从装置指向设备或标签的查询辐射的至少一种辐射的相对相位和相对幅度，设备或标签的特征码是可以从识别相对于查询辐射的至少一种相对相位和相对幅度的时间上的变化得到的。
21.一种输出存储在依据权利要求1的设备中的信息的方法，该方法包括以下步骤(a)在设备上接收输入信号；(b)应用输入信号触发该设备的系列中的第一级，从而引起从系列中第一级到最后级沿着系列对各级顺序触发，顺序触发产生相应的输出信号，输出信号传递对系列中每级取得的用持续时间表示的数据，用以触发系列中的后继级；和(c)输出输出信号。
全文摘要
本发明提供一种存储设备(10)，能够接收输入信号并产生作为响应的相应的数据承载输出信号，该设备包括一系列的电路级(200)，能够被系列的第一级(级1)上的输入信号触发，从而引起沿系列到系列的最后级各级的顺序触发产生输出信号，对系列中每一级取得的用持续时间表示的数据用以触发系列中的后继级。对各级的顺序触发产生数据承载输出信号用以从设备(10)输出。设备(10，800)可被修改成重复地输出数据，对输入信号作出响应。而且，设备(900，940)可被适配成在重复数据以前提供延时，从而克服几个设备(900，940)工作在共同范围内时的竞争。
文档编号G11C19/00GK1447951SQ0181417
公开日2003年10月8日 申请日期2001年6月15日 优先权日2000年6月16日
发明者I·J·福尔斯特 申请人:Ab迪克控股有限公司