专利名称：用于检测低功率谐振标签的射频识别系统的制作方法
射频识别系统(RFID)是用来检测并预防物品的丢失以及在各种不同的零售公司、服装和大盘商、超级市场、图书馆、录像带出租店等等之类的商店中执行物品管理功能。一般而言，此系统使用一个与物品(或其包装)紧连在一起或相关联的智能标签，典型地该物品是潜在的顾客或熟练的用户可以轻易地拿到的物品。其中将智能标签和物品(或其包装)紧连在一起或相联接的过程通常称之为给物品加“标签”。一般而言，该射频识别系统用于检测该唯一的智能标签的存在(或不存在)，因此在受监视的安全区或检测区内受保护的物品在这里也称之为“询问区”。此检测区位于商店出口或入口处或附近，或是位于商店的某一部分，位于销售处，或手提便携式询问器的附近。
一种获得广泛普及的射频识别系统使用一种智能标签，该标签包含有独立的被动谐振电路，通常为在某一检测频率范围之内的预定的检测频率产生谐振的小体积的平面印刷电路。调整至检测频率的发射器发射电磁能或询问信号到检测区。调整至检测频率的接收器检测由智能标签体现出的电磁场的振幅干扰。当连有一智能标签的物品移进或通过此检测区时，此智能标签暴露于发射的电磁能中。也就是说，询问此智能标签。接收器对该输出信号的检测指示在检测区内存在有一含有智能标签的物品，接着此接收器触发警告来通知采取适当的安全措施或引起其它人员注意。
一种为人所熟知的射频识别系统有一在射频范围内的发射和检测频率。和这种系统一起使用的该智能标签称之为RF标签或RF智能标签。和每一物品相关联的RF标签可以是相同的，这样所有拥有智能标签的物品，都向接收器返回相同信号。或者，RF标签可能是传回各唯一的唯一识别码的被动谐振智能标签。美国专利第5,446,447号(Carney等人)、第5,430,441号(Bickley等人)、第5,347,263号(Carroll等人)公开了三个此种智能标签的例子。这些智能标签典型地包含有一用来产生各唯一的识别码的集成电路。此“智能的”智能标签提供关于在询问器区域内检测到的物品的附加信息。这些智能标签典型地在射频范围内响应并发射信号，为本技术领域所熟知的“射频识别(RFID)标签”或“智能标签”。射频识别标签使用于射频识别系统中。智能标签也可以在非射频频带谐振，通常可能被称之为“EAS标签”。
上面所描述的现有的射频识别系统种类以及其它种类的现存射频识别系统在防止盗窃或未被许可拿走物品方面显示出很有效率。
图1展示一传统射频识别系统的无线电收发器组件10。此组件包含一对定义检测区14于其中的间隔的台座的无线电收发器天线12和12’。在一传统的方案中，发射器和接收器线圈均放置于每个天线12和12’中。在另一传统的方案中，发射器线圈放置于天线12中而接收器线圈放置于天线12’中。检测区14的最大尺寸主要取决于用于射频识别系统中智能标签的“读取范围”。“读取范围”为一被动谐振信号可以精确地被信号接收装置检测并辨别的范围。
被动谐振信号相对地是低功率信号，而且必须在一相对噪声环境内被识别。在检测区14内有很多潜在的噪声源，诸如来自其它智能标签的信号、发射器频率和金属物体以及邻近电子设备相互作用产生的信号。而且，射频识别系统本身就是一重要的噪声源。
在射频识别系统中，从振荡器产生出有效的振幅及相位噪声，所说振荡器用来产生发射器回路天线的基谐波场频。而且，大量的噪音在无线电收发器电子电路和用以处理模拟标签信号的电路之间的信号路径上流动。此信号路径在传统的射频识别系统中是硬连接的。参见例如美国专利第4,623,877号(Buckens)。接地回路及共模信号沿该信号路径引进噪声。来自用以处理模拟标签信号的数字信号处理(DSP)电路的切换噪音时常可在信号路径上发现。向无线电收发器电子电路以及用以处理模拟、标签信号的电路供电的直流电源线也会在其信号路径上引进噪声。
这些噪声降低标签响应信号的信噪比，因而限制了读取范围。天线12和12’相距越远，噪声问题愈严重，因为标签信号随着与接收器天线距离的增加而减弱，然而随着与接收器天线距离的增加，潜在的环境噪声源却增强。而且，政府当局，如联邦电信委员会(FCC)，调整了在射频识别系统使用的频率范围内的幅射发射使用等级，并且禁止辐射等级超过最大预定等级。进而限制了在检测区中信号的强度，因而限制了读取范围。许多传统的射频识别系统目前在FCC限定的极限或极限附近工作。
传统的射频识别系统即使是在可接受的读取范围也会遇到标签读取问题。举例来说，来自某一特定的智能标签的信号可能因为在检测区内无法预期的噪声或因为微弱或明显衰减的标签响应信号造成的低信噪比而未被检测到。因此，传统的射频识别系统有时候无法“听到”小信号，或是当环境异常嘈杂时甚至连正常强度的信号也无法听到。
典型地，无线电收发器天线12和12’间的距离在三到六英尺的范围，视特定的射频识别系统以及使用该系统的特定应用而定。然而，为了避免限制商店的进/出口，希望天线彼此间的间隔至少有进/出口的宽度，其可能是六尺或在某些型式的商店中可能更远(例如大型购物中心)。有时候也希望能隐藏天线装置。然而，假若天线必须彼此非常靠近以获得可接受的效能时，则隐藏天线装置是不可行的。因此，在传统的射频识别系统中，天线放置位置的选择性受到限制。
在美国申请号为08/783,423的申请案中，描述了一种用来增加射频识别系统读取范围的方案，该申请于1998年1月14日提出，标题为“多回路天线”。然而，此方法针对天线的设计，而不是针对由射频识别系统本身以及由其它外部噪声源所产生的噪声问题。
总括来说，有一重要的、长久以来为人所知的且目前尚未被满足的需求，即在不违反政府在磁场强度的规章下来改进检测能力以及射频识别系统的读取范围。
本发明提供一种用于RFID系统的信号发生器。RFID系统包括一拥有基谐波场频率的发射器天线组件。此发射器天线组件由两个有180度相位差的输入信号驱动。此信号发生器包含一振荡器以及一除以n电路，其中n≥2。此振荡器有一为基本场频率n整数倍的输出频率。此除以n电路的一输入与振荡器的输出相连接。该除以n电路产生两个有180度相位差而有相同频率的输出信号。两个除以n的输出信号都用来驱动发射器天线组件。由此回路天线所产生的合成电场信号为连续波信号。除以n电路包含一或多个级联的触发器。最后一级触发器的两个输出均用来驱动发射器机天线以产生连续波信号。
本发明提供一种检测在检测区内是否存在物品的具有检测区的RFID系统，其中该物品标有谐振智能标签。该RFID系统包括一接收器电路，一标签响应信号分析电路，在两者之间连有一光纤接口。接收器电路在检测区检测到智能标签后输出一解调的模拟标签响应信号。所述标签响应信号分析电路包括一输入，和一处理该模拟标签响应信号并从中输出智能标签数据的数字信号处理电路。所述光纤接口一端与接收器电路的输出连接，另一端与标签响应信号分析电路的输入连接，用以将模拟标签响应信号从接收器电路传送到标签响应信号分析电路。
上述的总结，以及下面对本发明的较佳实施例的详细的描述，在与附图结合时阅读更好理解。为了说明本发明，附图中所展示的是目前较佳的实施例。然而，必须了解本发明并不局限于图中所展示的精确的排列和方法。在图式中图1为一传统射频识别系统的台座天线透视图。
图2为符合本发明的射频辩识系统所选择的元件的示意方框图。
图3A-1、图3A-2、图3A-3、图3A-4以及图3B为一组详细的元件级电路图/原理图，这组图展示了图2中射频识别系统的个别元件，以及符合本发明的射频识别系统的附加元件。
图4为-适用于本发明的-智能标签的简图。
图5A-5E为图3A-1、3A-2、3A-3、3A-4及图3B的系统中，在不同级的标签响应信号。
图6为图3A-1、图3A-2、图3A-3、图3A-4以及图3B的一部分的简化电路图。
图7为图6中触发器的输出的框图。
图8为用来产生相位分离信号以驱动射频识别发射器天线的传统方法原理图，以及图9为根据本发明用来产生相位分离信号以驱动射频识别发射器天线方案的流程图。
仅为了方便起见，在此使用一些术语，不应视为对本发明的限制。在附图中，相同的参数用来标明遍布数个附图中相同的元件。
在本发明中的射频识别系统的系统结构包含多个用来减低射频识别系统内噪声的元件。此合成的射频识别系统有较佳的检测能力、或者说，对射频识别标签有较佳的读取范围。重要元件总和如下1、此系统提供一有低振幅和相位噪声的本地振荡器。通过开始使用一拥有的输出频率为想要的RF场频的n整数倍的低噪声晶体振荡器，接着将此频率除以整数n最小化噪声分量。在一公开例中，n=2,RF场频为13.56MHz。因此，晶体振荡器具有27.12MHz的输出频率。此输出频率通过一分频器(在本例中为一“除以2”电路)以获得用来驱动发射器天线的已减少噪声的13.56MHz信号。同理可用于n大于2的值。例如，假若n=4，选择具有54.24MHz输出频率的振荡器，此信号通过4x分频器(也就是一“除以4”电路)以获得用来驱动发射器天线的已减少噪声的13.56MHz信号。
2、光纤被用来将模拟标签响应信号从接收器电路的输出传送到标签响应信号分析电路(其包含一数字信号处理器(DSP))的输入。一般而言，此系统结构因而在实体上被分为模拟部分和数字部分。光纤在此两部分建立一电子隔离，切断接地回路，阻止来自DSP内部的切换噪声进入灵敏的前端检测器(也就是接收器电路)，并防止共模信号干扰想要的射频识别标签信号。
3、在DS电路线上提供滤波器防止可能是内部或是外部的无关的信号干扰想要的标签信号。此滤波器以可能是共模或差模的高频和低频干扰为对象。
这些元件每一个都明显地减少了噪声，可以单独使用或是组合使用于射频识别系统。每一元件的详细说明如下。
图2为所绘RFID系统16的所选择部分的示意万块图，以选择性地强调以上确定的，本发明的三个元件。图3A-1、图3A-2、图3A-3、图3A-4、以及图3B一起提供了一组合扩充，具有图2中所示的选择部分及附加部分的射频识别系统较佳实施例的元件级电路图/原理图。图3A-1、图3A-2、图3A-3、图3A-4以及图3B中的电路元件和图2中的组件一同描述。
参考图2、图3A-1、图3A-2、图3A-3、图3A-4、图3B以及图4，系统16包含无线电收发器模块18(图3A-1、图3A-2、图3A-3、图3A-4)、一标签响应信号分析模块20(图3B)以及一为光纤接口形式的光学接口22(图3A-1、图3A-2、图3A-3、图3A-4以及图3B)。无线电收发器模块18包含一拥有AM接收器的传统接收器电路24。接收器电路24解调来自智能标签28的数据(图4)。通过耦合直接从接收器天线来的能量来检测、放大以及限制在射频载波上的振幅变化。于是，检测、放大以及限制就在接收器电路24中执行。接收器电路24根据检测到在检测区30中已贴上智能标签28的物品26输出一已解调的标签响应信号。此无线电收发器模块18连接到一传统的发射器/接收器天线组件32，该组件包含一用以建立检测区的发射器回路天线34以及一用以拾取从一或多个智能标签28发射的响应信号的接收器回路天线36。天线34和36可以是分离的，也可以是放置在一起(也就是两个天线配置于相同的实体天线上)。所述无线电收发器模块18放置于紧邻驱动天线组件的地方。天线组件32可以如图1中所示的配置，或以任何其它传统的方式配置。所述发射器回路天线36有一预定基谐波场频。在此所描述的实例中，该频率为13.56MHz。然而，本发明的范畴包含任何适用于检测谐振智能标签的频率。
标签响应信号分析模块20可以紧邻天线组件32和无线电收发器模块18放置，或是远离天线组件32和无线电收发器模块18放置。标签响应信号分析模块20包含一光学输出、-A/D转换器65以及一处理数字化和量化的模拟标签响应信号并输出智能标签数据的传统数字信号处理电路(此后称之为数字信号处理器38或DSP38)。此DSP38最好置于一屏蔽的盒子中。
本发明的一个重要组件为用来取代传统硬连接接口的光纤接口22。该接口22包含一光学发射器40、一光学接收器42以及一端连接到光学发射器40、另一端连接到光学接收器42的光缆或光纤维44。此光学发射器40以及光学接收器42可以如图2、图3A-1、图3A-2、图3A-3、图3A-4以及图3B所示，实际地安装在与无线电收发器模块18和标签响应信号分析模块20相连接的各个电路板上，或是外置于与无线电收发器模块18和标签响应信号分析模块20连接的电路板(图中没有显示)。此光纤44可以是用来连接各个电路板的任何合适的长度。而且需要维持信号的强度时，在其路径上可以有一或多个中器或光学放大器。如上面所讨论的，此光纤44通过提供电子隔离以及切断与硬连接的连接相连的接地回路、阻止来自DSP38的内部切换噪声进入接收器电路24、以及预防共模信号干扰所想要的标签响应信号来显著地降低噪声。
实验数据显示使用光纤接口取代传统硬连接接口可使噪声电压减少一个数量级，或是说是20分贝(dB)。因为显著的噪声减少，读取范围和拥有硬连接接口的已有技术的射频识别系统相比可以增加一显著的百分比，其等级为每一询问器至少六英寸到一英尺。例如，一拥有两个询问器的商店进/出口可以在过道宽度上提高一到二英尺，每一询问器在读取范围上提供额外六英寸到一英尺的改进。
用于本发明的较佳谐振智能标签为传统射频识别标签。
图4展示一适用于本发明的射频识别标签28样品的大体描述。该智能标签28包括一当标签28在读取器或询问器监视的范围内时用于检测的被动式谐振射频(RF)电路50，这在本领域内是为人所熟知的。一种为人熟知的电路50为具有一起组成拥有一预定(运行的)谐振频率(也就是所选择的射频)的谐振电路的线圈天线52以及电容54。在传统的方法中，智能标签28的电源来自天线52。而且，该智能标签28包含一用以给智能标签28的提供“智能的”集成电路(IC)56。IC56连接到电路50。IC56包含一用以存储标识位或其它数据的可编程存储器58，如下面所述。当施加足够的电源到IC时，IC56输出一包含已储存的数据的数据流。在本发明的一个实施例中，此资料流通过切换一横跨线圈天线52的附加的电容(没有显示出来)一段为数据脉冲的持续时间来建立一系列的数据脉冲。这会改变RF电路50的谐振频率，使之偏离运行频率。因此，不是RF电路50在单一的运行谐振频率传回一简单响应信号，而是其从存储器58传回一包含事先被编程的信息包的调制信号。信息包(数据脉冲)被询问器接收电路接收并处理，且被解码(若需要的话)以提供有关贴有标签的物品的识别或其它信息。使用在IC记忆体58内的资料来从智能标签28中输出识别数据的其它方法也在本发明的范围之内。IC56最好也是一被动式装置，并且以和RF电路50相同的方式供电(也就是通过使用天线52从询问器发射器信号接收到的能量)。由此，该智能标签28即为所说的射频识别标签。其它类型的射频识别标签也可以用于本发明。其它拥有适合用作智能标签28的部分电路的电路的射频识别标签范例在美国专利第5,446,447号(Carney等人)、第5,430,441号(Bickley等人)以及第5,347,263号(Carroll等人)中给出。
图5A-5E显示在图2、图3A-1、图3A-2、图3A-3、图3A-4以及图3B的电路组件的不同阶段源自智能标签28的样品标签响应信号。
图5A显示在接收器电路24的输出端未被处理的解调的模拟标签响应信号的一部分，在图3A-1、图3A-2、图3A-3、图3A-4以及图5A中标示为信号60。一典型的模拟标签响应信号可以有154位以及在大约50毫伏特范围内的峰值电压电平。因为相比于拥有明确定义的离散值(例如，1、2、3、…)的数字信号，它有连续变化的电压电平及噪声，所以此信号为“模拟的”。这些离散值最后以多组比特表示并且由高和低逻辑电平来代表。
图5B显示当标签响应信号出现在光纤44以及被光学发射器40处理之后，此标签响应信号的一部分。在此阶段，该标签响应信号在图3A-1、图3A-2、图3A-3、图3A-4、图3B以及图5B图中被标示为信号62，信号62与信号60有相同的波形，但振幅表示光线强度，而非电压。
图5C显示当标签响应信号出现在光学接收器42输出端以及在输入到标签响应信号分析模块20之前，此标签响应信号的一部分。在此阶段，该标签响应信号在图3B和图5C中被标示为信号64。信号64有和信号62相同的波形，但此时振幅表示模拟电压。因此假设为理想的运算转换电路和无损耗的光纤44，则信号64和信号60完全相同。此模拟电压在图3B中所示的将模拟电压转换为数字数据用于DSP38处理的A/D转换器65中量化。在图3B所示的电路中，在A/D转换器65输出端的信号为10位的字序列，在图5D中表示为输入到DSP38的信号64的离散的、量化值。
图5E显示从DSP38输出的智能标签数据66的一部分。该数据提供智能标签28的识别信息(例如，RFID数据，在此情况下，智能标签28为一射频识别标签)。此标签输出信号在图3B和图5E中标示为信号66。
在图5D和图5E中所示被量化的值和数字化的值及数字波形并不代表图5A-5C在相同的各时间点上所示的信号，而且图5D和图5E的时间周期彼此之间或与图5A-5C中的时间周期也不相关。图5D和图5E用于相比于图5A-5C中信号的模拟特性，来说明标签响应信号的数字特性。
一些传统的射频识别系统使用光纤在系统元件间传送信号。例如，美国专利第5,288,980号(Patel等人)公开了电子数据处理器和一被动/非被动逻辑电路之间的通信链路可以是光缆。美国专利第5,440,300号(Spillman,Jr)公开了一种多个嵌入式结构的网络，其中数个内嵌在壁板内的智能结构由一相符的电力网络及数据接收询问接口单元网络供电以及询问，该单元网络由沿公共电源/数据总线电缆的节点相连接并作为节点使用。该电缆可以是光缆。美国专利第5,353,011号(Wheeler等人)公开了利用光纤驱动器、电缆以及接收器来分布与同步的本地振荡器相关的同步信号。在所有这三个专利中，只有数字信号流过光纤。这三个专利中无一在各个光纤媒介中传输未经处理的模拟标签响应信号，因此这些专利中没有一个专利提供前面提到的本发明降低噪声的优点。
图2、图3A-1、图3A-2、图3A-3、图3A-4以及图3B也显示了本发明第二个要强调的噪声降低元件，即为低噪声信号发生器68，用来在其谐波场频驱动天线组件32的发射器。该信号发生器包含一拥有为基谐波场频n整数倍的输出频率的振荡器70，以及一连接到振荡器输出的分频器72(以后称之为“除以n电路72”)，其中n≥2。信号发生器68的输出以除以n的震荡频率被用来驱动天线组件32的发射器。具体地说，信号发生器68的输出是连接到依次驱动发射器天线34的谐振电路驱动器或电源驱动器电路86。一较佳的电源驱动器电路86为美国专利申请案第08/911,843号公开的一种E类放大器，该申请于1997年8月15日提出，标题为“用于反应性负载的驱动电路”，其由这里的参考文献实现。这种电源驱动器电路86的一实施例如图3A-1、图3A-2、图3A-3、图3A-4所示。然而，本发明的范围包含接收数字输入的任何合适的交换式放大器，包括传统的C、D、或E类放大器。
振荡器70可以安装于无线电收发器模块18上，如图3A-1、图3A-2、图3A-3以及图3A-4所示，或者振荡器70可以外置于无线电收发器模块18(图中没有显示)。在外置的配置中，振荡器输出可以被光纤电路76接收。假若如此，该无线电收发器模块18使用电路77来检测“脱离”或者说是外部振荡器不存在，与邻近的无线电收发器模块同步，或使用跳线J5使之同相，或使用跳线J4使之相差180°。
图3A-1、图3A-2、图3A-3以及图3A-4显示本发明的一较佳实施例，其中除以n电路72用一个或多个级联触发器来实现。图3A-1、图3A-2、图3A-3以及图3A-4中，n=2，所以只有一个触发器。在所说明的例子中场频率为13.56MHz。因此，选择具有27.12MHz输出频率的振荡器70。为了简化电路的实现，n最好为偶数。按此方法，可以级联数个触发器来建立除以4、6、8等等的电路。从最后一级触发器的输出Q和Q获得触发器输出信号。假如n为奇数，电路的实现就更加复杂。奇数的实现使用计数器和解码器来解码计数器的输出。本发明的范围包括大于等于2的n值。n值的实际应用范围为16≥n≥2。
信号发生器68的噪声降低的功能的理论依据为分频器减弱驱动信号中的噪声功率却没有减弱驱动信号中的信号功率。考虑n=2的范例。在通过除以2电路反馈振荡器输出信号后，在任何给定频偏的相位噪声边带的振幅被分为只有一半，而信号部分的振幅却不会被分半。假如在一特定频偏下驱动信号中的噪声为σDs，那么经由除以2电路反馈后在相同频偏驱动信号中的合成噪声为1/2σDS。在n大于2的情况可以应用相同的原理。例如，假如n=2，则合成噪声为1/3σDs。
上面所描述的低噪声振荡器方案显著地降低了在RF磁场中噪声，因此允许读取范围相较于没有使用此方案的已有技术的射频识别系统增加一显著的百分比。例如，使用本方案可使检测能力提高10-20％。
图2、图3A-1、图3A-2、图3A-3以及图3A-4也展示了本发明第三个强调的噪声降低元件，亦即在DC电源线上使用滤波器。标签响应信号分析模块20向无线电收发器模块18提供隔离的DC电源，该模块18又依次使用DC电源以基本场频来合成并驱动发射器天线34中的RF电流。用于无线电收发器模块18的DC电源线包含高频和低频共模滤波器75和78，以及高频和低频差模抑制滤波器80。
图3A-1、图3A-2、图3A-3以及图3A-4也展示用来给射频识别系统16的电路供电的稳压器82和84。
图6为一简化的电路图，强调本发明的较佳实施例的一些部分，其中一各或多个双态触发器72(在已经说明的除以2实施例中为一个触发器)提供以下双重功能(1)分频，及(2)提供非反相以及反相输出信号以驱动发射器。图6的电路详细的展示于图3A-1、3A-2、3A-3以及3A-4中)。
参考图6，除以2电路的输出为触发器72的Q和Q输出。此二输出有180度的相位差和相同的频率，如图7中所示。为了简单起见，Q输出标示为具有0度相位，且可以称之为“非反相输出”，而Q输出标示为有180度相位而且可以称之为“反相输出”。此合成输出因而具有推一拉特性。通过用两输出驱动发射器天线34，天线34产生连续波信号与用于发射器天线的脉冲波或突发波方案相比，例如图2中显示脉冲模式的发射器输出信号的美国专利第4,274,089号(Giles)所公开的方案，连续波信号为标签检测提供了较佳的时机。尽管图3中美国专利第4,274,089号(Giles)公开了将一分频触发器的Q输出发送到一谐振标签的发射器，但Q输出(也就是反相输出)并没有被传送到标签发射器。
一用来获得相位分离(推一拉)信号用以驱动发射器天线产生连续波信号的传统技术为使用变压器。例如，参阅图6中以连续波模式运行的美国专利第4,274,089号(Giles)。变压器为一模拟装置而且产生明显的噪声，因此违背了降低系统噪声的目标。本发明在尽可能靠近最后级的位置维持数字形式的驱动信号，而且使用数字设备(触发器)来产生相位分离信号，因此降低了在系统中产生噪声的机会。
图8和图9说明本发明如何在尽可能接近最后级的地方使用数字信号以减少在驱动信号电路中的噪声。图8为一用以驱动射频识别发射器天线来产生连续波形信号的传统方案90。在此方案中，模拟设备92，如变压器，产生相位分离信号。变压器的模拟输出由谐振电路驱动器94放大，此驱动器接收模拟输入，且驱动器的输出被送到发射器天线34。图9示出符合本发明的方案96。在此方案中，数字设备，亦即一个或多个触发器72，产生相位分离信号。触发器72的数字输出被输入到切换放大器96，其可以是能够接收数字输入的任何合适的C类、D类或E类放大器。美国专利申请案第08/911,843号公开了一此种放大器，该专利于1997年8月15日提出申请，标题为“用于反应性负载的驱动电路”，其一实现方式如图3A-1、图3A-2、图3A-3以及图3A-4所示(参阅电源驱动电路86)。
在本发明范围内的射频识别系统16之一个不及较佳的实施例只使用触发器72的一输出或一相位。相较于较佳的两相位方案，该方案只对一给定的输入电压提供了一半的信号电压，但仍旧提供了想要的信号噪声减低以及连续的波形。
此射频识别系统16使用调幅响应信号。然而，其它一些调制方案也包含在本发明的范围内，例如频率调制、脉冲调制以及相位调制。
本发明所公开的光学接口为一光纤接口。然而，也可以使用其它在一定的距离上容许光传输和接收模拟标签响应信号的光学或光线接口方案。
尽管上面所描述的射频识别系统使用射频识别智能标签，但也可以在使用其它型式的谐振智能标签的射频识别系统中使用噪声减低方案。
上面所描述的噪声减低方案改善了标签检测且允许一显著增大的读取范围。本发明因此用如此改进的性能解决了在本领域中对射频识别系统的一个长期渴望的，到目前为止还未被满足的需求。
本专业技术人员可以认识到，在不偏离本发明大的构思情况下，可以对以上所述的实施例做些修改。由此可以理解，本发明并不局限于上述公开的特定的实施例，而是如附加的权利要求中所定义的，希望能够涵盖在本发明精神和范围内的修改。
权利要求
1.一种用于一射频识别(RFID)系统中的信号发生器，该RFID系统具有一有基本场频的发射器天线组件，该发射器天线组件由两个相位差为180度的输入信号驱动，该信号发生器包括(a)一拥有为该基本场频的n整数倍的输出频率的振荡器；以及(b)输入端连接到该振荡器输出的除以n电路，该除以n电路产生两个有180度相位差而频率相同的输出信号，其中n≥2，两个除以n输出信号均被用来驱动该发射器天线组件。
2.根据权利要求1所述的信号发生器，其中所述该除以n电路包含至少一个触发器，所述二输出信号为该至少一个触发器的非反相输出和反相输出。
3.根据权利要求1所述的信号发生器，其中n=2，而且该除以n电路包含一触发器。
4.根据权利要求2所述的信号发生器，其中n＞2而且为偶数，所述除以n电路包含n个级联的触发器，所述两个输出信号为最后一级触发器的非反相输出及反相输出。
5.根据权利要求1所述的信号发生器，其中16≥n≥2。
6.根据权利要求1所述的信号发生器，其中n是偶数。
7.一种用来为RFID系统的询问器发射器天线产生至少一个驱动信号的装置，该至少一个驱动信号造成该发射器天线以一基本场频的频率产生一连续波信号，该装置包括产生至少一个频率为该基本场频的用作该至少一个驱动信号的输出信号的触发器，其中该装置产生两个驱动信号，并且该触发器产生两个相位差为180度而频率相同的输出信号，该两个输出信号被用作为该两个驱动信号。
8.根据权利要求7所述的装置，还包含至少一个用以放大所述驱动信号之一的切换式放大器，该放大器一端连接到该发射器天线而另一端连接到该至少一个触发器的输出。
9.根据权利要求7所述的装置，还包含两个用以放大所述两个驱动信号的切换式放大器，每个放大器的一端连接到该发射器天线，另一端分别连接到所述每个触发器的输出。
10.具有检测区的一种射频识别(RFID)系统，该系统检测在该检测区中一物品是否存在，其中该物品贴有一谐振智能标签，该系统包含(a)一发射器天线组件，它包含一用以建立该检测区的发射器回路天线，该回路天线有一预定的基本场频并且产生一连续波信号；(b)一用于以其基本场频驱动该发射器天线组件的信号发生器，该信号发生器包括(ⅰ)一具有为该基本场频的n整数倍的输出频率的振荡器，以及(ⅱ)一用于产生至少一个输出信号的除以n电路，其输入端连接到该振荡器输出，其中n≥2；以及(c)一放大器，其输入端连接到该除以n输出信号，及以输出端连接到该发射器天线组件，该放大器输出一除以n输出信号以驱动该回路天线产生所述连续波信号，其中该发射器天线组件由两个有180度相位差的输入信号驱动，而且该除以n电路产生两个有180度相位差且频率相同的信号，该除以n电路包含至少一个触发器，该两个触发器的输出信号为该至少一个触发器的非反相输出和反相输出。
11.根据权利要求10所述的RFID系统，其中n=2，且该除以n电路包含一个触发器。
12.具有一检测区的一种射频识别(RFID)系统，该系统检测在该检测区中一物品是否存在，其中该物品贴有一谐振智能标签，该系统包含(a)一发射器天线组件，它包括一用以建立该检测区的发射器回路天线，该回路天线有一预定的基本场频并且产生一连续波信号；(b)一信号发生器，用于以其基本场频驱动该发射器天线组件，该信号发生器包括(ⅰ)一拥有为该基本场频n整数倍的输出频率的振荡器，以及(ⅱ)用来产生至少一个输出信号的除以n电路，其一输入端连接到该振荡器输出，其中n≥2；以及(c)一放大器，其一输入端连接到该除以n输出信号，一输出端连接到该发射器天线组件，该放大器输出一除以n输出信号以驱动该回路天线产生该连续波信号，其中该谐振智能标签为一RFID标签，而且该基本场频为一射频。
13.根据权利要求12所述的RFID系统，其中该基本场频为13.56MHz。
14.具有一检测区的一种射频识别(RFID)系统，该系统检测在该检测区中一物品是否存在，其中该物品贴有一谐振智能标签，该系统包含(a)一发射器天线组件，它包括一用以建立该检测区的发射器回路天线，该回路天线有一预定的基本场频并且产生一连续波信号；(b)一用于以其基本场频驱动该发射器天线组件的信号发生器，该信号发生器包括(ⅰ)一拥有为该基本场频n整数倍的输出频率的振荡器，以及(ⅱ)用来产生至少一个输出信号的除以n电路，该电路的一输入端连接到该振荡器输出，以及(c)一放大器，其一输入端连接到该除以n输出信号，及一输出端连接到该发射器天线组件，该放大器输出一除以n输出信号来驱动该回路天线产生该连续波信号，其中16≥n≥2。
15.具有一检测区的一种射频识别(RFID)系统，该系统检测在该检测区中一物品是否存在，其中该物品贴有一谐振智能标签，该系统包含(a)一发射器天线组件，它包括一用以建立该检测区的发射器回路天线，该回路天线有一预定基本场频；(b)一用于以其基本场频驱动该发射器天线组件的信号发生器，该信号发生器包括(ⅰ)一拥有为该基本场频n整数倍的输出频率的振荡器，以及(ⅱ)用来产生至少一个输出信号的除以n电路，该电路的一输入端连接到该振荡器输出，其中n≥2，该除以n电路包含至少一个触发器，每一个触发器产生一非反相输出和一反相输出，该非反相输出和该反相输出中至少有一个被用来驱动该天线发射器组件。
16.根据权利要求15所述的RFID系统，其中所述谐振智能标签为一RFID标签，而且该基本场频为一射频。
17.根据权利要求16所述的RFID系统，其中该基本场频为13.56MHz。
18.根据权利要求15所述的RFID系统，其中该非反相输出和该反相输出两者皆被用来驱动该发射器天线组件。
19.根据权利要求15所述的RFID系统，其中16≥n≥2。
20.根据权利要求15所述的RFID系统，其中n=2，而且所述除以n电路包含一个触发器。
21.在具有一检测区的、用于检测一贴有一谐振智能标签的物体是否存在于该检测区的射频识别系统中包括(a)在该检测区内检测到该智能标签时，输出一解调的模拟标签响应信号的一接收器电路；(b)一包括以下(ⅰ)和(ⅱ)的标签响应信号分析电路(ⅰ)一输入，和(ⅱ)一处理该模拟标签响应信号和从中输出智能标签数据的数字信号处理电路；和(c)一光学接口，其一端与该接收器电路的输出相连，另一端与该标签响应信号分析电路相连，用于将该模拟标签响应信号从该接收器电路输送到该标签响应信号分析电路。
22.根据权利要求21所述的RFID系统，所述光学接口包括(ⅰ)一光学发射器，(ⅱ)一光学接收器，和(ⅲ)一光纤，其一端与该光学发射器的输出相连，另一端与该光学接收器的输入相连。
23.根据权利要求21所述的RFID系统，其中，该谐振智能标签为一射频识别(RFID)标签。
24.根据权利要求21所述的RFID系统，其中，该标签响应信号为调幅信号。
全文摘要
在使用智能标签的射频识别(RFID)系统,使用具有为想要的RF场频整数倍的输出频率的低噪声晶体振荡器来使振幅和相位噪声最小化。然后使用用于分频器的级联触发器对此频率分频。最后一级触发器的两输出均驱动发射器天线以产生连续波信号。光纤将模拟标签响应信号从接收器电路的输出输送到包括数字信号处理器(DSP)的标签响应信号分析模块的输入,由此提供电路组件之间的电隔离,断开接地回路,阻止从DSP来的内部切换噪声进入接收器电路,并防止共模信号干扰所想要的RFID标签信号。
文档编号H04B10/2575GK1310833SQ99808962
公开日2001年8月29日 申请日期1999年7月13日 优先权日1998年7月24日
发明者威廉·F·加勒格三世, 鲁赛尔·E·巴伯, 艾力克·艾克斯顿 申请人:检查点系统有限公司