专利名称：一种用于射频电子标签的通过失谐进行负载调制的电路和方法
技术领域：
本发明属微电子技术领域，具体涉及射频电子标签(Radio Frequency IdentificationTag)领域，尤其涉及一种用于射频电子标签的通过失谐进行负载调制的电路和方法。
背景技术：
射频识别系统一般主要有射频电子标签和阅读器(Reader)组成。对于电感耦合式的射频电子标签，由于是无源工作，即没有外加电源供电，因此其工作时所需要的能量将全部由阅读器提供。射频电子标签通过将阅读器发送的交流电磁载波转化成直流来获取芯片工作的电压，为使得射频电子标签获得最大的工作电压，需要在其天线两端并联谐振电容构成振荡回路，调谐到阅读器的发射频率。调谐电容的大小由线圈的电感决定，两者形成的谐振频率与阅读器发射频率保持一致。
当谐振的射频电子标签进入到阅读器的交变磁场中时，标签将从磁场中获取能量。从供应阅读器天线的电流在阅读器内阻上的压降就可以测得此附加功耗。这时标签相对于阅读器来说相当于一个负载(此等效负载有实部和虚部)，其等效负载的大小可以用供应阅读器天线的电流在阅读器内阻上的压降来表征。当标签的等效负载发生改变的时候，供应阅读器天线的电流在阅读器内阻上的压降也会随之发生改变。因此，通过数据控制负载电压的接通和断开，可以实现数据从标签传输到阅读器，这种数据传输方式就被称为负载调制。
传统的负载调制就是通过调节标签的等效负载的实部或虚部来实现。通过调节实部实现负载调制的电路图如图1所示，通过调节虚部实现负载调制的电路图如图2所示。作为开关使用的晶体管(101，102，201，202)分别连接外接的用于改变实部的电阻(103，104)和用于改变虚部的电容(203，204)，通过控制晶体管的开启与关闭即可实现改变等效负载实部或虚部的作用，从而实现负载调制，把数据从标签传输到阅读器。虽然这种调节实部或虚部实现负载调制的方法比较普遍，但是这种负载调制方法不适用于多标签的情况。在这种负载调制时，当晶体管开启后，整个射频电子标签的等效负载值变小，使得流过标签天线的电流会增大，从而会使标签产生的与从阅读器入射过来的磁场方向相反的磁场增大，有可能会抵消入射过来的磁场。因此，当周围环境中还存在其他射频电子标签时，就有可能因为与阅读器距离比较近的射频电子标签在负载调制时抵消了阅读器入射过来的磁场而接收不到或接收到很少的阅读器发射过来的磁场，从而无法正常工作。
因此，需要一种新的负载调制方法，以克服传统的负载调制方法无法适用于多标签场合的问题。
发明内容
本发明的目的是提出一种适用于多标签情况的射频电子标签的负载调制电路和方法，在射频电子标签原有调谐电容的基础上，增加失谐电容和负载调制晶体管，由数字基带控制的晶体管的开启与关闭对应了原有调谐电容的改变和保持不变，使射频电子标签分别处于失谐与谐振状态，起到改变射频电子标签等效负载的作用，从而实现负载调制。这种电路实现简单，且能适用于多标签系统的负载调制。
本发明提出的射频电子标签的负载调制电路，包括一个谐振电容，用于和射频电子标签的天线构成振荡回路，调谐到阅读器的发射频率；一个失谐电容，用于和一个负载调制晶体管串联后并联在谐振电容两端，使射频电子标签有选择性的失谐；一个负载调制晶体管，用于和上述失谐电容串联后并联在谐振电容两端，使射频电子标签有选择性的失谐；一个数字基带中的负载调制模块，用于根据协议要求有选择性的控制上述负载调制晶体管的开启与关闭。
上述失谐电容和负载调制晶体管串联后再并联在谐振电容两端，当晶体管关闭时，失谐电容不起作用，射频电子标签处于谐振状态，而当晶体管开启时，失谐电容起作用，失谐电容与谐振电容并联使得天线两端新的电容无法与天线构成振荡回路，从而使射频电子标签失谐。
上述负载调制模块为数字基带中必要的核心模块，根据不同协议的要求和不同的数字基带结构，数字基带里还可包含其他的核心模块。
上述由一个谐振电容，一个失谐电容和一个负载调制晶体管为通过改变调谐电容实现失谐法负载调制的最基本组成部分，其他通过改变调谐电容以使射频电子标签失谐从而实现负载调制的方法与此方法等价。
一种通过改变调谐电容实现失谐从而进行负载调制的方法，其步骤如下首先数字基带中的负载调制模块根据协议的要求和从阅读器接收到的指令做出相应的回应和数据处理，将要返回给阅读器的指令作相关处理后传输给负载调制晶体管；然后，负载调制晶体管根据数字基带中的负载调制模块传输过来的数据处于相应的开启与关闭状态；当负载调制晶体管处于关闭状态的时候，失谐电容与射频电子标签天线两端断开，即未与谐振电容并联，此时与天线构成振荡回路的电容仍然是原来的谐振电容，因此，射频电子标签仍处于谐振状态；当负载调制晶体管处于开启状态的时候，失谐电容与射频电子标签天线两端连接，即与谐振电容并联，此时与天线构成振荡回路的电容为失谐电容与谐振电容的并联，因此，此时的射频电子标签处于失谐状态。
通过谐振状态和失谐状态的转换，射频电子标签的等效负载也在变换，进而阅读器天线的电流在阅读器内阻上的压降也会随之发生改变，从而实现了负载调制，实现了射频电子标签向阅读器传输数据的过程。
本发明的独到优势在于在射频电子标签的负载调制过程中，通过由数字基带控制的负载调制晶体管的开启和关闭，有选择性的在原有谐振电容的基础上改变谐振电容的大小，使射频电子标签有选择性的出于失谐状态和谐振状态，来得到不同的射频电子标签等效负载来实现负载调制。由于在负载调制过程中，射频电子标签的等效负载由谐振时的值向失谐时的较大值变化，而不是向很小值变化，故不会出现一个射频电子标签抵消阅读器如射过来的磁场而使其他射频电子标签接收不到或接收到很少的磁场而无法正常工作的情况。因此，这种负载调制方法不但简单有效，而且能适用于多射频电子标签的系统。
图1为传统的通过调节实部实现负载调制的电路。
图2为传统的通过调节虚部实现负载调制的电路。
图3为本发明的失谐法负载调制的电路。
图中标号101为连接在天线一端的负载调制晶体管，102为连接在天线另一端的负载调制晶体管，103为与101连接的用于调节射频电子标签等效负载实部的电阻，104为与102连接的用于调节射频电子标签等效负载实部的电阻。
201为连接在天线一端的负载调制晶体管，202为连接在天线另一端的负载调制晶体管，203为与201连接的用于调节射频电子标签等效负载虚部的电容，204为与202连接的用于调节射频电子标签等效负载虚部的电容。
301为射频电子标签的天线，302为射频电子标签的谐振电容，303为失谐电容，304为负载调制晶体管，305为射频电子标签的数字基带部分，306为射频电子标签的模拟前端，307为射频电子标签的存储器。
具体实施例方式
以下参照附图详细描述本发明的具体实施方式
。
图3为本发明的采用失谐法来实现负载调制的电路，其工作过程如下
首先数字基带(305)中的负载调制模块会根据协议的要求和从阅读器接收到的指令做出相应的回应和数据处理，将要返回给阅读器的指令作相关处理后传输给负载调制晶体管(304)。
然后，负载调制晶体管根据数字基带中的负载调制模块传输过来的数据处于相应的开启与关闭状态。
当负载调制晶体管处于关闭的时候，失谐电容(303)与射频电子标签天线(301)两端断开，即未与谐振电容(302)并联，此时与天线构成振荡回路的电容仍然是原来的谐振电容，因此，射频电子标签仍处于谐振状态。
当负载调制晶体管处于开启的时候，失谐电容与射频电子标签天线两端连接，即与谐振电容并联，此时与天线构成振荡回路的电容为失谐电容与谐振电容的并联，因此，此时的射频电子标签处于失谐状态。
通过谐振状态和失谐状态的转换，射频电子标签的等效负载也在变换，进而阅读器天线的电流在阅读器内阻上的压降也会随之发生改变，从而实现了负载调制，实现了射频电子标签向阅读器传输数据的过程。
最后所应说明的是以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
权利要求
1.一种用于射频电子标签的负载调制电路，其特征在于，包括一个谐振电容，用于和射频电子标签的天线构成振荡回路，调谐到阅读器的发射频率；一个失谐电容，用于和一个负载调制晶体管串联后并联在谐振电容两端，使射频电子标签有选择性的失谐；一个负载调制晶体管，用于和上述失谐电容串联后并联在谐振电容两端，使射频电子标签有选择性的失谐一个数字基带中的负载调制模块，用于根据协议要求有选择性的控制上述负载调制晶体管的开启与关闭。
2.一种基于权利要求1所述的用于射频电子标签的负载调制电路进行负载调制的方法，其特征在于，在射频电子标签的负载调制过程中，通过由数字基带控制的负载调制晶体管的开启和关闭，有选择性的在原有谐振电容的基础上改变谐振电容的大小，使射频电子标签有选择性的处于失谐状态和谐振状态，从而得到不同的射频电子标签等效负载来实现负载调制。
3.根据权利要求2所述负载调制的方法，其特征在于具体步骤为首先数字基带中的负载调制模块根据协议的要求和从阅读器接收到的指令做出相应的回应和数据处理，将要返回给阅读器的指令作相关处理后传输给负载调制晶体管；然后，负载调制晶体管根据数字基带中的负载调制模块传输过来的数据处于相应的开启与关闭状态；当负载调制晶体管处于关闭的时候，失谐电容与射频电子标签天线两端断开，此时与天线构成振荡回路的电容仍然是原来的谐振电容，射频电子标签仍处于谐振状态；当负载调制晶体管处于开启的时候，失谐电容与射频电子标签天线两端连接，此时与天线构成振荡回路的电容为失谐电容与谐振电容的并联，射频电子标签处于失谐状态；通过谐振状态和失谐状态的转换，射频电子标签的等效负载也在变换，进而阅读器天线的电流在阅读器内阻上的压降也会随之发生改变，从而实现了负载调制。
全文摘要
本发明属微电子技术领域，具体为一种用于射频电子标签的通过失谐进行负载调制的电路和方法。该负载高速电路包括一个谐振电容、一个失谐电容、一个负载调制晶体管和一个数字基带中的负载调制模块。通过使射频电子标签在数字基带的控制下有选择性的谐振或失谐来进行负载调制。在射频电子标签原有的调谐电容的基础上，由数字基带控制的晶体管的开启与关闭对应原有调谐电容的改变和保持不变，从而使射频电子标签分别处于失谐与谐振状态，对于阅读器来说，这两种状态射频电子标签有着不同的等效负载，因而在这两种状态下，阅读器能得到不同的电压，从而实现了负载调制。这种负载调制方法可以适用于多标签的场合。
文档编号G06K7/08GK1744102SQ20051003014
公开日2006年3月8日 申请日期2005年9月29日 优先权日2005年9月29日
发明者胡建赟, 闵昊 申请人:复旦大学