在第一和第二操作状态中可操作的rfid器件的制作方法

专利名称：在第一和第二操作状态中可操作的rfid器件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在第一和第二操作状态中可操作的RFID器件。除了这个之外，本发明涉及一种在第一和第二操作状态中操作RFID器件的方法。此外，本发明涉及一种程序单元。此外，本发明涉及一种计算机可读介质。
背景技术：
自动识别系统的重要性尤其是在服务部门、后勤领域、商业领域和工业制造领域得到了提高。而且，识别系统的应用还涉及识别人和动物。具体地，诸如应答器系统之类的非接触识别系统(例如，使用RFID标签)适于快速方式的无线数据传输，并且没有干扰的电缆连接。这种系统尤其在高频领域使用电磁波的发射和反射/吸收。对于一定的RFID应用，需要实现RFID集成电路(IC)的两种不同功率模式。对需要低IC电流功耗可以使用低功率模式。因此，可以实现RFID标签的高读取范围。高功率模式用于需要IC扩展功能进而引起渐增的IC电流消耗的应用中。对此有两个原因。首先，由于数字或模拟部件的扩展功能，IC自身消耗更多电流。其次，IC向外部连接的负载、 另一个IC或诸如致动器之类的其它部件提供电流。目前现有的标签设计仅具有中心频率、 频率响应、带宽和质量因子的一定设置。因此，RFID标签仅具有依赖于这些参数的一定应用特定性能，并且标签不可能对诸如紧密耦合的标签或不同类型材料上的标签之类的特定应用需求有作用。US2005/024187公开了一种射频(RF)通信器件，包括用于在低电流操作模式和高电流操作模式之间切换的装置。当RF器件等待来自询问器的唤醒信号时，低电流操作模式被优化为保存电能。在后向散射通信期间，高电流操作模式被优化为提供天线匹配以使RF 器件和询问器之间的后向散射通信的范围最大化。US2008/136643公开了一种接收从射频识别(RFID)读取器发出的射频(RF)信号的设备。该设备测量接收的RF信号的强度，并基于测量的RF信号的强度，根据接收的RF 信号激励的电能是否超过了操作标签所必须的水平，来控制包含在标签中的电源单元提供的电能或由要提供给标签的RF信号激励的电能。US2008/311861公开了一种应答器，包括电容器和算术逻辑单元，电容器用于存储通过空中接口发射的电能，可以利用所存储的电能向算术逻辑单元供电。将电容器的电容器电压与第一阈值和第二阈值进行比较，其中第一阈值和第二阈值不相同。在第一操作模式中，当电容器电压大于第一阈值时，算术逻辑单元执行具有不同优先级的多个例程。在第二操作模式，当电容器电压在第一阈值和第二阈值之间时，停止多个低优先级的例程，并继续多个高优先级的例程
发明内容
本发明的目的是提供在第一和第二操作状态中可操作的RFID器件，将两个功率模式集成到单个RFID器件上，并仍然维持RFID器件两个功率模式的优化效率。为了完成以上限定的目的，提供了一种根据独立权利要求的在第一和第二操作状态中可操作的RFID器件，一种在第一和第二操作状态中可操作RFID器件的方法，一种程序单元和一种计算机可读介质。根据本发明的示例性实施例，提供了一种在第一和第二操作状态中可操作的RFID 器件，其中，RFID器件包括控制单元，控制单元包括用于接收配置信号的配置输入端子；以及与控制单元相连的处理单元，控制单元适于基于配置信号使处理单元在第一和第二操作中状态之间切换。根据本发明的另一示例性实施例，提供了一种在第一和第二操作状态中可操作 RFID器件的方法。该方法可以包括在控制单元的配置输入端子处接收配置信号；基于配置信号使与控制单元相连的处理单元在第一和第二操作状态之间切换。根据本发明的另一示例性实施例，提供了一种程序单元(例如，源代码或可执行代码形式的软件例程)，当被处理器执行时，程序单元适于控制或执行具有上述特征的方法。根据本发明的另一示例性实施例，提供了一种计算机可读介质(例如，半导体存储器、CD、DVD, USB棒、软盘或硬盘)。其中，当被处理器执行时，所存储的计算机程序适于控制或执行具有上述特征的方法。可以利用以下方式来实现可以根据本发明的实施例执行的、在第一和第二操作状态中对RFID器件的操作利用软件的计算机程序，或使用利用硬件的一个或多个特定电子优化电路，或以软件组件和硬件组件混合的形式。术语“RFID器件”可以表示适于无线通信的应答器。更一般地，RFID器件可以是一种器件(例如包括芯片)，当来自询问器的特定信号激活时，自动发射特定(例如已编码的)数据器件。这种RFID器件可以适于与诸如读取器器件之类的通信伙伴器件通信。术语“读取器器件”可以表示基站，该基站适于发送用于读出RFID器件的电磁辐射束和检测反射回来的信号。例如，这种读取器器件可以是RFID读取器。术语“控制单元”可以表示可以改变其配置的任意类型的单元。例如，它可以是前端模块。可以设计控制单元和馈电点的几何位置以满足特定的电需求。控制单元可以配置其自身以影响整个系统的行为从而在第一或第二操作状态中操作。为了这个目的，控制单元可以包括用于接收配置信号的配置输入端子，配置信号指示了用于第一或第二操作状态的配置。术语“处理单元”可以指示用于存储和处理信息、调制和解调射频信号和其它特定的功能的集成电路。处理单元可以与控制单元相连。处理单元可以是集成电路(IC)。IC 可以包括模拟部件和数字部件。控制单元可以适于基于配置信号在第一和第二操作状态之间切换处理单元。当处理单元在两个操作状态之间切换时，整个RFID器件可以在两个操作状态之间切换。因此， 例如，控制单元可以影响中心频率、频率响应、带宽和质量因子的设置。因此，RFID标签或器件可以具有依赖于这些参数的多个应用特定性能，并且因此对诸如紧密耦合的标签或不同类型材料上的标签之类的特定应用需求有作用。
术语“紧密耦合的标签”可以指示直接彼此耦合的多个标签，比如10个标签。通过使用共用技术，当所有标签都希望以高功率模式启动，这些标签将不能工作，并且可用的能量对于所有标签是不足的。这可以通过使用默认的标签低功率模式来改善，即所有的标签可以低功率模式启动。因此，即使所有的标签都处于受限模式，它们也可以是可操作的。 启动之后，可以通过随机过程选择一个标签以切换到高功率模式以便进行读取。当所有其它标签可以保持在低功率模式时，所选标签可以被切换到高功率模式。因此，对于所有的标签、尤其对于在高功率模式的标签来说，可用的能量是充足的。在成功的事务处理之后，所选标签可以再次切换到低功率模式，并选择其它标签以切换到高功率模式。术语“不同类型材料上的标签”可以指示当标签安装在材料上时标签不具有足够的可用能量，例如，修改的谐振频率导致该材料负面地影响标签能量的吸收。根据上述示例，标签可以在低功率模式启动。随后，标签或标签的控制单元可以优化操作参数，例如，谐振频率的精细调节或配置。然后，当目前更多能量可用时，标签可以切换到高功率模式。也可以在一个单个单元(例如，单个电子芯片)中实现处理单元和控制单元，或者处理单元可以是控制单元的一部分，或者反之亦然。可以将处理单元和控制单元集成到单片集成电路(IC)中。因此，在操作RFID器件的执行期间，甚至当在空间受限平台中使用时， 本发明的实施例也能够节约时间和能量。在下文中，将说明器件的另一示例性实施例。但是，这些实施例也可应用于方法、 程序单元和计算机可读介质。控制单元可以适于在低功率模式和高功率模式之间切换RFID器件。低功率模式可以指示处理单元或IC的低电流消耗。因此，RFID器件或RFID标签的高读取范围是可能的。高功率模式可以指示可以执行应用程序的模式，其中需要IC扩展功能，这导致了增大的IC电流消耗。这可以是由于在数字或模拟部件中的扩展功能使IC自身消耗更多电流的情况。这还可以是IC向诸如其它IC或类似致动器的其它任意器件之类的外部相连负载提供电流的情况。配置信号可以是外部配置信号。例如，可以从类似读取器件的外部源的天线来接收这个配置信号。还可以通过处理单元将其发送到控制单元。此外，配置信号可以由天线接收，并随后被处理单元切换和/或处理以生成可以由控制单元接收的信号。可以基于随机过程确定配置信号。例如，可以在处理单元中执行随机过程，并且随后可以将配置信号发送到控制单元。控制单元可以包括用于接收激活信号的激活输入端子。可以将激活信号从处理单元发送到控制单元或通过天线从外部源接收激活信号。激活信号可以促使控制单元激活或去激活控制单元自身。RFID器件可以包括另一个控制单元，其中，另一个控制单元包括用于接收另一个配置信号的另一个配置输入端子，以及另一个控制单元适于基于另一个配置信号使处理单元在第一和第二操作状态之间切换。 器件可以包括两个或多个不同的控制单元或前端。可以区别地设计不同的控制单元或它自身的前端部件和馈电点的几何位置，以满足特定的电需求。每个前端部件可以配置有独立的激活输入端子以使其能够独立地开启或关闭每个前端部件。通过配置集合的特定选择，可以影响整个系统的行为从而可以使用具有一个处理单元的一个RFID器件来实现不同的操作状态，配置集合是指开启或关闭前端、选择不同的馈电点、前端模块的配置、 不同的调谐或功率模式。天线单元可以提供配置信号和另一个配置信号。例如，天线单元可以是短偶极子天线或任意其它类型的标准天线。可以从天线单元的馈电点接收配置信号，并且可以从天线单元另一个馈电点接收另一个配置信号。通过使用不同的馈电点，可以实现控制单元在不同的时刻接收不同的配置信号。此外，可以针对不同的控制单元实现不同的配置。器件可以适于与通信伙伴设备进行通信以从该设备读取数据，通信伙伴设备具体是从器件读取数据的无线通信设备。为了这个目的，器件和读取设备可以包括相应的发射元件。例如，器件可以包括天线，其中，读取设备可以包括相应的接收天线。但是，本发明器件不限于无线或非接触的数据发射，原则上，本发明器件也可应用于有线通信。在下文中，将说明方法另一个示例性实施例。但是，这些实施例也可应用于器件、 程序单元和计算机可读介质。方法还可以包括基于配置信号修改控制单元的配置。因此，例如，通过修改包括调谐模式的配置，一个控制单元可以用于不同的操作状态。方法还可以包括在第一操作状态激活控制单元和在第一操作状态去激活另一个控制单元。因此，每个控制单元可以用于不同的操作状态。可以调节控制单元和另一个控制单元以使每个控制单元具有用于特定操作状态的配置。通过激活控制单元或去激活另一个控制单元，可以启动例如低功率模式的第一操作状态。方法还可以包括在第二操作状态激活另一个控制单元和在第二操作状态去激活控制单元。因此，可以启动例如高功率模式的第二操作状态。本发明的上述方面和其它方面将通过下文描述的示例性实施例而变得显而易见， 并且将参考这些示例性实施例而被说明。


下文中参考本发明非限制性的示例性实施例来更详细地描述本发明。图1示出了根据本发明示例性实施例在第一和第二操作状态中可操作的RFID器件；图2示出了根据本发明另一示例性实施例在第一和第二操作状态中可操作的 RFID器件；图3示出了根据本发明示例性实施例的通信系统，包括与读取设备结合的图1的器件。
具体实施例方式附图中的图表是示意性的。在不同的附图中，使用相同的参考标记提供相似或等同的元件。图1示出了根据本发明示例性实施例在第一和第二操作状态中可操作的RFID器件 100。RFID器件100包括处理单元101和控制单元102。处理单元101和控制单元102连接在一起以用于通信。也可以将它们作为一个单个单元提供或者将它们集成在单独的集成电路(IC)中。控制单元102可以是计算机硬件组件，用于操作RFID器件100以及在操作两个操作状态中的处理单元101。控制单元102包括用于接收配置信号的配置输入端子。可以在内部从处理单元 101发送配置信号，或通过天线单元从类似读取设备的外部源发送配置信号。控制单元102 适于基于配置信号使处理单元102在第一和第二操作状态之间切换。通过使处理单元101 以及整个的RFID器件100在两个操作状态、尤其是低功率模式和高功率模式之间切换，仅通过配置控制单元102的配置信号，RFID器件100可以用于不同的特定需求。配置信号可以是外部配置信号，例如，通过天线单元从外部源接收的信号。备选地，基于随机过程确定配置信号。例如，可以在处理单元101中执行随机过程。在其它的实施例中，处理单元101也可以基于任意信号生成配置信号，例如，任意信号可以指示环境需求。图2示出了根据本发明另一示例性实施例在第一和第二操作状态之间可操作的 RFID器件。根据这个实施例，可以使用一个或多个不同的控制单元202或前端实现RFID器件200。示出了使用两个前端202的实现，但是，更多前端或控制单元也是可以的。控制单元202使用短偶极天线203。备选地，也可以使用其它已知的天线类型。可以区别地设计前端部件202自身以及馈电点204、205的几何位置，以满足特定电子需求。RFID器件200具有到天线单元203的共用连接206。每个前端部件202配备有独立的激活输入端子以便能够独立地开启或关闭每个前端模块或控制单元202。因此，可以接收激活信号。此外，每个前端模块202具有用于接收配置信号的配置输入端子。通过对配置集合的特定选择，可以正面方式影响整个系统的行为，配置集合例如是开启或关闭前端、选择不同的馈电点、前端模块的配置、不同的调谐或功率模式。可以将一个前端部件202设计为低功率模式，而将另一个前端部件202设计为高功率模式。作为一个示例，低功率前端可以是在前端输出上负载5μΑ电流的前端。高功率前端可以负载IrnA电流，其比低功率前端大几个数量级。由于对高动态范围的需求，将两个前端或控制单元202设计为完全不同。在第一次激活RFID器件或标签期间，关闭高功率前端以保持尽可能小的负载。因为仅开启低功率前端的事实，导致电流负载为低并且因此RFID器件200的操作范围为高。 在这种条件下，RFID器件200已经具有全低功率功能，这在同时开启高功率前端时是不可能的。这个原因不仅在于高功率前端的电流负载，还在于由于高功率前端引起明显功率反射的坏阻抗，因此即使高功率前端还没有消耗任何电流，也导致低功率前端的范围损失。通过外部命令的触发激活高功率模式。备选地，RFID器件200可以自己决定切换到高功率模式或自己改变配置。切换也可以基于随机过程。在低功率模式能量供给的帮助下，RFID器件200可以通过发送激活信号到另一个控制单元或前端202来激活高功率模式。高功率模式的激活可以改变整个系统的行为，并因此有利于对配置进行新的调节，以再次针对整个新的操作条件实现优化的系统性能。因此，由于以最优化的方式来配置设计自身和天线馈电，高功率前端可以以最高效的方式工作。在下文中，参考图3，将阐述根据本发明示例性实施例的通信系统300。
通信系统310包括读取器320和应答器；340。读取器320包括处理器322 (例如微处理器或中央处理单元)，其与发射机天线 324和接收机天线3 通信地连接。发射机天线3 能够向应答器340发射通信消息328。 接收机天线326能够从应答器340接收通信消息330。尽管在图3中将发射天线3M和接收机天线3 示作两个不同的天线，备选实施例可以使用单个共享的收发机天线。天线324、326与处理器322电连接，以便可以将数据从处理器322发送到发射天线324，从而作为通信消息3 发射。处理器322也可以分析和处理由接收机天线3 接收的通信消息330。诸如半导体存储器之类的存储单元332与处理器322相连，以允许存储处理器322 可访问的数据。此外，示出了允许用户操作读取设备320的输入/输出单元334。输入/输出单元334可以包括诸如按钮、小键盘、操纵杆或类似物之类的输入元件。用户可以通过这些输入元件向读取设备320输入命令。此外，输入/输出单元334可以包括诸如液晶显示器之类的显示单元，允许显示用户可见的读取设备320读取过程的结果。如图3所示，应答器或RFID器件340包括发射和接收机天线336、诸如微处理器之类的处理器342和存储器338。在实施例中，存储器338和处理器可以集成在单个集成电路 (IC)中，集成电路可以与天线336相连，并附着于诸如一片织物之类的支撑件344。可以无线的方式在实体320、340之间交换通信消息328、330。如图3所示，可以在读取器320和应答器340之间交换通信消息3 和330。与图1和图2的处理单元相对应的处理单元301以及与图1和图2的控制单元相对应的一个或多个控制单元302可以被包括在图3的处理器342中，并可以被独立的布置。应该注意的是术语“包括”不排除其它元件或特征，“一个”不排除多个。也可以将描述的与不同实施例相关的元件进行组合。还应该注意的是权利要求中的参考标记不解释为对权利要求范围的限制。
权利要求
1.一种在第一和第二操作状态中可操作的RFID器件(100)，包括控制单元(102)，其中，控制单元(10 包括用于接收配置信号的配置输入端子，以及处理单元(101)，与控制单元(102)相连，其中，控制单元(102)适于基于配置信号在第一和第二操作状态之间切换处理单元 (101)，其中，控制单元(10 包括用于接收激活信号的激活输入端子。
2.根据权利要求1的RFID器件(100)，其中，控制单元(102)适于在低功率模式和高功率模式之间切换RFID器件(100)。
3.根据权利要求1的RFID器件(100)，其中，配置信号是外部配置信号。
4.根据权利要求1的RFID器件(100)，其中，基于随机过程来确定配置信号。
5.根据权利要求1的RFID器件(100)，包括 另一个控制单元002)，其中，所述另一个控制单元(20 包括用于接收另一个配置信号的另一个配置输入端子，所述另一个控制单元(20 与处理单元(201)相连，以及其中，所述另一个控制单元(20 适于基于另一个配置信号在第一和第二操作状态之间切换处理单元001)。
6.根据权利要求5的RFID器件(100)，其中，天线单元(203)可提供配置信号和所述另一个配置信号。
7.根据权利要求6的RFID器件(100)，其中，从天线单元O03)的馈电点(204)可接收配置信号，以及从天线单元O03)的另一个馈电点(20 可接收所述另一个配置信号。
8.根据权利要求1的RFID器件(100)，其中，RFID器件(100)适于与用于从RFID器件(100)读取数据的通信伙伴器件(320)进行无线通信，通信伙伴器件(320)具体是读取器件。
9.一种在第一和第二操作状态中操作RFID器件(100)的方法，该方法包括 在控制单元(10 的配置输入端子处接收配置信号，基于配置信号在第一和第二操作状态之间切换与控制单元(10 相连的处理单元 (101)，在控制单元的激活输入端子处接收激活信号。
10.根据权利要求9的方法，还包括基于配置信号修改控制单元(10 的配置。
11.根据权利要求9的方法，还包括在第一操作状态中激活控制单元(10 ，以及在第一操作状态中去激活另一个控制单元002)。
12.根据权利要求11的方法，还包括在第二操作状态中激活所述另一个控制单元002)，以及在第二操作状态去激活所述控制单元(102)。
13.一种计算机可读介质，其中存储有在第一和第二操作状态中操作RFID器件(100) 的计算机程序，当处理器执行所述计算机程序时，所述计算机程序适于执行或控制根据权利要求9的方法^
全文摘要
一种在第一和第二操作状态中可操作的RFID器件(100)，所述RFID器件(100)包括控制单元(102)，其中，控制单元包括用于接收配置信号的配置输入端子；以及与控制单元相连的处理单元(101)，其中，控制单元适于基于配置信号在第一和第二操作状态之间切换处理单元(101)，控制单元(102)包括用于接收激活信号的激活输入端子。
文档编号G06K19/07GK102369543SQ201080014385
公开日2012年3月7日 申请日期2010年4月1日 优先权日2009年4月7日
发明者安东·塞尔费尔纳 申请人:Nxp股份有限公司