用于在采用带通调制的电感耦合的rfid系统中产生专用数据信道的方法及装置制造方法
【专利摘要】用于修改传入的射频(RF)信号的电感耦合装置包括电感元件。可变阻抗电路包括电耦合至电感元件的输出。带通Delta-Sigma耦合至可变阻抗电路并以数字方式控制可变阻抗电路的输出。传入的RF信号在根据可变阻抗电路的输出调节电感元件的耦合阻抗时而被修改。
【专利说明】用于在采用带通调制的电感耦合的RFID系统中产生专用 数据信道的方法及装置 发明领域
[0001] 本发明总体上涉及用于在采用带通调制的电感耦合的射频通信网络中产生专用 数据传输信道的方法及装置。
【背景技术】
[0002] 射频识别（RFID)系统通常用于定位并跟踪包括读取装置和至少一个无线终端或 者标签的近场通信网络中的物品。在给定的RFID网络或系统中，将含有载波信号的激励时 变电磁射频（RF)波从读取器发送到标签。可利用电感耦合借助于两个电路之间的互感将 能量从一个电路（例如导电天线线圈及相关电路）传输到另一个电路。标签中所感应出的 电压能够被整流并用于向标签电路供电。RFID网络可包括标签和读取器，其中，标签和读取 器利用它们的电感耦合天线（或者天线线圈）间的这种电感耦合来交换信息。为了使信息 能够从标签传递到读取器，标签电路会改变负载或者使负载发生变化，该负载在本文中指 的是与电感耦合线圈或者元件相关的耦合阻抗。由于互感耦合的原因，读取器能够检测到 此改变，借此，标签能修改源自读取器的RF信号以传送编码数据。
[0003] 图la描述了现有技术的RFID系统，在该系统中，在相同的频率信道或频谱104上 进行从标签l〇la- C到读取装置103的数据传输。在利用已有的电感耦合技术时，通常处于 RFID系统或网络中的多个标签中的每个标签利用修改后的载波信号发送RF信号。因此，来 自各标签的修改后的RF信号在与RFID网络中的给定读取装置相关的相同RF频谱内与其 它标签的修改后的RF信号重叠。
[0004] 因此，当多个标签被相同的RFID读取装置激励，同时利用给定频率信道对返回至 读取器的它们各自的、重叠的信号进行修改时，在RFID系统中会发生标签冲突。这样，每当 在同一 RF场中必须同时读取大量标签时，标签冲突问题就会加重。当同时产生的信号发生 冲突时，读取器不能区分这些信号。标签冲突会使读取器混淆，产生数据传输错误，并通常 会降低RFID系统或网络内的数据吞吐量。
[0005] 已提出了许多系统来对个体标签进行隔离。例如，在一种专门减少冲突错误的技 术中，当读取器意识到已发生标签冲突时，该读取器会发送特殊的"间隙脉冲"信号。当接 收到此信号时，各标签会询问随机数计数器以确定发送其数据前要等待的间隔。由于各个 标签得到唯一的数字间隔，因此标签会在不同时间发送它们的数据。然而，就数据吞吐率而 言，仍然存在对整个RFID系统性能的不利影响。
[0006]目前已知的是，通过利用例如相移键控（PSK)和幅移键控（ASK)这样的信号调制 方案来对标签所接收到的信号进行调制并将调制后的信号电感耦合至读取装置，其中标签 通过改变状态之间的阻抗匹配来改变其相关的阻抗。然而，当使用这些已知的信号调制方 案时，仍然存在由给定频率信道上重叠的修改后的信号导致的标签冲突的不利影响。
[0007] 此外，在RFID网络的读取装置环境下，尤为相关的是读取装置中DC偏移量的影响 以及读取器的相位噪声的影响。
[0008] 在电感耦合的RFID系统中，基础线圈（underlying coils)由它们的物理尺寸和 结构确定。已熟知的是，等效的变压器能替代两个线圈的耦合系统。这两个线圈之间的关 系由磁场⑶和基础值（underlying value)给出，以表示此关系即为互感（M)和/或f禹合 因子（k)。
[0009] 图lb示出了现有技术的电感耦合的RFID系统。适用的毕奥-萨伐尔Biot-Savart 关系式为：
[0010]
【权利要求】
1. 一种用于修改传入的射频RF信号的电感耦合装置，其包括： 电感元件； 可变阻抗电路，其具有电耦合至所述电感元件的输出；以及 至少一个带通Delta-Sigma A I：调制器，其耦合至所述可变阻抗电路并数字式控制所 述可变阻抗电路的输出； 其中当根据所述可变阻抗电路的输出调节所述电感元件的耦合阻抗Z时，修改传入的 射频信号。
2. 根据权利要求1所述的电感耦合装置，其中，至少一个带通Delta-Sigma调制器的输 出在至少两个状态之间切换所述可变阻抗电路的输出，以调节所述耦合阻抗。
3. 根据权利要求1或2所述的电感耦合装置，其中，施加给所述带通Delta-Sigma调制 器的输入信号包括将传入的射频信号偏移+/_?〇的复合调制信号。
4. 根据权利要求3所述的电感耦合装置，其中，所述复合调制信号由GMSK、QPSK、nPSK、 nQAM和OFDM信号中之一组成。
5. 根据权利要求1至4中任一项所述的电感耦合装置，其中所述带通Delta-Sigma调 制器的输出为归零RTZ和非归零NRZ类信号中的一种信号。
6. 根据权利要求1至5中任一项所述的电感耦合装置，其包括IQ上变频调制器，其中 由输入至所述带通Delta-Sigma调制器的同相-正交IQ上变频信号来产生数字式受控的 输出。
7. 根据权利要求6所述的电感耦合装置，其中，所述IQ上变频调制器将数据上变频至 4分频后的fs左右，其中fs为带通Delta-Sigma调制器的采样频率。
8. 根据权利要求6或7所述的电感耦合装置，其中，提供至所述IQ上变频模块的输入 数据由GMSK、QPSK、nPSK、nQAM和OFDM信号格式中之一组成。
9. 根据权利要求1至8中任一项所述的电感耦合装置，其还包括所述可变阻抗电路处 的至少一个滤波装置，以滤除来自带通Delta-Sigma调制器的带噪输出。
10. 根据权利要求6至9中任一项所述的电感耦合装置，所述电感耦合装置包括电磁耦 合至射频识别RFID系统中的读取装置的标签终端的一部分，其中基于标签终端内置的时 钟电路产生来自IQ上变频调制器的数据。
11. 根据权利要求6至9中任一项所述的电感耦合装置，所述电感耦合装置包括电磁耦 合至射频识别RFID系统中的读取装置的标签终端的一部分，所述读取装置提供具有载波 信号频率的传入的RF信号，其中基于采用M分频后的载波信号频率frf的时钟电路产生来 自IQ上变频调制器的数据，其中M表示正数值。
12. 根据权利要求6至9中任一项所述的电感耦合装置，所述电感耦合装置包括电磁耦 合至射频识别RFID系统中的读取装置的标签终端的一部分，其中基于标签终端内置的时 钟电路对IQ上变频调制器进行计时。
13. 根据权利要求6至9中任一项所述的电感耦合装置，所述电感耦合装置包括电磁耦 合至射频识别RFID系统中的读取装置的标签终端的一部分，所述读取装置提供具有载波 信号频率的传入的RF信号，其中基于采用N分频后的所述载波信号频率frf的时钟电路对 IQ上变频调制器进行计时，其中N表示正数值。
14. 根据权利要求1所述的电感耦合装置，其中，所述电感元件包括标签终端的一部 分，所述标签终端电磁耦合至射频识别RFID系统中的读取装置，所述RFID系统包括利用在 标签终端内的时钟电路对带通Delta-Sigma调制器进行计时。
15. 根据权利要求1所述的电感耦合装置，其中，所述电感元件包括标签终端的一部 分，所述标签终端电磁耦合至射频识别RFID系统中的读取装置，所述读取装置提供具有载 波信号频率的传入的RF信号，所述RFID系统包括采用基于L分频后的所述载波信号频率 产生的时钟电路来对带通Delta-Sigma调制器进行计时，其中L表示正数值。
16. 根据权利要求1所述的电感耦合装置，其中，所述电感元件包括标签终端的一部 分，所述标签终端电磁耦合至射频识别RFID系统中的读取装置，所述读取装置提供具有载 波信号频率的传入的RF信号，其中所述读取装置利用所述载波信号频率对修改后的RF信 号进行下变频，经由模数转换器ADC来将IQ数据数字化，对数字化的IQ数据进行数字滤 波，然后解调数字滤波后的IQ数据。
【文档编号】G06K7/08GK104335494SQ201280073516
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2012年6月11日 优先权日:2012年5月29日
【发明者】塔吉德尔·曼库 申请人:泰格信息技术有限公司