过量射频(rf)功率存储和功率共享rf识别(rfid)标签以及相关的连接系统和方法
【专利说明】过量射频(RF)功率存储和功率共享RF识别(RFID)标签以及相关的连接系统和方法
相关申请的交叉引用
[0001]本申请要求2012年10月8日提交的美国临时申请S/N 61/710，843以及2013年3月15日提交的美国申请S/N 13/836342的优先权的权益。
相关申请
[0002]本申请还与2012年2月I日提交的且题为“Rad1 FrequencyIdentificat1n (RFID)Connected Tag Communicat1ns Protocol and RelatedSystems and Methods(射频识别(RFID)连接的标签通信协议以及相关系统和方法)”的美国专利申请S/N 13/363，808有关，该申请是2009年3月31日提交的且题为“Components, Systems, and Methods for Associating Sensor Data With ComponentLocat1n(用于将传感器数据与部件位置相关联的部件、系统和方法)”的美国专利申请S/N 12/415, 343的部分继续申请，这两篇申请通过引用整体结合于此。
[0003]本申请还与2012年2月I日提交的且题为“Protocol for Communicat1nsBetween a Rad1 Frequency Identificat1n(RFID)Tag and a Connected Device,andRelated Systems and Methods (射频识别(RFID)标签和连接的设备之间的通信协议，以及相关系统和方法)”的美国专利申请S/N13/363，851有关，该申请是2009年3月31日提交的且题为 “Components, Systems, and Methods for Associating Sensor Data WithComponent Locat1n (用于将传感器数据与部件位置相关联的部件、系统和方法)”的美国专利申请S/N12/415，343的部分继续申请，这两篇申请通过引用整体结合于此。
[0004]本申请还与2012年2月I日提交的且题为“Communicat1ns Between MultipleRad1 Frequency Identificat1n(RFID)Connected Tags and One or More Devices, andRelated Systems and Methods (多个射频识别(RFID)连接的标签和一个或多个设备之间的通信，以及相关系统和方法)”的美国专利申请S/N13/363，890有关，该申请是2009年3月 3I 日提交的且题为“Components, Systems, and Methods for Associating Sensor DataWith Component Locat1n(用于将传感器数据与部件位置相关联的部件、系统和方法)”的美国专利申请S/N12/415，343的部分继续申请，这两篇申请通过引用整体结合于此。
[0005]本申请还与2012年3月13日提交的且题为“Rad1 FrequencyIdentificat1n(RFID)in Communicat1n Connect1ns, Including Fiber OpticComponents (包括光纤部件的通信连接的射频识别(RFID)) ”的美国专利申请S/N13/418，752有关，该申请通过引用整体结合于此。
[0006]本申请还与2006 年 10 月 31 日提交的且题为“Rad1 Frequency Identificat1nTransponder For Communciating Condit1n Of A Component (用于传送部件的条件的射频识别应答器)”的美国专利申请S/N 11/590，377有关，该申请通过引用整体结合于此。
背景
技术领域
[0007]本公开的领域涉及射频(RF)识别(RFID)标签(也被称为应答器)，且尤其涉及从RF场能中向RFID标签供能。
技术背景
[0008]采用射频(RF)识别(RFID)应答器来识别制品是公知的。RFID应答器通常被称为“RFID标签”。例如，可提供包括一个或多个RFID标签的RFID系统。RFID标签可包括被通信地耦合至天线的集成电路(IC)芯片的形式的RF电路。IC芯片还可被耦合至存储器。标识号或其它特性被存储在IC芯片或耦合至IC芯片的存储器中。标识号可被提供给另一个系统(诸如RFID读取器)以提供用于各种目的的标识信息。
[0009]如果RFID标签是具有发射器的“有源”标签，则RFID标签可利用存储在RFID标签中的功率来将标识信息发射到RFID读取器。因此，有源RFID标签包含用于向RF发射器供能的它自己的电源，该电源通常是电池。相反，如果RFID标签是“无源”标签，则RFID标签不包含它自己的电源。用于操作无源RFID标签的功率是通过包含在由RFID标签天线所接收的无线RF信号中的能量进行接收的。无线RF信号是由RFID读取器中的发射器进行发射的。无源RFID标签从无线RF信号的电磁场中采集能量以向IC供电以用于无源RFID标签操作以及用于与RFID读取器的通信。作为示例，无源RFID标签可诸如经由后向散射调制通信对来自RFID读取器的无线RF信号的接收进行响应，包括通过提供存储在无源RFID标签中的标识信息。在无源或有源RFID标签的任一种情况中，RFID读取器可将从RFID标签接收的信息存储在数据库中和/或将该信息报告至RFID系统外的其它系统。
[0010]可能期望提供可检测多个RFID标签的事件的RFID系统。可能期望在这些RFID标签事件发生时检测它们。在该示例中，RFID标签可被配备有事件检测能力。作为非限制性示例，例如，事件可包括RFID标签到另一电部件的连接、罩住(housing) RFID标签的连接器到另一连接的连接、或者激活与RFID标签相关联的开关。作为非限制性示例，事件还可包括检测环境条件，包括但不限于温度、压力、湿度或曝光。包括环境条件的某些条件可能需要RFID标签被配备有能够检测该条件的条件事件传感器。设置在RFID系统中的RFID读取器可与整个RFID标签布居(populat1n)进行通信以确定哪些RFID标签检测到事件以及所发生的事件的类型。
[0011]无源RFID标签技术的重要限制在于:当可从读取器中获得不足的RF功率时，该RFID标签将是不活动的。这在图1中通过示例示出。图1是曲线图10，该曲线图10示出了作为时间(以秒为单位)(水平轴)的函数的以分贝每米(dBm)为单位的(垂直轴)由RFID标签连接的RFID标签天线从RFID读取器接收的RF功率12。需要标称阈值功率被RFID标签天线所接收以打开RFID标签以供操作。这由图1中的功率级别线14所示出并且被假定为-16dBm。在图1中，RFID标签正在体验接收的功率波动，因为RFID读取器在四个不同的RFID读取器天线之中切换其信号，其中相等的时间被用于每一个RFID读取器天线。RFID读取器大约每秒一次地改变RFID读取器天线。针对四个RFID读取器天线，在图1中示出了由RFID标签天线所接收的四个不同级别的RF功率，分别为功率级别16A(约_5dBm)、功率级别16B (约-1OdBm)、功率级别16C (约_18dBm)和功率级别16D (约_20dBm)。这些不同的功率级别之所以发生是因为RFID标签位于距四个RFID读取器天线中的每一个不同的距离。
[0012]然而，如图1中所示，由RFID标签天线从RFID读取器接收的RF功率12可能并不总是在标称阈值功率级别14处或之上。如图1中所示，大约一半的时间，所接收的RF功率12是在标称阈值功率级别14之下。这也被称为RFID标签的负功率裕度。还如图1中所示，大约一半的时间，由RFID标签天线从RFID读取器接收的RF功率12是在标称阈值功率级别14之上。这也被称为RFID标签的正功率裕度。两个接收的RF功率级别16C、16D在RFID标签的操作的标称阈值功率级别14之下并且经历负功率裕度。两个接收的RF功率级别16A、16B在RFID标签的操作的标称阈值功率级别14之上并且经历正功率裕度。RFID标签将在RFID标签经历正和负功率裕度时打开和关闭。由RFID标签有时所经历的这种负功率裕度在各种情况下将是一个问题。
[0013]作为一个非限制性示例，RFID标签中的负功率裕度可在RFID标签被物体或其它RFID标签遮蔽时发生。负功率裕度还可在金属紧邻于RFID标签从而导致RFID标签和其RFID标签天线之间的阻抗失配时发生。负功率裕度还可在无线RF信号的RF场的反射引起RFID标签的区域中的干扰或空(null)时发生。负功率裕度还可在RFID读取器以RFID标签的RFID标签天线对其无反应的频率发射无线RF信号的情况下发生。负功率裕度还可归因于不同的RFID读取器天线之间的RFID读取器切换而发生。负功率裕度还可在RFID读取器切换到被定位成距离RFID标签太远(即，超出范围)的RFID读取器天线以将足够的RF功率提供到RFID标签时发生。所有这些示例性情况以及其它情况可导致时间段，在该时间段期间，RFID标签未从无线RF信号中采集足够的RF功率来向RFID标签供能，因此致使RFID标签不可操作。
【发明内容】
[0014]本文中所公开的实施例包括过量射频(RF)功率存储和功率共享RFID标签。本文中还公开了相关的RFID标签连接系统和方法。在本文中所公开的实施例中的过量RF功率存储和功率共享RFID标签以及相关的RF识别(RFID)标签连接系统和方法允许连接的RFID标签将从过量接收的RF功率导出的过量能量存储在共享的能量存储设备中。以此方式，单独的RFID标签或RFID标签连接系统中的一组连接的RFID标签可在目前尚未从RFID读取器接收到足够的RF功率时的短暂时间段内继续操作。在RFID标签连接系统中的连接的RFID标签之中共享共享的能量存储设备中的从过量接收的RF功率导出的存储能量可显著地缓解RF功率中断的问题。
[0015]就此，在一个实施例中，提供RFID标签连接系统。RFID标签连接系统包括第一RFID标签。第一 RFID标签包括:至少一个第一天线，配置成接收在所接收的第一无线RF信号中的第一 RF功率；第一能量存储设备，配置成存储从过量接收的第一 RF功率导出的过量能量；以及一个或多个第一能量共享导体，耦合至第一能量存储设备。RFID标签连接系统还包括第二 RFID标签。第二 RFID标签包括:配置成接收在所接收的第二无线RF信号中的第二 RF功率的至少一个第二天线，以及一个或多个第二能量共享导体。当第一 RFID标签的一个或多个第一能量共享导体被连接至第二 RFID标签的一个或多个第二能量共享导体时，第一能量存储设备形成共享的能量存储设备。第一 RFID标签还包括第一功率管理器，配置成在所接收的第一 RF功率超过第一 RFID标签的第一操作阈值功率的情况下将从过量接收的第一 RF功率导出的过量能量存储在共享的能量存储设备中。第二 RFID标签还包括第二功率管理器，配置成在所接收的第二 RF功率超过第二 RFID标签的第二操作阈值功率的情况下将从过量接收的第二 RF功率导出的过量能量存储在共享的能量存储设备中。以此方式，可在连接的RFID标签之间有效地共享RF功率。连接的RFID标签中的一个或多个可将过量接收的RF能量存储在共享的能量存储设备中，而另一个连接的RFID标签或多个RFID标签可在未接收无线RF信号或接收的无线RF信号中没有足够的RF功率足以用于操作时从共享的能量存储设备中获取RF功率。
[0016]在另一实施例中，提供了在RFID标签之间共享存储的过量RF功率存储的方法。该方法包括接收由第一 RFID标签接收的第一无线RF信号中的第一 RF功率，该第一 RFID标签包括耦合至第一能量存储设备的一个或多个第一能量共享导体。该方法还包括接收由第二 RFID标签接收的第二无线RF信号中的第二 RF功率，该第二 RFID标签包括一个或多个第二能量共享导体。该方法还包括将第一 RFID标签的一个或多个第一能量共享导体连接至第二 RFID标签的一个或多个第二能量共享导体以形成来自第一能量存储设备的共享的能量存储设备的至少一部分。该方法还包括:如果所接收的第一 RF功率超过第一 RFID标签的第一操作阈值功率，则将从过量接收的第一 RF功率导出的过量能量存储在共享的能量存储设备中。该方法还包括:如果所接收的第二 RF功率超过第二 RFID标签的第二操作阈值功率，则将从过量接收的第二 RF功率导出的过量能量存储在共享的能量存储设备中。
[0017]本文中所公开的实施例还包括RFID标签中的过量RF功率存储以及相关的方法。RFID标签被配置成在所接收的RF功率满足或超过RFID标签的操作阈值功率的情况下从无线RF信号中的接收的RF功率中被供能。RFID标签还进一步被配置成在所接收的RF功率超过RFID标签的操作阈值功率的情况下将从过量RF功率导出的过量能量存储在能量存储设备中。以此方式，当来自RFID标签天线的接收的RF功率未包含足够的功率以操作RFID标签时，RFID标签可从由能量存储设备中的先前存储的过量能量所提供的功率中进行操作。
[0018]上述方面和特征可提供在标签可读性和可操作性方面的RFID读取器和一个或多个RFID标签(尤其连接在一起的多个RFID标签)的改进的系统性能。尤其在依靠连续的标签可操作性(例如，即使对于有限的时间，诸如存在RFID读取器)以及其中每当RFID标签未被供能且不在操作时系统降级发生的应用中，期望或可能需要所有RFID标签维持连续的功率递送以操作RFID标签。本公开的特征，单独地或组合地，可通过允许在某些周期期间的过量采集的读取器RF功率可作为存储的能量用于在从来自RFID读取器的无线RF信号中采集不足的读取器RF功率的周期期间向相应的RFID标签供能来最大化任何给定的RFID标签可维持连续的操作的概率。
[0019]将在以下详细描述中阐述附加的特征和优点，这些特征和优点部分地对于本领