扩展频谱rfid无源标签并行应答功率控制的制作方法
【专利摘要】本发明“扩展频谱RFID无源标签并行应答功率控制”用于缓解扩展频谱RFID空中接口无源标签并行应答传输中的远近效应引起的干扰，选择开环控制方法，用并联二极管链串联电阻构成分流支路，多个不同长度二极管链分流支路与负载支路并联构成可变衰减器；用二极管管压降VJ作衡量标签接收电平的尺度，用不同长度的二极管链检测接收载波大小，通过二极管链导通与截止状态控制信号功率分流，实现功率控制，以检测电压EA＝VJ为起控点，按EA等于VJ的整数倍设分流控制点。可变功率控制设在标签接收载波到达调制器之前，载波信号经衰减器输出到调制器，返回应答信号发射经过二次衰减，因此对读写器接收信号衰减量是可变衰减器衰减量的二倍。
【专利说明】扩展频谱RFID无源标签并行应答功率控制
【技术领域】
[0001] 本发明属于短距离通信领域，射频识别（RFID)技术。与甚高频（VHF)，超高频 (UHF)，微波（MW)频段RFID空中接口系统和设备设计有关。
【背景技术】
[0002] 短距离通信是近年来异常活跃的新的【技术领域】之一。无线传感器网络（WSN)和射 频识别（RFID)技术尤为突出，具有极大的产业前景。WSN与RFID同属短距离通信，技术上 存在着某些共性。
[0003] 射频识别（RFID)空中接口技术的发展过程，是从低频到高频，再到超高频和微波 的提升过程，也是从接触式到非接触式，从感应场应用到辐射场应用的发展过程。国际上适 合于辐射场应用的最有代表性的技术规范是IS0/IEC18000-4/-6/-7系列射频识别（RFID) 系统的空中接口通信参数标准。这些标准中关于基本传输体制的规定中明确指出，直接序 列扩展频谱（DSSS)为不被采用的技术。近年来，国内外，陆续出现有基于CDMA的RFID技 术研究的报导，涉及利用GOLD序列扩展频谱（DSSS)实现有源射频识别（RFID)空中接口只 发不收的研究成果，尚没有关于无源标签并行应答研究成果报道.
[0004] 直接序列扩展频谱（DSSS)技术在其它通信系统中的有广泛的应用，如CDMA蜂窝 移动通信系统IS-95。由于CDMA空中接口存在远近效应，引起系统内部自干扰，为使系统容 量最大化，在CDMA蜂窝移动通信系统中，应用了复杂的功率控制设计。包括前向链路功率 控制，反向链路功率控制。
[0005] 与移动通信相似，在RFID空中接口无源标签扩展频谱RFID无源标签并行应答传 输中同样存在远近效应，也会造成系统内自干扰，必需对标签返回信号实施功率控制。功率 控制使每个标签的发射功率保持最小，既能符合最低的通信要求，又能避免对其它标签应 答信号产生不必要的干扰。
[0006] 移动通信的反向链路功率控制相当于射频识别（RFID)空中接口码分并行应答功 率控制。为适应移动通信的应用环境需求，其反向链路功率控制采用开环功率控制于闭环 功率控制相结合的设计，实现方法非常复杂。移动通信的反向链路功率控制实现方法不可 能被RFID空中接口沿用。
[0007] 移动通信属于双工通信，反向信道工作的同时前向信道可以提供控制信息，RFID 空中接口虽然在阅读器接收状态仍然有载波或受时钟调制的载波发射，但是不能承载信 息，所以难于实施闭环控制。
[0008] 移动通信属于连续通信，可以通过闭环连续不断地进行功率控制，RFID空中接口 属于突发工作方式，标签每次通信只发送一个突发帧结构，不能连续发送，因此，功率控制 必需一步到位。
[0009] 移动通信移动台是有源设备，允许较为复杂的设计，可以承受较大的功率消耗， RFID无源标签没有自供电能力，芯片限于单纯CMOS工艺，不可能自测接收信号的信号干扰 比。
[0010] 移动通信基站到移动台距离几十米至几十千米，接收信号强度变化量超过100dB， RFID空中接口读写器到标签距离1?6米，无源标签接收信号强度变化范围一般小于 13dB。无源标签RFID空中接口的读写器接收信号需经过下行载波传输和上行应答信号传 输两次传播过程，到达读写器信号强度是但路径变化量的二倍，因为本设计功率控制是在 标签接收载波到达调制器制前，信号经衰减器输出到调制器，返回应答信号发射又经过二 次衰减，所以可变衰减器实际衰减需求量还是13dB，因此，相对移动通信，对可变衰减动态 范围的要求相差很多.致使射频识别码分并行应答功率控制可能用简单的方法实现。
【发明内容】
[0011] 本发明采用由标签主导实施的开环控制，由分流是可变衰减器实现功率控制，一 次到位的方法，方案涉及标签接收信号大小检测和可变衰减控制两个环节，用二极管的管 压降作为衡量标签接收载波信号大小的尺度，以二极管串连成二极管串，两个长度相等的 二极管串反方向并联形成二极管链，每个二极管链与一个电阻相连构建一个分流支路，多 个不同二极管数及相应电阻值的分流支路，与负载支路并联，成为分流式可变衰减器。
[0012] 由接收信号大小差异控制不同长度的二极管链导通或截止，所有导通分流支路总 分流量与负载支路电流之和对负载支路电流之比为分流比，分流比平方取对数即衰减量， 由此实现可变衰减控制。
【专利附图】
【附图说明】
[0013] 图1.分流式可变衰减器原理图
[0014] 图1给出的是分流式可变衰减器框图，图中天线提供感应电压EA，分别由1，2,3， 4和5个同向串连的二极管组成二极管串，两个同长二极管串反向并联成二极管链，二极管 链与电阻串连构建分流支路DpD2,D3,D4和D5 ;再与负载支路&并联构成分流式可变衰减 器。
[0015] 具体实施方法
[0016] 1.设计思路
[0017] 1. 1扩展频谱RFID空中接口功率控制需求分析示例
[0018]RFID空中接口的特点包括：无源标签的发射信号载波来自读写器，在载波到达调 制器前进行功率控制，反回应答信号再经过可变衰减器又被衰减一次。
[0019] 设计按照以下条件为例：标签适用的距离范围取lm-6m，工作频段800/900MHZ，阅 读器发射功率PKEADEK.T = 33dBm。按照自由空间传播的基本传播损耗Ls:
[0020]
【权利要求】
1. 一种扩展频谱RFID无源标签并行应答功率控制方法，其特征是： 由标签主导实施开环控制，由分流式可变衰减器实现功率控制，方案涉及标签接收信 号大小检测和可变衰减控制，用二极管的管压降作为衡量标签接收载波信号大小的尺度， 以二极管同向串连成二极管串，例如每串二极管数分别为1，2,3,4,5个，两个长度相等的 二极管串反方向并联形成二极管链，每个二极管链与一个电阻相连构建一个分流支路，每 个分流支路的分流量与接收信号大小，和二极管链包含的二极管数及与其串联电阻值有 关；多个具有不同二极管数及相应电阻值的分流支路h，D2, D3, D4和D5与负载支路并联成 为分流式可变衰减器； 以无源标签无线功率传输接收灵敏度EA = '为起控点，和按EA等于' 的整数倍设分 流控制点；同时，EA = '还代表标签对阅读器最远工作距离接收场强，分流控制就是根据接 收信号大小分别控制不同长度的二极管链的导通或截止，从而获得不同的分流比，构成不 同的衰减量，实现功率控制。
2. 根据权利要求1扩展频谱RFID无源标签并行应答功率控制方法，其特征是： 当接收信号EA低于二极管管压降（')，即EA < '时，所有二极管链截止，没有电流流 过，不产生信号功率分流，分流比等于1，衰减量为匕=OdB ; 当接收信号EA高于二极管管压降（')，小于二倍二极管管压降（2')，即' < EA < 2Vj 时，单个二极管互相反接组成的分流支路Di导通，产生分流电流^，并在该二极管链上产生 管压降，其它二极管链截止，对应于一个较低的衰减量b2 ; 当接收信号Ea高于两倍二极管管压降（2')，小于三倍二极管管压降（3').即2' < Ea< 3Vj时，，由两个二极管组成二极管串所构成的二极管链％导通，在该二极管链上产生管 压降，并产生分流电流12.单个二极管互相反接组成的分流支路Di导通电流增大，其它 二极管链截止，对应于一个增高的衰减量b3 ; 依此类推，当接收信号EA高于5个二极管管压降（5Vj)，即5Vj < EA时，前述二极管组 成串的二极管链Dp D2, D3, D4导通电流1:，12, 13, 14都将继续增强，由5个二极管组成串所 构成的二极管链D5导通，产生分流电流15，前述二极管组成串的二极管链Dp D2, D3, D4导通 电流Ip 12, 13, I4都将继续增强，总分流支路数等于5,对应于一个最高的衰减量b6 ; 可变衰减器的衰减量计算入下： 分流支路电流等于感应电压减去本支路管压降，再除以本支路串连电阻， Ii =； 式中EA为感应电压，i为所属支路号，Ii为第i支路电流，氏为第i支路串联电阻； 分流比等于所有分流支路电流与负载支路电流和与负载支路电流之比，
衰减量等于分流比的平方取对数：b = 201ogk。
【文档编号】H03G3/00GK104348437SQ201310341734
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2013年8月5日 优先权日:2013年8月5日
【发明者】刘礼白 申请人:刘礼白