Rfid标签、标签阅读器、rfid方法及系统

文档序号:8313 发布日期:2021-09-17 浏览:49次 英文

RFID标签、标签阅读器、RFID方法及系统

技术领域

本申请实施例涉及射频识别

技术领域

,尤其涉及一种射频识别(Radio FrequencyIdentification,RFID)标签、标签阅读器、RFID方法及系统。

背景技术

射频识别技术RFID是一种以识别和数据交换为目的,利用感应、无线电波或者微波进行非接触双向通信的自动识别技术。通过RFID系统可以实现对目标对象的追踪和管理等。

RFID系统可以包括标签阅读器、RFID标签和主机。RFID的基本原理是:标签阅读器通过发射天线发射特定频率的射频信号(如载波信号);RFID标签接收到该电磁波之后会产生感应电流,从而获得能量将存储在芯片中的信息进行调制,然后通过内置天线发射出去。标签阅读器的接收天线在接收到该调制信号之后,传送到标签阅读器的信号处理模块,由信号处理模块完成信号的解调和解码等传送给主机。然后,主机根据逻辑运算识别该RFID标签的身份,针对不同的设定做出相应的处理和控制,最终发出信号控制标签阅读器完成不同的读写操作。

但是,标签阅读器在接收RFID标签发送的调制信号时,也会接收到发射天线发射的射频信号。由于调制信号和射频信号在频谱上很接近,因此,对于发射天线和接收天线设置在相同位置的标签阅读器来说,射频信号会对标签阅读器解调调制信号造成干扰。

发明内容

本申请提供一种RFID标签、标签阅读器、RFID方法及系统,可以解决标签阅读器由于自干扰问题导致的对解调调制信号造成的干扰。

为达到上述目的,本申请实施例采用如下技术方案:

第一方面,提供一种RFID标签,该RFID标签包括:逻辑处理单元、矩形波发生器、第一负载、第二负载、包括控制端和连接端的负载开关和天线;逻辑处理单元与矩形波发生器连接,逻辑处理单元用于向矩形波发生器传输信息比特流,并指示矩形波发生器将信息比特流转换为第一频率的方波信号或低电平;矩形波发生器与负载开关的控制端连接;矩形波发生器用于接收信息比特流,将信息比特流中的第一标识转换为第一频率的方波信号,将信息比特流中的第二标识转换为低电平,以及向负载开关的控制端传输转换后的信号;其中,该转换后的信号用于控制负载开关的连接端接通第一负载或第二负载,使得天线通过负载开关的连接端与第一负载或第二负载连接;负载开关用于根据转换后的信号,通过连接端接通第一负载或第二负载;天线用于根据负载开关接通第一负载和第二负载的情况向标签阅读器发送调制信号;其中,第一负载与天线的负载的电阻差值小于第一预设阈值,第二负载与天线的负载的电阻差值大于第二预设阈值。

上述第一方面提供的技术方案,RFID标签通过逻辑处理单元管理矩形波发生器的工作平率(如第一频率),生成信息比特流以及指示矩形波发生器按照第一频率输出包括第一频率的方波信号和/或持续低电平的转换后的信号,以控制负载开关接通阻抗值有差异的第一负载或第二负载,从而控制向标签阅读器发射的调制信号的频率。通过这样的方式,可以保证调制信号与标签阅读器的自干扰信号的频率差异,以便标签阅读器可以简单、快捷的过滤自干扰信号。

在一种可能的实现方式中,上述矩形波发生器包括:配置端口、使能端口和输出端口;矩形波发生器分别通过配置端口和使能端口与逻辑处理单元连接;矩形波发生器通过输出端口与负载开关的控制端连接;配置端口用于接收逻辑处理单元配置的第一频率;使能端口用于接收逻辑处理单元输出的信息比特流;输出端口用于向负载开关的控制端传输转换后的信号。矩形波发生器通过设置在其上面的配置端口接受逻辑处理单元对其工作频率的管理(如调整),通过使能端口从逻辑处理单元获取信息比特流,通过输出端口向负载开关的控制端传输其转换后的信号,通过这样的涉及,使得矩形波发生器可以灵活的输出用于控制负载开关接通不通的负载的信号。

在一种可能的实现方式中,上述第一标识是二进制数“1”,第二标识是二进制数“0”;或者,第一标识是二进制数“0”,第二标识是二进制数“1”。

在一种可能的实现方式中,上述负载开关具体用于:在转换后的信号指示第一频率的高电平时,接通第一负载;在方波信号指示第一频率的低电平时,接通第二负载;在转换后的信号指示持续低电平时,保持接通第二负载不变;或者,在转换后的信号指示第一频率的低电平时,接通第一负载;在方波信号指示第一频率的高电平时,接通第二负载;在转换后的信号指示持续低电平时,保持接通第一负载不变。通过这样的控制方式,可以使RFID标签在信息比特流指示二进制数“1”时输出与来自标签阅读器的射频信号频率不同的调制信号,便于标签阅读器顺利排除干扰,解调该调制信号。

在一种可能的实现方式中,上述天线具体用于:接收来自标签阅读器的第二频率的射频信号,以及,在负载开关以第一频率在第一负载与第二负载之间切换连接时,向标签阅读器发送第三频率的调制信号;在负载开关接通第一负载的时长大于预设时长时,向标签阅读器发送第二频率的调制信号;其中,第三频率=第一频率+第二频率。通过这样的控制方式,可以使RFID标签在信息比特流指示二进制数“1”时输出与来自标签阅读器的射频信号频率不同的调制信号,便于标签阅读器顺利排除干扰,解调该调制信号。

第二方面,提供一种标签阅读器,该标签阅读器包括:逻辑处理单元、接收机、发射机和至少一个天线;逻辑处理单元与接收机和发射机均连接;接收机和发射机与至少一个天线连接;上述接收机包括:带通滤波器、包络检波器和比较器,带通滤波器与包络检波器连接,包络检波器与比较器连接;带通滤波器用于,抑制来自发射机的射频信号,使第一信号通过;第一信号是来自一个或多个RFID标签的一个或多个调制信号;包络检波器用于将第一信号中的一个或多个调制信号分别转换为包络信号;比较器用于根据包络信号和预设的参考电压解调得到来自一个或多个RFID标签的信息比特流;其中,上述一个或多个调制信号的频率均不相同。

上述第二方面提供的技术方案,标签阅读器根据其自干扰信号与来自RFID标签的调制信号的频率的不同,通过带通滤波器滤除其自干扰信号,保留来自RFID标签的调制信号,从而简单、快捷的过滤自干扰信号,以避免子干扰信号对标签阅读器解调来自RFID标签的调制信号所造成的干扰。

在一种可能的实现方式中,上述标签阅读器还包括:自干扰消除电路;该自干扰消除电路设置在发射机与接收机之间;自干扰消除电路包括模拟自干扰消除电路;模拟自干扰消除电路设置在发射机与接收机之间;模拟自干扰消除电路用于消除由发射机泄漏到所述接收机的模拟射频信号。通过在发射机与接收机之间设置模拟自干扰消除电路,以计算由发射机泄漏到所述接收机的模拟射频信号,从而可以消除泄露的该模拟射频信号对接收机造成的干扰。

在一种可能的实现方式中,上述标签阅读器包括接收天线和发射天线;接收机与接收天线连接,发射机与发射天线连接。本申请对于接收和发射分离的标签阅读器同样适用。

在一种可能的实现方式中,接收天线和发射天线的极化方向不同。通过极化方向不同的接收天线和发射天线分别负责信号的接收和发送,可以保证接收天线和发射天线之间的隔离度,减少相互干扰。

在一种可能的实现方式中,上述标签阅读器包括一个天线,接收机和发射机均与一个天线连接。本申请对于接收和发射复用同一个天线的标签阅读器同样适用。

在一种可能的实现方式中,上述自干扰消除电路还包括:收发端口隔离电路;收发端口隔离电路用于抑制所述发射机耦合到接收机的射频信号。对于接收和发射复用同一个天线的标签阅读器来说,可以在天线、接收机和发射机的接口处设置收发端口隔离电路,以抑制发射机耦合到接收机的射频信号。

在一种可能的实现方式中,上述收发端口隔离电路包括环形器;环形器包括第一端口、第二端口和第三端口,第一端口与发射机连接,第二端口与接收机连接,第三端口与天线连接。通过在天线、接收机和发射机的接口处设置由环形器构成的收发端口隔离电路,以抑制发射机耦合到接收机的射频信号。

在一种可能的实现方式中,上述一个或多个调制信号中包括第三频率f3的调制信号;带通滤波器具体用于:抑制来自发射机的射频信号,使第三频率f3的调制信号通过;包络检波器具体用于:将第三频率f3的调制信号转换为包络信号;比较器具体用于:根据包络信号确定发出第三频率f3的调制信号的RFID标签。标签阅读器根据其自干扰信号与来自RFID标签的调制信号的频率的不同,通过带通滤波器滤除其自干扰信号,保留来自RFID标签的调制信号,从而简单、快捷的过滤自干扰信号。然后通过包络检波器将第三频率f3的调制信号转换为包络信号,最后通过比较器解码得到来自发出第三频率f3的调制信号的RFID标签的信息比特流。

第三方面,提供一种RFID方法,该法应用于RFID标签,该RFID标签包括:逻辑处理单元、矩形波发生器、第一负载、第二负载、负载开关和天线;负载开关包括控制端和连接端,逻辑处理单元与矩形波发生器连接,矩形波发生器与负载开关的控制端连接;第一负载与天线的负载的电阻差值小于第一预设阈值,第二负载与天线的负载的电阻差值大于第二预设阈值;上述方法包括:逻辑处理单元向矩形波发生器传输信息比特流,并指示矩形波发生器将信息比特流转换为第一频率的方波信号或低电平;矩形波发生器接收信息比特流,将信息比特流中的第一标识转换为第一频率的方波信号,将信息比特流中的第二标识转换为低电平,以及向负载开关的控制端传输转换后的信号;其中,转换后的信号用于控制负载开关的连接端接通第一负载或第二负载,使得天线通过负载开关的连接端与第一负载或第二负载连接;负载开关根据转换后的信号,通过连接端接通第一负载或第二负载;天线根据负载开关接通第一负载和第二负载的情况向标签阅读器发送调制信号。

上述第三方面提供的技术方案,RFID标签通过逻辑处理单元管理矩形波发生器的工作平率(如第一频率),生成信息比特流以及指示矩形波发生器按照第一频率输出包括第一频率的方波信号和/或持续低电平的转换后的信号,以控制负载开关接通阻抗值有差异的第一负载或第二负载,从而控制向标签阅读器发射的调制信号的频率。通过这样的方式,可以保证调制信号与标签阅读器的自干扰信号的频率差异,以便标签阅读器可以简单、快捷的过滤自干扰信号。

在一种可能的实现方式中,上述负载开关根据转换后的信号,通过连接端接通第一负载或第二负载,具体包括:在转换后的信号指示第一频率的高电平时,负载开关通过连接端接通第一负载;在方波信号指示第一频率的低电平时,负载开关通过连接端接通第二负载;在转换后的信号指示持续低电平时,负载开关通过连接端保持接通第二负载不变;或者,在转换后的信号指示第一频率的低电平时,负载开关通过连接端接通第一负载;在方波信号指示第一频率的高电平时,负载开关通过连接端接通第二负载;在转换后的信号指示持续低电平时,负载开关通过连接端保持接通第一负载不变。通过这样的控制方式,可以使RFID标签在信息比特流指示二进制数“1”时输出与来自标签阅读器的射频信号频率不同的调制信号,便于标签阅读器顺利排除干扰,解调该调制信号。

在一种可能的实现方式中,上述第一标识是二进制数“1”,第二标识是二进制数“0”;或者,第一标识是二进制数“0”,第二标识是二进制数“1”。

在一种可能的实现方式中,上述天线根据负载开关接通第一负载和第二负载的情况向标签阅读器发送调制信号,具体包括:天线接收来自标签阅读器的第二频率的射频信号;若负载开关以第一频率在第一负载与第二负载之间切换连接,天线向标签阅读器发送第三频率的调制信号;若负载开关接通第一负载的时长大于预设时长,天线向所述标签阅读器发送第二频率的调制信号;其中,第三频率=第一频率+第二频率。通过这样的控制方式,可以使RFID标签在信息比特流指示二进制数“1”时输出与来自标签阅读器的射频信号频率不同的调制信号,便于标签阅读器顺利排除干扰,解调该调制信号。

第四方面,提供一种RFID方法,该方法应用于标签阅读器,标签阅读器包括:逻辑处理单元、接收机、发射机和至少一个天线;接收机包括:带通滤波器、包络检波器和比较器,带通滤波器与包络检波器连接,包络检波器与比较器连接;该方法包括:带通滤波器抑制来自发射机的射频信号,使第一信号通过;第一信号是来自一个或多个RFID标签的一个或多个调制信号;包络检波器将第一信号中的一个或多个调制信号分别转换为包络信号;比较器根据包络信号和预设的参考电压解调得到来自一个或多个RFID标签的信息比特流;其中,一个或多个调制信号的频率均不相同。

上述第四方面提供的技术方案,标签阅读器根据其自干扰信号与来自RFID标签的调制信号的频率的不同,通过带通滤波器滤除其自干扰信号,保留来自RFID标签的调制信号,从而简单、快捷的过滤自干扰信号,以避免子干扰信号对标签阅读器解调来自RFID标签的调制信号所造成的干扰。

在一种可能的实现方式中,上述标签阅读器还包括:自干扰消除电路;上述自干扰消除电路设置在发射机与接收机之间;自干扰消除电路包括模拟自干扰消除电路;模拟自干扰消除电路设置在发射机与接收机之间;上述方法还包括:模拟自干扰消除电路消除由发射机泄漏到接收机的模拟射频信号。通过在发射机与接收机之间设置模拟自干扰消除电路,以计算由发射机泄漏到所述接收机的模拟射频信号,从而可以消除泄露的该模拟射频信号对接收机造成的干扰。

在一种可能的实现方式中,上述标签阅读器包括一个天线,接收机和发射机均与该一个天线连接;上述自干扰消除电路还包括:收发端口隔离电路;上述方法还包括:收发端口隔离电路抑制发射机耦合到接收机的射频信号对于接收和发射复用同一个天线的标签阅读器来说,可以在天线、接收机和发射机的接口处设置收发端口隔离电路,以抑制发射机耦合到接收机的射频信号。

第五方面,提供一种RFID标签,该RFID标签包括存储器,用于存储计算机程序代码,该计算机程序代码包括指令;射频电路,用于进行无线信号的发送和接收;处理器,用于执行上述指令,使得RFID标签实现如第三方面任一种可能的实现方式中所述的RFID方法。

第六方面,提供一种标签阅读器,该标签阅读器包括存储器,用于存储计算机程序代码,该计算机程序代码包括指令;射频电路,用于进行无线信号的发送和接收;处理器,用于执行上述指令,使得标签阅读器实现如第四方面任一种可能的实现方式中所述的RFID方法。

第七方面,提供一种RFID系统,该RFID系统包括第一方面或第五方面任一种可能的实现方式中所述的RFID标签和第二方面或第六方面任一种可能的实现方式中所述的标签阅读器。

第八方面,提供一种计算机可读存储介质,该计算机可读存储介质上存储有计算机执行指令,该计算机执行指令被处理器执行时实现如第三方面或第四方面中任一种可能的实现方式中所述的RFID方法。

第九方面,提供一种芯片系统,该芯片系统包括处理器、存储器,存储器中存储有指令;所述指令被所述处理器执行时,实现如第三方面或第四方面中任一种可能的实现方式中所述的RFID方法。该芯片系统可以由芯片构成,也可以包含芯片和其他分立器件。

第十方面,提供一种计算机程序产品,当其在计算机上运行时,使得实现如第三方面或第四方面中任一种可能的实现方式中所述的RFID方法。

附图说明

图1为本申请实施例提供的三种网络架构图;

图2为本申请实施例提供的一种RFID标签结构图;

图3为本申请实施例提供的RFID标签确定调制信号波形过程的示意图;

图4为本申请实施例提供的几种调制方法示意图;

图5A为本申请实施例提供的第一种标签阅读器的结构图;

图5B为本申请实施例提供的一种带通滤波器的滤波示意图;

图6为本申请实施例提供的第二种标签阅读器的结构图;

图7为本申请实施例提供的一种模拟自干扰消除电路的结构示例图;

图8为本申请实施例提供的一种标签阅读器自干扰消除的效果图示例;

图9为本申请实施例提供的第三种标签阅读器的结构图;

图10为本申请实施例提供的第四种标签阅读器的结构图;

图11为本申请实施例提供的一种标签阅读器和RFID标签的工作架构图;

图12为本申请实施例提供的一种RFID方法流程图;

图13为本申请实施例提供的一种标签阅读器的接收机处理信号的流程图;

图14为本申请实施例提供的一种RFID标签的结构示意图;

图15为本申请实施例提供的一种标签阅读器的结构示意图。

具体实施方式

为便于理解,以下对本申请可能出现的概念和术语进行解释。

RFID标签:又称电子标签、智能标签、RFID应答器或RFID数据载体等。通常由耦合元件及芯片组成,每个RFID标签具有唯一的电子编码。在一些场景中,RFID标签可以附着在物体上用于标识该物体。

标签阅读器:又称读出装置、扫描器、读头、通信器或读写器(取决于RFID标签是否可以无线改写数据)等。通常用于读取(有时还可以写入)RFID标签信息。例如,标签阅读器可以是手持式或固定式设备。

载波信号:载波信号是指将声音、图像等信号加载到一定频率的高频信号上之后的射频信号。在没有加载声音、图像等信号时,高频信号的波幅和相位等通常是固定的。加载了声音、图像等信号之后的高频信号波幅或相位则会随着声音、图像等信号幅度的变化而变化。

方波信号:在电路系统中信号的质量,在要求的时间内,信号能不失真地从源端传送到接收端,我们就称该信号是方波信号。理想的方波信号只有“高电平”和“低电平”这两个值。

以下结合附图,对本申请中的技术方案进行描述。

可以理解,标签阅读器(Reader)按照天线结构可以分为以下三类:1)标签阅读器包括一个天线,用于接收和发送;2)标签阅读器包括接收天线和发射天线,接收天线和发射天线设置在同一地点;3)标签阅读器包括接收天线和发射天线,接收天线和发射天线分别设置在不同地点。

请参考图1,图1示出上述三种结构所适用的网络架构。其中,图1中的(a)所示的标签阅读器110包括一个天线101,该天线既用于接收信号,也用于发射信号。天线101发射的射频信号也会被天线101接收,从而对标签阅读器110解调来自RFID标签120的信号的干扰(即自干扰)。图1中的(b)所示的标签阅读器110包括接收天线103和发射天线104。接收天线103用于接收信号,发射天线104用于发射信号。发射天线104发射的射频信号也会被接收天线103接收,因此,也会存在上述自干扰问题。图1中的(c)所示的标签阅读器110包括接收天线105和发射天线106。其中,接收天线105和发射天线106分别设置在不同位置。由于由发射天线106发射的射频信号需要在空间中经过传播才能到达接收天线105,因此,相比于上述1)和2)所述结构的标签阅读器自干扰较小。但是,若接收天线105和发射天线106的位置较近,依然会存在上述自干扰问题。因此,本申请实施例提供的方案对于上述三类结构的标签阅读器均适用。以及,本申请实施例提供的方案对于图1示出的三种网络结构均适用。

本申请实施例提供一种RFID标签、标签阅读器,以及由RFID标签和标签阅读器构成的RFID系统。通过该RFID系统可以降低由于标签阅读器自干扰问题,造成对RFID标签的识别,以及信息获取等的影响。本申请实施例提供的方案可以应用于物流、交通、身份识别、防伪、资产管理、食品、信息统计、交易、查阅应用或安全控制等领域。例如,应用于图书管理、物流管理、水电气收费、门禁管理、货架管理或工业生产线管理等。本申请提供的方案对于具体的应用场景不做限定。

需要说明的是,RFID技术按照RFID标签供电方式的不同可以分为有源RFID(也称主动式RFID)、无源RFID和半有源RFID。与之对应的,RFID标签可以分为有源RFID标签、无源RFID标签和半有源RFID标签。有源RFID标签工作的能量由电源(如电池)提供。无源RFID标签通过接收标签阅读器发射的射频信号,以及通过电磁感应线圈产生感应电流从而获取能量对自身短暂供电,以完成与标签阅读器的信息交换。半有源RFID标签中设置有电源(如电池),但是该电源仅在RFID标签处于休眠状态时对RFID标签的内部电路供电,以及在RFID标签处于标签阅读器的磁场范围内时激活RFID标签。RFID标签进入工作状态后的后续处理过程的能量来源,与无源RFID标签类似。本申请不限定RFID标签的供电方式。

如图2所示,图2示出了本申请实施例提供的一种RFID标签结构图。如图2所示,RFID标签120可以包括逻辑处理单元201、矩形波发生器202、第一负载Z0 203、第二负载Z1204、负载开关205和天线206。其中,负载开关包括控制端2051和连接端2052。逻辑处理单元201与矩形波发生器202连接。负载开关205用于接通第一负载203或第二负载204。矩形波发生器202通过控制端2051与负载开关205连接。

在本申请实施例中,逻辑处理单元201用于为矩形波发生器202配置工作频率(如第一频率)。以及,用于向矩形波发生器202输入信息比特流,对矩形波发生器202使能,使得矩形波发生器202将从逻辑处理单元201获取的信息比特流转换为第一频率的方波信号或者转换为低电平。其中,逻辑处理单元201向矩形波发生器202输入的信息比特流是经过逻辑处理单元201编码和调制之后的信息比特流。该信息比特流至少可以用于表示RFID标签的标识信息和/或RFID标签中存储的信息。

在一些可能的结构中,如图2所示,矩形波发生器202可以包括三个端口:配置端口a、使能端口b和输出端口c。其中,矩形波发生器202分别通过配置端口a和使能端口b与逻辑处理单元201连接。矩形波发生器202通过输出端口c与负载开关205的控制端2051连接。配置端口a用于接收逻辑处理单元201为矩形波发生器202配置的工作频率,即第一频率f1。使能端口b用于接收逻辑处理单元201输出的信息比特流。输出端口c用于输出转换后的信号(包括第一频率的方波信号和/或持续低电平),更为具体的,输出端口c用于向负载开关205的控制端2051传输转换后的信号。

矩形波发生器202(例如振荡器(oscillator,简称OSC))进行信息比特流到方波信号/低电平的转换具体可以包括:若从使能端口b输入的信息比特流指示第一标识(如二进制数“1”),输出端口c输出第一频率f1(如15MHz)的方波信号,其中,方波信号包括按照第一频率交替的高电平(High,H)和低电平(Low,L);若从使能端口b输入的信息比特流指示第二标识(如二进制数“0”),输出端口c输出低电平。或者,若从使能端口b输入的信息比特流指示二进制数“0”,输出端口c输出第一频率f1(如15MHz)的方波信号;若从使能端口b输入的信息比特流指示二进制数“1”,输出端口c输出低电平。例如,图3中的信号1示出了逻辑处理单元201从使能端口b输入矩形波发生器202的信息比特流“……1101……”。信号2示出了信号1经过矩形波发生器202处理之后,从输出端口c输出的转换后的信号。

在本申请中,矩形波发生器202从输出端口c输出的转换后的信号用于控制负载开关205接通第一负载203或第二负载204。以使得天线206通过负载开关205的连接端2052与第一负载203或第二负载204连接。具体的,在负载开关205的控制端2051获取的转换后的信号指示第一频率的高电平时,负载开关205的连接端2052接通第一负载Z0 203;在转换后的信号指示第一频率的低电平时,负载开关205的连接端2052接通第二负载Z1 204。在转换后的信号指示持续低电平时,负载开关205的连接端2052保持接通第二负载Z1 204不变。或者,负载开关205的控制端2051获取的转换后的信号指示第一频率的低电平时,负载开关205的连接端2052接通第一负载Z0 203;在转换后的信号指示第一频率的高电平时,负载开关205的连接端2052接通第二负载Z1 204。在转换后的信号指示持续低电平时,负载开关205的连接端2052保持接通第一负载Z0 203不变。

其中,Z0与天线的负载的电阻差值小于第一预设阈值,Z1与天线的负载的电阻差值大于第二预设阈值。例如,第一预设阈值为0.1,第二预设阈值为10。

可以理解,在外接负载与天线的负载相等或者接近(即外接负载与天线的负载阻抗匹配)时,天线206处于全反射状态,在这种情况下,天线206可以较大的反射来自标签阅读器110的射频信号。在外接负载与天线的负载相差较远(即外接负载与天线的负载阻抗不匹配)时,天线206会较小的反射来自标签阅读器110的射频信号。关于天线的工作原理,可以参考常规技术中的介绍,这里不做赘述。

以来自标签阅读器110的射频信号的频率为第二频率f2,矩形波发生器202的输出端口c向负载开关205的控制端2051输出图3中的信号2所示的包括第一频率f1的方波信号和持续低电平的转换后的信号为例,负载开关205根据信号2通过控制端2051控制连接端2052分别接通Z0→Z1→Z0→Z1→Z0→Z1→Z0→Z1→Z1→Z1→Z1→Z1→Z0→Z1→Z0→Z1。则天线206在负载开关205的连接端2052以第一频率f1在Z0和Z1之间切换时,向标签阅读器110发送第三频率f3的调制信号,其中,f3=f1+f2;在负载开关205的连接端2052接通Z1的时长大于预设时长(如图2所示的)时,向标签阅读器110发送第二频率f2的调制信号。如图3所示,图3中的信号3示出了来自标签阅读器110的射频信号。该射频信号是频率为890MHz(即第二频率f2)的载波信号。假设矩形波发生器202的工作频率(即第一频率f1为15MHz),图3中的信号4示出了天线206发出的调制信号。其中,该调制信号在信息比特流指示二进制数“1”时的频率为905MHz(即f3),在信息比特流指示二进制数“0”时的频率为890MHz(即f2)。

需要说明的是,图2仅作为一种RFID标签结构示例,尽管图2未示出,RFID标签还可以包括电源等其他模块,在此不再赘述。

应理解,上述图2所示RFID标签包括的硬件模块只是示例性地描述,并不对本申请构成限定,事实上,图2所示的RFID标签中还可以包含其他与图中示意的硬件模块具有交互关系的其他硬件模块,这里不作具体限定。

需要说明的是,图3中的信号4仅作为一种二进制启闭键控(On-Off Keying,OOK)示例,也称二进制振幅键控(Amplitude Shift Keying,ASK)。本申请实施例提供的RFID标签的调制方式也可以是相移键控(Phase Shift Keying,PSK)和频移键控(FrequencyShift Keying,FSK)。请参考图4,图4示出了几种二进制调制波形示例。其中,二进制OOK是以二进制码元序列(如图3中的信号2)来控制正弦载波的开启与关闭。PSK是一种用载波相位表示输入信号信息的调制技术。PSK可以包括绝对移相和相对移相两种。以未调载波的相位作为基准的相位调制叫做绝对移相。以二进制PSK为例,取码元为“1”时,调制后的载波与未调载波同相;取码元为“0”时,调制后的载波与未调载波反相;“1”和“0”时调制后载波相位差180°。FSK使用载波的频率来传送数字信息。以二进制FSK为例,取码元为“1”时,调制后的载波的频率为频率1;取码元为“0”时,调制后的载波的频率为频率2(与频率1不同)。关于OOK、PSK和FSK的详细介绍,可以参考常规技术中的解释和说明,这里不做赘述。

请参考图5A,图5A示出了本申请实施例提供的一种标签阅读器的结构图。如图5A所示,标签阅读器110可以包括逻辑处理单元501、接收机502、发射机503和天线504。其中,逻辑处理单元501与接收机502和发射机503均连接。接收机502和发射机503均与天线504连接。

在本申请实施例中,天线504既用于发射信号,也用于接收信号。逻辑处理单元501用于控制发射机503通过天线504发射射频信号。例如,该射频信号为图3中的信号3所示的频率为f2的载波信号。接收机502用于通过天线504接收来自一个或多个RFID标签的调制信号。

例如,接收机502通过天线504可以接收到图3中所示的来自RFID标签120的频率为f3的信号4。如上文所述,由于接收机502和发射机503共用一根天线,因此天线504发射的射频信号也会被天线504接收。另外,天线504也会接收到RFID标签120反射的射频信号。也就是说,天线504接收并传输至接收机502的信号包括两部分,一部分是频率为f2的信号(包括天线504接收到的天线504发射的一部分射频信号和天线504接收到的RFID标签120反射的射频信号),另一部分是频率为f3的信号。对于接收机502来说,频率为f2的信号是干扰信号(以下称为“自干扰信号”)。因此,接收机502需要从天线504接收的信号中滤除频率为f2的信号。

如图5A所示,接收机502可以包括带通滤波器5021、包络检波器(envelopedetector)5022和比较器5023。带通滤波器5021与包络检波器5022连接,包络检波器5022与比较器5023连接。从天线504接收的信号会依次经过带通滤波器5021、包络检波器5022和比较器5023。由于发射机503通过天线504发射的频率为f2的射频信号与来自RFID标签的频率为f3的调制信号的频率不同,因此带通滤波器5021具体用于,抑制自干扰信号(如图3所示的频率为f2的信号3),但是允许来自RFID标签的变频之后的调制信号(即第一信号)通过。例如,第一信号可以是图3中所示的频率为f3的信号4。包络检波器5022用于将第一信号中的来自RFID标签的变频之后的调制信号转换为包络信号。比较器5023用于将包络检波器5022转换得到的包络信号与参考电压比较之后输出。例如,若包络信号的电压高于参考信号,输出第一标识(例如“二进制数1”);若包络信号的电压低于参考信号,输出第二标识(例如二进制数“0”)。或者,若包络信号的电压高于参考信号,输出二进制数“0”;若包络信号的电压低于参考信号,输出二进制数“1”。

请参考图5B,图5B示出了一种带通滤波器的滤波示意图。图5B以f1=15MHz,f2=890MHz,带通滤波器5021为902MHz-928MHz滤波器为例,介绍带通滤波器的滤波过程,如图5B所示,带通滤波器5021允许频率为f3的信号(即来自RFID标签的频率为905MHz的调制信号)通过,但是会过滤掉频率为f2的信号(即RFID标签的自干扰信号)。

需要说明的是,图5B是以带通滤波器直接过滤掉RFID标签的自干扰信号为例的。本申请实施例不限定带通滤波器直接过滤自干扰信号,还是抑制自干扰信号。其中,带通滤波器抑制自干扰信号可以获得自干扰信号大大衰减的效果,例如,衰减35dB。

在一些实施例中,标签阅读器110还可以包括自干扰消除电路。用于消除由发射机503泄漏到接收机502的信号。其中,自干扰消除电路设置在接收机502和发射机503之间。

其中,自干扰消除电路包括收发端口隔离电路。示例性的,如图6所示,收发端口隔离电路505可以由图6所示的环形器505构成。环形器505包括三个端口:端口1(即第一端口)、端口2(即第二端口)和端口3(即第三端口)。端口1与发射机503连接,端口2与接收机502连接,端口3与天线504连接。环形器5051的端口1和端口2提供一定的隔离度,用于降低发射机503耦合到接收机502的信号。

在一些实施例中,如图6所示,自干扰消除电路还可以包括模拟自干扰消除电路506。模拟自干扰消除电路506的基本工作过程包括:模拟自干扰消除电路506将从发射机503泄露的模拟形式的射频信号进行取样,然后模拟出从发射机503泄露的射频信号。最后从接收机502减去模拟出的该射频信号,以降低发射机503耦合到接收机502的信号的目的。作为一种示例,请参考图7,图7示出了本申请实施例提供的一种模拟自干扰消除电路的结构示例图。

在一些实施例中,自干扰消除电路可以采用单抽头延迟线,以提供发射机503和接收机502之间的隔离度,如隔离度为35dB。关于单抽头延迟线的具体原理,可以参考常规技术中的解释和说明,这里不做赘述。

通过图6所示的收发端口隔离电路(即环形器505)实现的收发端口隔离,图7所示的模拟自干扰消除电路506实现的模拟自干扰消除以及具有图5A所示结构的接收机502实现的自干扰消除,可以大大降低标签阅读器110的自干扰问题。请参考图8,图8示出了一种标签阅读器自干扰消除的效果图示例。如图8所示,假设发射机503通过天线发射出的射频信号的发射功率为33dBm,射频信号经过空间损耗衰减一部分之后到达RFID标签120。RFID标签120将该射频信号反射出去,会造成部分损耗。随后,RFID标签120反射出去的射频信号经过空间损耗再衰减一部分到达标签阅读器110。为了能够更好的避免第二频率的信号对标签阅读器110解调信号造成的干扰,可以通过收发端口隔离(如环形器),模拟自干扰消除和带通滤波器自干扰消除共同作用实现将干扰信号滤除。

需要说明的是,图6所示的收发端口隔离电路(即环形器505)以及图7所示的模拟自干扰消除电路506仅作为示例。本申请实施例对收发端口隔离电路和模拟自干扰消除电路的具体工作原理和结构不作限定。关于收发端口隔离和模拟自干扰消除,可以参考常规技术中的介绍和说明,这里不做赘述。

如上文所述,标签阅读器110也可以包括两根天线:接收天线和发射天线。请参考图9,图9示出了本申请实施例提供的另一种标签阅读器的结构图。

如图9所示,标签阅读器110可以包括逻辑处理单元501、接收机502、发射机503、发射天线901和接收天线902。其中,逻辑处理单元501与接收机502和发射机503均连接。发射天线501与发射机503连接,接收天线902与接收机502连接。

在本申请实施例中,发射天线901用于发射来自发射机503的信号。接收天线902用于接收信号,并将接收到的信号传输给接收机502,进行进一步处理。在一些实施例中,发射天线901和接收天线902的极化方向不同,以保证发射天线901和接收天线902之间足够的隔离度,减少相互干扰。

逻辑处理单元501用于控制发射机503通过发射天线901发射射频信号。例如,该射频信号为图3中的信号3所示的频率为f2的载波信号。接收机502用于通过接收天线902接收来自一个或多个RFID标签的调制信号。

例如,接收机502通过接收天线902可以接收到图3中所示的来自RFID标签120的频率为f3的信号4。如上文所述,对于发射天线901和接收天线902设置在同一地点,或者,发射天线901和接收天线902设置分别设置在不同地点但是距离较近的情况,发射天线901发射的射频信号也会被接收天线902接收。也就是说,接收天线902传输至接收机502的信号也包括两部分,一部分是频率为f2的信号,另一部分是频率为f3的信号。对于接收机502来说,频率为f2的信号是干扰信号(更为具体的,是自干扰信号)。因此,接收机502需要从天线504接收的信号中滤除频率为f2的信号。

对于图9所示结构的标签阅读器110来说,如图9所示,接收机502也可以具有图5A所示的结构。关于接收机502的结构介绍,可以参考上文中对图5A的介绍和说明,这里不做赘述。

在一些实施例中,图9所示的标签阅读器110也可以包括自干扰消除电路。用于消除由发射机503泄漏到接收机502的信号。其中,自干扰消除电路设置在接收机502和发射机503之间。更为具体的,如图10所示,该自干扰消除电路可以为模拟自干扰消除电路1001。其中,模拟自干扰消除电路1001的结构和工作原理可以参考图7以及上文中对图7的解释和说明,或者参考常规技术中的解释和说明,这里不做赘述。

需要说明的是,本申请实施例中的标签阅读器110可以同时向多个RFID标签提供服务。如图11所示,假设标签阅读器110同时向第一RFID标签和第二RFID标签服务提供服务。其中,第一RFID标签和第二RFID标签仅可以具有图2所示的结构。第一RFID标签和第二RFID标签的不同在于:第一RFID标签和第二RFID标签中矩形波发生器的工作频率(即第一频率)不同。例如,第一RFID标签的工作频率f11为15MHz,第二RFID标签的工作频率f12为16MHz。在这种情况下,标签阅读器110的接收机502接收到的信号包括:来自第一RFID标签的工作频率f11的调制信号,来自第二RFID标签的工作频率f12的调制信号,以及频率为f2的自干扰信号。

对于图11所示的场景,带通滤波器5021首先会抑制(如过滤)掉频率为f2的自干扰信号,使得工作频率f11的调制信号和工作频率f12的调制信号通过,之后依次进入包络检波器5022和比较器5023进行后需要处理。

可以理解,由于第一RFID标签和第二RFID标签中矩形波发生器的工作频率(即第一频率)不同,因此可以在基带采用数字滤波的方式从混合信号中区分出来自不同RFID标签的信号。

需要说明的是,图11是以图5A所示结构的标签阅读器为例介绍标签阅读器同时处理来自两个RFID标签的信号的过程,并不对标签阅读器的结构做出限定。对于具有图6、图9或图10所示结构的标签阅读器,或者其他类似结构的标签阅读器,还可以采用同样的方法区分多个RFID标签。另外,本申请实施例并不限定与标签阅读器通信的RFID标签的数量,例如可以是3个,4个,……。

本申请实施例还提供一种RFID方法,该方法可以应用到具有图5A、图6、图9或图10所示结构的标签阅读器,或者其他类似结构的标签阅读器,以及具有图2所示结构或者具有类似结构的RFID标签。具体的,RFID标签120包括逻辑处理单元201、矩形波发生器202、第一负载203、第二负载204、负载开关205、发射天线901和接收天线902。负载开关205包括控制端2051和连接端2052。逻辑处理单元201与矩形波发生器202连接通过配置端a和使能端b连接。矩形波发生器202的输出端c与负载开关205的控制端2051连接。其中,第一负载203与天线的负载的电阻差值小于第一预设阈值(如0.1),第二负载204与天线的负载的电阻差值大于第二预设阈值(如10)。

以下以图9所示结构的标签阅读器110,图2所示结构的RFID标签120为例,具体介绍本申请实施例提供的RFID方法。

如图12所示,本申请实施例提供的RFID方法可以包括步骤S1201-S1207:

S1201、RFID标签120的逻辑处理单元201向矩形波发生器202传输信息比特流。

例如,信息比特流可以是图3中的信号1所示的信息比特流。

S1202、RFID标签120的逻辑处理单元201指示矩形波发生器202将信息比特流转换为第一频率的方波信号或低电平。

例如,第一频率可以是图3中的所示的f1。

S1203、RFID标签120的矩形波发生器202将接收到的信息比特流中的第一标识转换为第一频率的方波信号,将信息比特流中的第二标识转换为低电平,并将转换后的信号传输给负载开关205。

具体的,矩形波发生器202可以将转换后的信号传输给负载开关205的控制端2051。

其中,若信息比特流指示第一标识(如二进制数“1”),矩形波发生器202输出第一频率的方波信号;若信息比特流指示第二标识(如二进制数“0”),矩形波发生器202输出低电平。具体的,矩形波发生器202输出第一频率的方波信号包括:矩形波发生器202按照第一频率交替输出高电平和低电平。例如,矩形波发生器202输出的转换后的信号可以是图3中的信号2所示的信号。或者,若信息比特流指示二进制数“0”,矩形波发生器202输出第一频率的方波信号;若信息比特流指示二进制数“0”,矩形波发生器202输出低电平。

S1204、RFID标签120的负载开关205根据从矩形波发生器202接收的转换后的信号接通第一负载203或第二负载204。

具体的,负载开关205根据从矩形波发生器202接收的转换后的信号通过连接端2052接通第一负载203或第二负载204。

其中,若转换后的信号指示第一频率的高电平,负载开关205的连接端2052接通第一负载203。若转换后的信号指示第一频率的低电平,负载开关205的连接端2052接通第二负载204。若转换后的信号指示持续低电平时,保持接通第二负载204不变。

S1205、RFID标签120的天线206根据负载开关205接通第一负载203和第二负载204的情况向标签阅读器110发送调制信号。

具体的,假设天线206从标签阅读器110接收到的射频信号的频率为第二频率f2,矩形波发生器202的工作平率为第一频率f1,若负载开关205以第一频率f1在第一负载203与第二负载204之间切换,天线206向标签阅读器110发送第三频率f3的调制信号。若负载开关205持续接通第二负载204的时长大于预设时长,天线206向标签阅读器110发送第二频率f2的调制信号。其中,所述f3=f1+f2。

S1206、标签阅读器110的接收天线902接收信号。

其中,接收天线902接收到的信号至少可以包括:来自发射天线901的第二频率f2的射频信号,以及第一信号。第一信号是来自一个或多个RFID标签120的一个或多个调制信号。其中,上述一个或多个调制信号的频率均不相同。例如,来自第一RFID标签的调制信号的频率为905MHz,来自第二RFID标签的调制信号的频率为906MHz。

S1207、标签阅读器110的接收机502处理天线902接收的信号。

在本申请实施例中,如图13所示,上述步骤S1207可以包括以下步骤S1301-S1303:

S1301、接收机502的带通滤波器501抑制第二频率的射频信号,使第三频率的第一信号通过。

具体的,带通滤波器501可以具有图5A所示的硬件结构。带通滤波器501的带宽可以设置为允许第一信号(即第三频率f3的调制信号)通过,但是抑制第二频率f2的射频信号。例如,带通滤波器501可以采用图5B所示的滤波方法进行滤波。

S1302、接收机502的包络检波器502将从带通滤波器501传输来的第一信号中的一个或多个调制信号分别转换为包络信号。

S1303、接收机502的比较器503根据包络信号区分发出调制信号的一个或多个RFID标签。

关于上述步骤S1201-S1207,以及上述步骤S1301-S1303中各个执行主体(如逻辑处理单元201、矩形波发生器202、负载开关205、天线206、接收天线902、接收机502中的带通滤波器501、包络检波器502或比较器503)的工作原理和具体工作过程,可以参考上文中的介绍和说明,这里不做赘述。

可以理解的是,RFID标签120或标签阅读器110为了实现上述任一个实施例的功能,其包含了执行各个功能相应的硬件结构和/或软件模块。本领域技术人员应该很容易意识到,结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤,本申请能够以硬件或硬件和计算机软件的结合形式来实现。某个功能究竟以硬件还是计算机软件驱动硬件的方式来执行,取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能,但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

本申请实施例可以对RFID标签120或标签阅读器110进行功能模块的划分,例如,可以对应各个功能划分各个功能模块,也可以将两个或两个以上的功能集成在一个处理模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现,也可以采用软件功能模块的形式实现。需要说明的是,本申请实施例中对模块的划分是示意性的,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式。

比如,以采用集成的方式划分各个功能模块的情况下,如图14所示,为本申请实施例提供的一种RFID标签120的结构框图。RFID标签120可以包括存储器1410、射频电路1420和处理器1430。

其中,存储器1410中可以存储计算机程序代码,该计算机程序代码包括指令,用于实现本申请实施例提供的RFID方法。和/或存储有本文所描述的技术中的其他相关信息。射频电路1420用于支持RFID标签120执行上述步骤S1205,和/或本文所描述的技术的其他过程。处理器1430用于支持RFID标签120执行上述步骤S1201、S1202、S1203或S1204,和/或本文所描述的技术的其他过程。

如图15所示,为本申请实施例提供的一种标签阅读器110的结构框图。标签阅读器110可以包括存储器1510、射频电路1520和处理器1530。

其中,存储器1510中可以存储计算机程序代码,该计算机程序代码包括指令,用于实现本申请实施例提供的RFID方法。和/或存储有本文所描述的技术中的其他相关信息。射频电路1520用于支持标签阅读器110执行上述步骤S1206,和/或本文所描述的技术的其他过程。处理器1530用于支持标签阅读器110执行上述步骤S1207、S1301、SS1302或S1303,和/或本文所描述的技术的其他过程。

通常,上述射频电路1420和/或射频电路1520包括但不限于天线、至少一个放大器、收发信机、耦合器、低噪声放大器、双工器等。此外,射频电路还可以通过无线通信和其他设备通信。所述无线通信可以使用任一通信标准或协议,包括但不限于全球移动通讯系统、通用分组无线服务、码分多址、宽带码分多址、长期演进、电子邮件、短消息服务等。

在一种可选的方式中,当使用软件实现数据传输时,可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时,全部或部分地实现本申请实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中,或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输,例如,所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质,(例如软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘(solid statedisk,SSD))等。

结合本申请实施例所描述的方法或者算法的步骤可以硬件的方式来实现,也可以是由处理器执行软件指令的方式来实现。软件指令可以由相应的软件模块组成,软件模块可以被存放于RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、移动硬盘、CD-ROM或者本领域熟知的任何其它形式的存储介质中。一种示例性的存储介质耦合至处理器,从而使处理器能够从该存储介质读取信息,且可向该存储介质写入信息。当然,存储介质也可以是处理器的组成部分。处理器和存储介质可以位于ASIC中。另外,该ASIC可以位于探测装置中。当然,处理器和存储介质也可以作为分立组件存在于探测装置中。

通过以上的实施方式的描述,所属领域的技术人员可以清楚地了解到,为描述的方便和简洁,仅以上述各功能模块的划分进行举例说明,实际应用中,可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成,即将装置的内部结构划分成不同的功能模块,以完成以上描述的全部或者部分功能。

在一种可选的方式中,本申请提供一种芯片系统,该芯片系统包括处理器、存储器,存储器中存储有指令;当指令被处理器执行时,实现本申请提供的任一种可能的实现方式中的RFID方法。该芯片系统可以由芯片构成,也可以包含芯片和其他分立器件。

在本申请所提供的几个实施例中,应该理解到,所揭露的设备和方法,可以通过其它的方式实现。例如,以上所描述的装置实施例仅是示意性的,例如,所述模块或单元的划分,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个装置,或一些特征可以忽略,或不执行。另一点,所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口,装置或单元的间接耦合或通信连接,可以是电性,机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是一个物理单元或多个物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个不同地方。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外,在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现,也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个可读取存储介质中。基于这样的理解,本申请实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来,该软件产品存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一个设备(可以是单片机,芯片等)或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(read-only memory,ROM)、随机存取存储器(random access memory,RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述,仅为本申请的具体实施方式,但本申请的保护范围并不局限于此,任何在本申请揭露的技术范围内的变化或替换,都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此,本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

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