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TWI385581B - 被動式標籤及射頻識別系統 - Google Patents

被動式標籤及射頻識別系統 Download PDF

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TWI385581B
TWI385581B TW097141143A TW97141143A TWI385581B TW I385581 B TWI385581 B TW I385581B TW 097141143 A TW097141143 A TW 097141143A TW 97141143 A TW97141143 A TW 97141143A TW I385581 B TWI385581 B TW I385581B
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Jhih Guo Peng
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Univ Nat Taiwan Science Tech
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Description

被動式標籤及射頻識別系統
本發明係有關於一種射頻識別(Radio Frequency Identification；RFID)系統，特別是有關於一種具有被動式標籤(passive tage)的射頻識別系統。
射頻識別(Radio Frequency Identification；以下簡稱RFID)的基本原理是利用無線的方式進行通信，用以獲取標識物件的相關資訊。RFID的動作原理係將標籤(tag)安裝在需識別的物體上。當被標識的物體進入讀取器(reader)的讀取範圍時，標籤發送本身資訊(如ID識別碼等)，讀取器接收標籤所發出的資訊並進行解碼，再傳輸給後端電腦處理，以完成整個資訊處理的過程。
對於被動式標籤(passive tag)而言，其本身所需的能量係由讀取器所提供。然而，讀取器所提供的能量會因為距離的關係而變小。舉例而言，當標籤和讀取器之間的距離愈大時，標籤所接收到的能量將會變小。當標籤所接收到的能量小於本身所需的最小能量時，標籤可能無法回傳資料予讀取器。
本發明提供一種被動式標籤，接收一讀取器所發出之一讀取器信號，並包括一天線、一振盪電路以及一內部晶片。天線接收讀取器信號。讀取器信號位於一操作頻段內。振盪電路連接天線，並產生一頻率信號。內部晶片可根據讀取器信號及頻率信號所提供的能量，開始處理讀取器信號。
本發明提供一種射頻識別系統，包括一讀取器以及一被動式標籤。讀取器輸出一讀取器信號。被動式標籤接收讀取器所發出之讀取器信號。被動式標籤包括一天線、一振盪電路以及一內部晶片。天線接收讀取器信號。讀取器信號位於一操作頻段內。振盪電路連接天線，並產生一頻率信號。內部晶片可同時獲取讀取器信號及頻率信號所提供的能量。
為讓本發明之特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉出較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：
第1圖為本發明之射頻識別(RFID)系統之示意圖。如圖所示，RFID系統100包括讀取器110以及被動式標籤120。讀取器110以無線的方式與被動式標籤120進行資料傳輸。舉例而言，讀取器110發出一讀取器指令信號予被動式標籤120。被動式標籤120再根據所接收到的讀取器指令信號，發出一回覆信號予讀取器110。讀取器110根據回覆信號便可得知相關資訊。
如圖所示，被動式標籤120包括，天線121、振盪電路122以及內部晶片123。天線121接收讀取器110所發出的讀取器信號，或是傳送信號予讀取器110。讀取器110所發出的讀取器信號位於一操作頻段內。在一可能實施例中，操作頻段可為860MHz~960MHz。
振盪電路122連接天線121，並產生一頻率信號fp。在一可能實施例中，頻率信號fp不在操作頻段內。舉例而言，頻率信號fp可小於等於800MHz，或是大於等於1GHz。在其它實施例中，頻率信號fp可位於操作頻段內。
內部晶片123可根據讀取器信號及頻率信號fp所提供的能量，開始處理讀取器信號。由於內部晶片123不僅可接收到讀取器110所提供的能量，更可接收到振盪電路122所提供的能量，故可增加讀取器110與被動式標籤120之間的距離。另外，當振盪電路122停止產生頻率信號fp時，內部晶片123並不會停止運作。在本實施例中，內部晶片123可僅根據讀取器信號所提供的能量，處理讀取器信號。
第2圖為本發明之被動式標籤之一可能實例。內部晶片123藉由連接埠P1及P2，接收或傳送信號。在本實施例中，振盪電路122藉由連接埠P1及P2，提供頻率信號fp予內部晶片123。在其它實施例中，振盪電路122可藉由連接埠P1或P2，提供頻率信號fp予內部晶片123。。另外，第2圖所示的振盪電路122僅是一可能實施例，並非用以限制本發明。只要是能產生頻率信號的振盪電路，均可作為本發明所述之振盪電路。
在第2圖中，振盪電路122並聯天線121，並包括電源供應器250、振盪器260以及轉換器270。電源供應器250提供電源位準予振盪器260。在本實施例中，電源供應器250係為電池251。振盪器260接收電源位準，並產生頻率信號fp。在本實施例中，振盪器260係為壓控振盪器(voltage control oscillator；VCO)261。電池251所提供的電源位準係為壓控振盪器261的操作電壓。
轉換器270轉換頻率信號fp，用以產生轉換信號C1 以及C2 。由於內部晶片123藉由連接埠P1及P2接收信號，因此，需透過轉換器270將頻率信號fp轉換成轉換信號C1 以及C2 。在本實施例中，轉換信號C1 以及C2 的相位差為180°。在其它實施例中，可省略轉換器270。另外，若內部晶片123僅藉由單一連接埠接收信號，則可將振盪器260所產生的頻率信號fp，直接地傳送至內部晶片123。
內部晶片123並聯天線121，並包括，解調器(demodulator)210、電源獲取裝置(power harvester)220、控制邏輯單元230以及調變器(modulator)240。解調器210解調天線121所接收到的讀取器信號，並將解調後的結果傳送至控制邏輯單元230。
電源獲取裝置220可根據讀取器信號及頻率信號fp所提供的能量，產生操作電壓Vo。當振盪電路122停止產生頻率信號fp(如電池251沒電)時，電源獲取裝置220可僅根據讀取器信號所提供的能量，而產生操作電壓Vo。在本實施例中，電源獲取裝置220包括電荷幫浦(charge pump)221以及穩壓器222，但並非用以限制本發明。
電荷幫浦221可根據讀取器信號及頻率信號fp所提供的能量，產生幫浦電壓Vp。在一可能實施例中，當振盪電路122停止產生頻率信號fp時，電荷幫浦221僅根據讀取器信號所提供的能量，產生幫浦電壓Vp。在本實施例中，電荷幫浦221對所接收到的能量進行整流及升壓，以產生幫浦電壓Vp。穩壓器222處理幫浦電壓Vp，以產生操作電壓Vo。
控制邏輯單元230接收操作電壓Vo，並根據解調器210的解調結果，產生回覆信號。調變器240調變控制邏輯單元230所產生的回覆信號，並將調變結果透過天線121傳送至讀取器110。
由於內部晶片123除了可透過讀取器信號獲得能量，更可透過振盪電路122所產生的頻率信號fp得到能量，故可增加讀取器110與被動式標籤120之間的距離。另外，本發明在不改變內部晶片123的原有架構的情況下，將振盪電路122連接內部晶片123的連接埠P1及/或P2，便可使得內部晶片123的電源獲取裝置220根據讀取器信號及頻率信號fp所提供的能量，產生操作電壓Vo。
再者，由於振盪電路122與天線121同時並聯內部晶片123，因此，當振盪電路122內的電池251沒電時，內部晶片123可僅根據天線121所接收到的讀取器信號所提供的能量，處理讀取器110所發出的讀取器信號。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100．．．RFID系統
110．．．讀取器
120．．．被動式標籤
121．．．天線
122．．．振盪電路
123．．．內部晶片
P1、P2．．．連接埠
210．．．解調器
220．．．電源獲取裝置
221．．．電荷幫浦
222．．．穩壓器
230．．．控制邏輯單元
240．．．調變器
250．．．電源供應器
251．．．電池
260．．．振盪器
261．．．壓控振盪器
270．．．轉換器
第1圖為本發明之射頻識別(RFID)系統之示意圖。
第2圖為本發明之被動式標籤之一可能實例。
100．．．RFID系統
110．．．讀取器
120．．．被動式標籤
121．．．天線
122．．．振盪電路
123．．．內部晶片

Claims (16)

  1. 一種被動式標籤(passive tag)，接收一讀取器所發出之一讀取器信號，包括：一天線，接收該讀取器信號，該讀取器信號位於一操作頻段內；一振盪電路，連接該天線，並產生一頻率信號；以及一內部晶片，可根據該讀取器信號及該頻率信號所提供的能量，開始處理該讀取器信號，其中該振盪電路包括：一電源供應器，用以提供一電源位準；一振盪器，接收該電源位準，並產生該頻率信號；以及一轉換器，轉換該頻率信號，用以產生一第一轉換信號以及一第二轉換信號，該第一與第二轉換信號的相位差為180°。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之被動式標籤，其中當該振盪電路停止產生該頻率信號時，該內部晶片可僅根據該讀取器信號所提供的能量，開始處理該讀取器信號。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之被動式標籤，其中該內部晶片包括：一解調器，解調該讀取器信號；一電源獲取裝置，可根據該讀取器信號及該頻率信號所提供的能量，以產生一操作電壓；一控制邏輯單元，接收該操作電壓，並根據解調結果，產生一回覆信號；以及一調變器，調變該回覆信號，並將調變結果透過該天線傳送至該讀取器。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之被動式標籤，其中該 電源獲取裝置可僅根據該讀取器信號所提供的能量，產生該操作電壓。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之被動式標籤，其中該電源獲取裝置包括：一電荷幫浦，可根據該讀取器信號及該頻率信號所提供的能量，產生一幫浦電壓；以及一穩壓器，處理該幫浦電壓，以產生該操作電壓。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之被動式標籤，其中該頻率信號在該操作頻段外。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之被動式標籤，其中內部晶片並聯該天線，該振盪電路並聯該天線。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之被動式標籤，其中該電源供應器為一電池，該振盪器為一壓控振盪器。
  9. 一種射頻識別(RFID)系統，包括一讀取器，輸出一讀取器信號；以及一被動式標籤，包括：一天線，接收該讀取器信號，該讀取器信號位於一操作頻段內；一振盪電路，連接該天線，並產生一頻率信號；以及一內部晶片，可根據該讀取器信號及該頻率信號所提供的能量，開始處理該讀取器信號，其中該振盪電路包括：一電源供應器，用以提供一電源位準；一振盪器，接收該電源位準，並產生該頻率信號；以及一轉換器，轉換該頻率信號，用以產生一第一轉換信號以及一第二轉換信號，該第一與第二轉換信號的相位差 為180°。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之射頻識別系統，其中當該振盪電路停止產生該頻率信號時，該內部晶片可僅根據該讀取器信號所提供的能量，開始處理該讀取器信號。
  11. 如申請專利範圍第9項所述之射頻識別系統，其中該內部晶片包括：一解調器，解調該讀取器信號；一電源獲取裝置，可根據該讀取器信號及該頻率信號所提供的能量，以產生一操作電壓；一控制邏輯單元，接收該操作電壓，並根據該解調器的解調結果，產生一回覆信號；以及一調變器，調變該回覆信號，並將調變結果透過該天線傳送至該讀取器。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之射頻識別系統，其中該電源獲取裝置可僅根據該讀取器信號所提供的能量，產生該操作電壓。
  13. 如申請專利範圍第11項所述之射頻識別系統，其中該電源獲取裝置包括：一電荷幫浦，可根據該讀取器信號及該頻率信號所提供的能量，產生一幫浦電壓；以及一穩壓器，處理該幫浦電壓，以產生該操作電壓。
  14. 如申請專利範圍第9項所述之射頻識別系統，其中該頻率信號在該操作頻段外。
  15. 如申請專利範圍第9項所述之射頻識別系統，其中內部晶片並聯該天線，該振盪電路並聯該天線。
  16. 如申請專利範圍第9項所述之射頻識別系統，其中該電源供應器為一電池，該振盪器為一壓控振盪器。
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