用于詢問器與智能標簽之間的高頻通信的方法和電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明的有源發(fā)射智能標簽在與無源智能標簽的傳統(tǒng)的詢問器進行通信時，甚至在發(fā)射數(shù)據(jù)幀之內(nèi)觀測第一相位（Φi），該第一相位是由詢問器的高頻載波信號在標簽的天線中所感生出的電壓的相位，并且該有源發(fā)射智能標簽發(fā)射波包，其中該有源發(fā)射智能標簽使用具有相位（Φt）的電壓激勵天線，該相位（Φt）總是被設置為在每個所述波包的發(fā)射的開始時關(guān)于所述第一相位（Φi）偏移相同的相位角ΔΦ。在ΔΦ=180°下，詢問器的天線處的在所述波包中的一些波包影響該天線時的電壓的幅度獲得最大可得干涉上升。使得微型有源發(fā)射智能標簽能夠與所述傳統(tǒng)的詢問器進行無線通信，因此增大了袖珍標簽的通信范圍。
【專利說明】用于詢問器與智能標簽之間的高頻通信的方法和電路
[0001]本發(fā)明涉及一種用于無源智能標簽的傳統(tǒng)詢問器與本發(fā)明的智能標簽之間的高頻通信的方法，本發(fā)明的智能標簽的電路與電壓源電耦合，本發(fā)明的主題適用于微型智能標簽在與詢問器相距針對其所預見的短距離處的高頻通信并且適用于增大袖珍智能標簽的高頻通信的范圍。
[0002]已知包括各種傳感器和數(shù)據(jù)記錄器的有源智能標簽。這樣的有源智能標簽必須在無詢問器的場時也起作用。因此這樣的有源智能標簽配備有電池。
[0003]所述詢問器可以是高頻無源智能標簽的簡單傳統(tǒng)的詢問器中的任一個。
[0004]還已知用于900MHz超高頻的有源智能標簽。即使當詢問器的電磁場在這樣的有源智能標簽的位置中非常弱以使得有源智能標簽不能從該電磁場中汲取用于其操作的足夠功率時，這樣的有源智能標簽仍能夠僅通過無源負載調(diào)制(背向散射，backscatter)來足夠強地響應詢問器。因此，用于超高頻的智能標簽設置有電池，以使得還在實際上增大智能標簽的范圍的仍滿意的通信的情況下確保智能標簽的操作。
[0005]然而，以此方式不能增大例如13.56MHz高頻智能標簽的范圍。即，這樣的智能標簽不再能夠通過改變其天線的阻抗來進行響應的距詢問器的距離，近似等于智能標簽不能再從在智能標簽的位置中的弱的詢問器的電磁場中汲取用于智能標簽的操作的足夠功率的距離。
[0006]未配備有傳感器或數(shù)據(jù)記錄器的13.56MHz高頻智能標簽不需要用于對其電路供電的自己的電壓源。這樣的高頻智能標簽僅是無源的。當這樣的高頻智能標簽需要與適度距離的詢問器進行通信時，通過在高頻智能標簽的位置中的詢問器的高頻電磁場對高頻智能標簽進行供能。這樣的高頻智能標簽通過在其響應的時間區(qū)間內(nèi)無源地變化其天線的阻抗(這引起了詢問器的天線處的電壓幅度或相位在這些時間區(qū)間內(nèi)的干涉變化)來與詢問器進行通信。
[0007]然而，不知道用于13.56MHz高頻的重復操作的智能標簽，該高頻智能標簽將會設置有電池，使得該電池能量容許用于通過所述智能標簽發(fā)射信號。即，無法了解設置有電池的智能標簽應當如何重復地且遵照時間要求標準(例如IS0/IEC14443類型A或B)來形成響應信號，該響應信號通過與存在于詢問器的天線處的詢問器的載波信號進行干涉在每個標簽響應時在該天線處產(chǎn)生如無源智能標簽的響應信號產(chǎn)生的圖案那樣的同等圖案，該無源智能標簽通過變化其天線的阻抗來進行調(diào)制。
[0008]然而，特別是在智能標簽是非常小的線性尺寸的微型智能標簽時或智能標簽距詢問器的距離超過正常通信范圍時的邊界情況下，協(xié)助智能標簽發(fā)射響應信號的電池將是絕對必要的。
[0009]詢問器的天線與具有1mmX 1mm的尺寸的微型智能標簽之間的耦合非常低。因此，微型智能標簽甚至在距詢問器的實際可用距離處從詢問器的電磁場中汲取用于對其自身進行供能的過低功率，而且通過微型智能標簽進行負載調(diào)制的響應信號通過與詢問器的天線上的電壓進行干涉來非常弱地影響所述電壓，使得詢問器能夠檢測到所述負載調(diào)制的響應信號。當標簽被插入到另一個裝置中、例如插入到移動電話中時，在微型智能標簽的位置中的詢問器的電磁場會另外變得更弱。
[0010]已知微30卡⑶32010/0044444八1),其設置有改進的天線和在解碼之前對標簽的天線所接收到的詢問器的信號進行放大的電路。標簽的電路電連接至電壓源。但是沒有建議這樣的微30卡應當如何形成用于響應詢問器的信號。
[0011]還已知下述技術(shù)方案⑶3773427082):如何借助通過干涉產(chǎn)生的詢問器的天線上的電壓的非常弱的變化來檢測來自無源智能標簽的弱響應信號。這里，會涉及微型智能標簽或僅更遠離詢問器的通常尺寸的智能標簽。
[0012]由于詢問器的天線上的電壓在所述邊界環(huán)境下因干涉而非常弱地變化，所以通過用如…773427082所建議的復雜且相當貴的詢問器來替換無源智能標簽的大量已安裝的簡單的傳統(tǒng)詢問器，明顯不能有效地補救上述缺點，即，目前為止不知道用于智能標簽對詢問器的信號的電池支持式有源響應的可重復方法。
[0013]毋庸置疑，為了消除所述缺點，更有用的是，保持無源智能標簽的大量已安裝的簡單的傳統(tǒng)詢問器并提出以適當方式進行有源響應的智能標簽。
[0014]專利2？180174181公開了針對如何增大包括讀取裝置和應答器的13.56冊負載調(diào)制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸范圍的技術(shù)問題的技術(shù)方案。
[0015]據(jù)稱，改進了用于從應答器向所述讀取裝置發(fā)射數(shù)據(jù)的方法(還能夠通過由所述讀取裝置生成的磁場的負載調(diào)制由應答器向所述讀取裝置發(fā)射數(shù)據(jù)),其中用于將數(shù)據(jù)發(fā)射至讀取裝置的在有源操作模式下的改進的應答器生成這樣的自己的磁場，使得該磁場將被讀取裝置認為是負載調(diào)制的應答器信號。
[0016]根據(jù)供應給應答器的功率或外部命令來選擇應答器的無源操作模式或所述有源操作模式。在無源操作模式下，應答器執(zhí)行由讀取裝置生成的磁場的負載調(diào)制。在有源操作模式下，應答器生成磁場，該磁場仿真讀取裝置場的負載調(diào)制。
[0017]改進的應答器的基本實施方式設置有電源，并包括:接收電路、設置有生成具有13.561??！2頻率的載波信號的振蕩器的發(fā)射電路、可插入的數(shù)據(jù)載體例如大容量存儲卡、以及能夠通過控制開關(guān)在所述接收電路與所述發(fā)射電路之間進行切換的天線。應答器借助控制信號在接收模式與發(fā)射模式之間可切換。通過所述數(shù)據(jù)載體的操作系統(tǒng)來控制應答器電路。
[0018]所述基本實施方式在以下方面是有缺點的。用于讀取裝置和應答器的大量生產(chǎn)的振蕩器生成可能具有差別很大的頻率的載波信號。根據(jù)標準130/12(:14443,1^操作輻射場的頻率應當為13.561?±7紐2。針對應答器載波頻率超過讀取裝置的載波頻率10紐2的實際情況，在圖9中表示了在有源發(fā)射時所述應答器的天線上的信號電壓、所述讀取裝置(詢問器)的天線上的信號電壓口 1以及信號電壓口 1的包絡電壓口的時間發(fā)展(“腕(16^6101).116^)0讀取裝置載波信號的相位與應答器載波信號的相位之間的差的變化(這是由于載波頻率之間的所述差與過去的時間(1^186 0？ 1:11116)直接成比例)導致在過去的30微秒內(nèi)讀取裝置的天線處的電壓干涉圖案的顯著的時間不穩(wěn)定性。然而，所述過去的時間甚至對于應答器發(fā)射非常短的數(shù)據(jù)幀都是不充分的。即，以下述幀執(zhí)行發(fā)射:所述幀表示在開始和結(jié)尾具有定界位的數(shù)據(jù)位的序列。根據(jù)標準130/12(:14443最大數(shù)據(jù)幀大小為256字節(jié)，并且發(fā)射這樣的幀花費大約22毫秒。借助這樣的系統(tǒng)進行的通信不可靠且實際上不可用。
[0019]同理，專利EP1327222B1所公開的技術(shù)方案也是嚴重有缺陷的。第一讀取器在待發(fā)射數(shù)據(jù)時按照信號被施加給其天線的方式來仿真應答器的操作，所述信號能夠干擾由第二讀取器在此第二讀取器的天線處生成的磁場，使得所得到的磁場由所述第二讀取器檢測至IJ，就像第一讀取器為負載調(diào)制應答器。任一讀取器設置有其自己的振蕩器，這產(chǎn)生如上所述的第二讀取器的天線上的電壓干涉圖案的同樣的時間不穩(wěn)定性。
[0020]專利EP1801741B1還公開了應答器的改進的實施方式。其發(fā)射電路設置有鎖相環(huán)。評定所實現(xiàn)的優(yōu)點為(出處同上，第16頁第38行):今后，振蕩器不需要自己的振蕩石英。明顯地，已不必對上述相位差的時間恒定性給予應有的擔憂。
[0021]改進的應答器的振蕩器電路包括電壓控制振蕩器、相位比較器和采樣保持電路。因此，此振蕩器電路的輸出信號與從讀取裝置接收的載波信號耦合。在接收時段期間所述輸出信號與讀取裝置載波在相位和頻率二者上同步。在應答器的發(fā)射時段期間由采樣保持電路保持對所述電壓控制振蕩器進行控制的電壓，然而所述電壓受到通過保持開關(guān)的斷開而產(chǎn)生的瞬變的影響，并且由于所述受控開關(guān)中的泄漏電流而持久下降。因此甚至讀取裝置載波信號的相位與應答器的保持模式載波信號的相位之間的差的變化率隨時間增大。
[0022]在接收模式與發(fā)射模式之間切換應答器的所述控制信號以下述方式控制采樣保持電路:該方式為使得應答器一開始發(fā)射就使采樣保持電路進入保持模式。同一控制信號不觸發(fā)回到接收模式的切換，直到在應答器停止發(fā)射數(shù)據(jù)之后過去了一至兩位持續(xù)時間的時間區(qū)間為止(出處同上，第9頁第57行至第10頁第2行)。然而，在所發(fā)射的通信數(shù)據(jù)幀內(nèi)不存在無發(fā)射脈沖且超過一位持續(xù)時間的時間區(qū)間。主要用于自動支付應用的所公開的技術(shù)方案遵從所述標準IS0/IEC14443:其中所述最長的時間區(qū)間為針對類型A的一位持續(xù)時間和針對類型B的一個第八位持續(xù)時間。因此，振蕩器電路在完整數(shù)據(jù)幀的發(fā)射期間不間斷地保持在保持模式下。由于在數(shù)據(jù)幀的發(fā)射內(nèi)在發(fā)射的較短暫停期間不執(zhí)行振蕩器電路與讀取裝置的載波信號的耦合，所以所述相位差變得太長而不能確保甚至短數(shù)據(jù)幀的發(fā)射。對于EP2284773的公開內(nèi)容，同樣如此。因此，EP1801741B1的所述改進的實施方式和EP2284773的教導也無法保證可靠的通信。
[0023]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:如何針對無源智能標簽的傳統(tǒng)詢問器形成高頻智能標簽(其電路與電壓源電耦合)的響應信號的高頻波包，使得所述響應信號與詢問器的天線處的詢問器的載波信號之間的干涉圖案從一個所述波包到另一個波包將保持不變，如同其在無源智能標簽的響應時保持不變一樣。
[0024]通過以權(quán)利要求1的特征為特征的本發(fā)明的用于詢問器與智能標簽之間的高頻通信的方法以及以權(quán)利要求26的特征為特征的本發(fā)明的用于執(zhí)行所述方法的電路，來解決本發(fā)明的技術(shù)問題。
[0025]通過所提出的本發(fā)明實現(xiàn)以下優(yōu)點。
[0026]I)以非常有利的方式且實際上首次，本發(fā)明提出了一種在高頻范圍內(nèi)智能標簽(該智能標簽也由本發(fā)明提出，并由于對其操作和響應進行供能的電池而提出將其稱作有源發(fā)射智能標簽)應當如何有源地響應詢問器的可重復方法，使得:關(guān)于智能標簽從一次響應到另一次響應有源生成的響應信號，每次該響應信號將以與其發(fā)生在公知的無源智能標簽的響應時的方式相同的方式產(chǎn)生詢問器的天線上的電壓的相同的干涉變化。
[0027]2)本發(fā)明的有源發(fā)射智能標簽關(guān)于其有源生成的響應信號有利地產(chǎn)生了與通過來自所述無源智能標簽的無源負載調(diào)制響應信號所產(chǎn)生的在詢問器的天線上的電壓的干涉變化相同的干涉變化，從而使得對于本發(fā)明的有源發(fā)射智能標簽同樣可以使用無源高頻智能標簽的簡單傳統(tǒng)的詢問器。
[0028]3)本發(fā)明的有源發(fā)射智能標簽(其天線與詢問器的天線具有弱耦合)關(guān)于其有源生成的響應信號產(chǎn)生了與通過來自較大或較接近地定位的無源智能標簽(其與詢問器具有強得多的耦合)的無源負載調(diào)制響應信號而產(chǎn)生的在詢問器的天線上的電壓的干涉變化明顯相同的干涉變化。此能力實際上使得本發(fā)明的微型有源發(fā)射智能標簽能夠與詢問器進行無線通信，并增大袖珍智能標簽的通信范圍。
[0029]4)所提出的技術(shù)方案使得在兩種所提到的情況下可以繼續(xù)使用無源高頻智能標簽的大量已安裝的簡單傳統(tǒng)的詢問器。
[0030]5 )本發(fā)明的有源發(fā)射智能標簽以響應信號的最低可能功率運行，這是由于該有源發(fā)射智能標簽設置其響應波包的幅度，以使得最晚到那時所觀測到的在詢問器與所述智能標簽之間的路徑中的高頻載波信號的弱化被考慮。
[0031]6)所提出的技術(shù)方案的不同之處還在于:在不使用在本發(fā)明的有源發(fā)射智能標簽之外的元件的情況下實現(xiàn)上述優(yōu)點，從而使得所述標簽的微型構(gòu)造成為可能。
[0032]7)根據(jù)本發(fā)明的借助所述標簽的波包進行的響應有利地消除了由于標簽響應信號中的高次諧波產(chǎn)生的太強的電磁發(fā)射，所述標簽的波包是通過借助純諧波電壓來激勵標簽的天線而形成的。
[0033]通過描述本發(fā)明的用于無源智能標簽的傳統(tǒng)的詢問器與本發(fā)明的智能標簽(由于電池對其操作和響應的協(xié)助在下文中被稱作有源發(fā)射智能標簽)之間的高頻通信的方法以及電路的實施方式、以及通過表示時間發(fā)展的圖形和對應的框圖，現(xiàn)在將更詳細地說明本發(fā)明，在附圖中:
[0034]圖1，窗1:詢問器的天線上的電壓的時間發(fā)展，所述時間發(fā)展表示本發(fā)明的有源發(fā)射智能標簽的兩種響應信號(所述信號關(guān)于在標簽天線上接收的詢問器的載波信號偏移了 180。的相位角)的接收、以及無源智能標簽的兩種響應信號的接收；
[0035]窗2和3:本發(fā)明的有源發(fā)射智能標簽的天線和無源智能標簽的天線上的電壓的時間發(fā)展，所述標簽分別在時刻11、七2和11’、七2’開始發(fā)射；
[0036]窗4:根據(jù)窗1并且在本發(fā)明的還針對兩種響應信號的有源發(fā)射智能標簽的情況下的在詢問器天線上的經(jīng)整流和平滑的電壓的時間發(fā)展，所述兩種響應信號關(guān)于如在標簽的天線上接收的詢問器的載波信號偏移了 90。、-90。和0的相位角，
[0037]圖2，在關(guān)于圖1擴展的時間標度下，
[0038]窗1:詢問器的天線上的電壓的時間發(fā)展，所述時間發(fā)展包括接收本發(fā)明的有源發(fā)射智能標簽的響應信號的開始部分，所述響應信號關(guān)于在標簽的天線上接收的詢問器的載波信號偏移了 180°、90。、-90。和0的相位角；
[0039]窗2:有源發(fā)射智能標簽的天線上的電壓的時間發(fā)展，實際上，直到時刻所接收的詢問器的載波信號的時間發(fā)展和從時刻起疊加在該載波信號上的本發(fā)明的有源發(fā)射智能標簽的響應信號的時間發(fā)展，所述響應信號關(guān)于在標簽的天線上所接收的詢問器的載波信號偏移了 180°、90。、-90。和0的相位角；
[0040]窗3:與本發(fā)明的有源發(fā)射智能標簽的所述四種響應信號對應的、根據(jù)窗1的經(jīng)整流和平滑的電壓的時間發(fā)展，
[0041]圖3，窗1、2和3:針對具有諧振頻率等于詢問器的天線的諧振頻率的天線的本發(fā)明的有源發(fā)射智能標簽和無源智能標簽的、與圖1的窗1、2和3相似的時間發(fā)展，
[0042]窗4:根據(jù)窗I的在詢問器的天線上的經(jīng)整流和平滑的電壓的時間發(fā)展，所述時間發(fā)展表示來自本發(fā)明的有源發(fā)射智能標簽的偏移了 180°相位角的兩種響應信號的接收、以及無源智能標簽的兩種響應信號的接收，所述標簽具有諧振頻率等于詢問器的天線的諧振頻率以及其諧振頻率與詢問器的天線的諧振頻率相差+5%和-5%的天線，
[0043]圖4，在關(guān)于圖3擴展的時間標度下，
[0044]窗1:詢問器的天線上的電壓的時間發(fā)展，所述時間發(fā)展包括接收來自本發(fā)明的有源發(fā)射智能標簽的偏移了 180°相位角的響應信號的開始部分，標簽的天線的諧振頻率等于詢問器的天線的諧振頻率以及與詢問器的天線的諧振頻率相差+5%和-5% ；
[0045]窗2:本發(fā)明的有源發(fā)射智能標簽的天線上的電壓的時間發(fā)展，實際上，直到時刻tl所接收的詢問器的載波信號的時間發(fā)展以及從時刻tl起疊加在該詢問器的載波信號上的來自有源發(fā)射智能標簽的響應信號的時間發(fā)展，標簽的天線的諧振頻率等于詢問器的天線的諧振頻率以及與詢問器的天線的諧振頻率相差+5%和-5% ；
[0046]窗3:根據(jù)窗2的在有源發(fā)射智能標簽的天線處的所述數(shù)字化信號的時間發(fā)展，
[0047]圖5，為在不針對詢問器的天線與標簽的天線之間的耦合系數(shù)0.100,0.020和0.005設置標簽響應信號的幅度的情況下針對相位偏移了 180°相位角的本發(fā)明的有源發(fā)射智能標簽的、如圖1的窗1、2和4那樣的時間發(fā)展，以及
[0048]圖6，為如圖5那樣的時間發(fā)展，但是是在自動設置標簽的響應信號的幅度的情況下的時間發(fā)展，
[0049]圖7，為用于詢問器與本發(fā)明的有源發(fā)射智能標簽之間的高頻通信的本發(fā)明的電路的框圖，
[0050]圖8a和Sb，為本發(fā)明的所述電路內(nèi)的相位匹配信號生成器的兩種實施方式，以及
[0051]圖9，窗1:在EP1801741B1中所公開的智能標簽的天線或在EP1327222B1中所公開的詢問器的天線上的電壓的時間發(fā)展，該詢問器具有其自己的振蕩器，振蕩器的頻率被假定為超過詢問器的載波信號的頻率1kHz ；
[0052]窗2:詢問器的天線上的電壓的時間發(fā)展，包括根據(jù)窗I的標簽的響應信號的接收；以及
[0053]窗3:根據(jù)窗2的詢問器的天線上的經(jīng)整流和平滑的電壓的時間發(fā)展，
[0054]其中通過仿真信號示出圖1至6中的來自本發(fā)明的有源發(fā)射智能標簽的響應信號，還使用該仿真信號來仿真圖9中的已知裝置的操作。
[0055]本發(fā)明的方法旨在用于詢問器與智能標簽之間的高頻通信。本發(fā)明的智能標簽的電路電連接至電壓源，例如電池。在下文中將本發(fā)明的所述智能標簽稱為有源發(fā)射智能標簽ta (圖1)。
[0056]所述詢問器是用于高頻負載調(diào)制無源智能標簽tp的傳統(tǒng)的簡單詢問器之一。
[0057]以行波模式工作的詢問器發(fā)射作為具有恒定幅度的高頻無線電波的高頻載波信號。所述無線電波不傳達信息。
[0058]例如，高頻詢問器的天線電路的諧振頻率fi等于13.56MHz。
[0059]以已知方式對如在標簽的天線A中所感生的來自詢問器的高頻載波信號進行放大(圖7)。
[0060]以已知方式，智能標簽觀測第一相位Φ?，所述第一相位Φ?是由詢問器生成的高頻載波信號在標簽的天線中感生出的電壓的相位。然而，根據(jù)ΕΡ1801741Β1和ΕΡ2284773Β1中所公開的方法，僅在已發(fā)射完整數(shù)據(jù)幀之后執(zhí)行所述相位觀測。
[0061]根據(jù)本發(fā)明，有源發(fā)射標簽ta還在剛發(fā)射數(shù)據(jù)幀之內(nèi)觀測所述第一相位Φ?。然而，僅在如下時間區(qū)間中執(zhí)行所述相位觀測:在所述時間區(qū)間中，根據(jù)通信協(xié)議，智能標簽不發(fā)射高頻無線電波包。
[0062]此外，根據(jù)本發(fā)明的方法的基本實施方式，有源發(fā)射智能標簽ta通過使用電壓激勵其自己的天線A來發(fā)射所述高頻無線電波包，該電壓的相位作為第二相位Φ?總是在發(fā)射每個所述高頻波包開始時以如下方式來設置:所述第二相位關(guān)于所述觀測的第一相位偏移了相同的相位角Δ Φ，該相同的相位角是通過關(guān)系Λ Φ = Φ?_Φ?來確定的。
[0063]有源發(fā)射智能標簽ta在具有下述持續(xù)時間的時間區(qū)間中觀測第一相位Φ?:該持續(xù)時間根據(jù)通信協(xié)議對于有源發(fā)射智能標簽ta是足夠長的，以使第二相位Φ?與關(guān)于第一相位偏移了相位角Λ Φ的相位匹配。
[0064]借助通信協(xié)議選擇相位觀測的所述適合的時間區(qū)間。優(yōu)選地，用于觀測第一相位Φ i的所述時間區(qū)間被設置在緊接在有源發(fā)射智能標簽ta根據(jù)通信協(xié)議開始發(fā)射所述高頻波包的時刻之前。
[0065]相位觀測的所述時間區(qū)間可以被設置于下述時間窗內(nèi):在所述時間窗內(nèi)有源發(fā)射智能標簽ta不進行發(fā)射，并且所述時間窗甚至可以位于使得智能標簽ta根據(jù)通信協(xié)議發(fā)射所述高頻波包的、這樣的數(shù)據(jù)位的持續(xù)時間內(nèi)。但是所述時間窗應僅是足夠?qū)挼摹＠纾诿總€數(shù)據(jù)位中存在無標簽的發(fā)射的4.72微秒寬的這樣的時間窗，而標簽根據(jù)協(xié)議ISO/IEC14443類型A以106kb/s進行響應。
[0066]有源發(fā)射智能標簽ta觀測由詢問器的高頻載波信號在標簽的天線A中所感生出的電壓的第一相位Φ?。在如下時間區(qū)間中執(zhí)行觀測:在該時間區(qū)間中，有源發(fā)射智能標簽ta根據(jù)通信協(xié)議不發(fā)射高頻波包，或更確切地說，有源發(fā)射智能標簽ta在處于標簽的天線A的先前響應信號衰退之后開始觀測第一相位Φ?。
[0067]根據(jù)本發(fā)明的方法的第一變型實施方式，有源發(fā)射智能標簽ta通過發(fā)射高頻無線電波包來響應詢問器，高頻無線電波包的特征在于用相位為第二相位的簡單諧波電壓來激勵標簽的天線A，該第二相位Φ?被設置為關(guān)于所觀測的第一相位Φ?偏移了相同的相位角ΛΦ。在發(fā)射每個所述高頻波包開始時執(zhí)行所述設置第二相位Φ?。
[0068]根據(jù)本發(fā)明的方法的第二變型實施方式，有源發(fā)射智能標簽ta通過發(fā)射高頻無線電波包來進行響應，其中，用具有脈沖群的形狀且相位為第二相位的電壓來激勵該有源發(fā)射智能標簽ta的天線A，該第二相位Φ?也設置為關(guān)于第一相位Φ?偏移了相同的相位角ΛΦ。在發(fā)射每個所述高頻波包開始時執(zhí)行所述設置第二相位Φ?。
[0069]連續(xù)性(continuat1n)限于本發(fā)明的方法的第一變型實施方式的特殊情況。所述標簽的高頻波包中的無線電波的頻率ft應當?shù)扔趤碜栽儐柶鞯母哳l載波信號的頻率fi，并且根據(jù)本發(fā)明，激勵簡單諧波電壓的相位作為第二相位Φ?應當每次均設置為關(guān)于所觀測的第一相位偏移相同且具體確定的相位角ΛΦ = Φ?_Φ?。
[0070]在此特殊情況下由本發(fā)明的有源發(fā)射智能標簽仏發(fā)射的高頻波包的特征在于，其中所述相位角匕①應當使得:每當所述波包中的一些波包通過與存在于詢問器的天線處的詢問器的高頻載波信號進行干涉來影響此天線時，詢問器的天線上的電壓的幅度總是獲得最大可得干涉上升或最大可得干涉下降。
[0071]另一方面，獲得詢問器的天線上的電壓的幅度的最大可得干涉上升(無源智能標簽如的響應產(chǎn)生詢問器的天線上的電壓的幅度的干涉上升),其中使用簡單諧波電壓激勵標簽的天線八，該簡單諧波電壓的第二相位0〖關(guān)于所觀測的第一相位偏移了相位角八￠=180°。在第一相位滯后于詢問器的天線上的電壓的相位90。時，這似乎是可信的；當然，當詢問器的天線與標簽的天線八彼此調(diào)諧時，也是如此。
[0072]在此特殊情況下，本發(fā)明的有源發(fā)射智能標簽仏發(fā)射的所述高頻波包的持續(xù)時間的長度應當?shù)扔跓o源智能標簽如上的詢問器的高頻載波的負載調(diào)制的、如通過標準所確定的持續(xù)時間的長度。
[0073]當滿足了關(guān)于相位角八0和有源發(fā)射智能標簽仏發(fā)射的所述高頻波包的持續(xù)時間的長度的兩個要求時，用于高頻無源負載調(diào)制智能標簽如的所述傳統(tǒng)的簡單詢問器在接收到響應信號時能夠不再在作為響應信號的發(fā)射器的本發(fā)明的有源發(fā)射智能標簽仏和負載調(diào)制無源智能標簽如之間進行區(qū)分。
[0074]確定響應高頻波包的發(fā)射的開始和結(jié)束的發(fā)射開啟信號如8限定所述波包的持續(xù)時間的長度(圖了)。
[0075]另一方面，獲得詢問器的天線上的電壓的幅度的最大可得干涉下降，其中使用簡單諧波電壓激勵標簽的天線八，該簡單諧波電壓與詢問器的高頻載波信號在標簽的天線八中所感生出的電壓同相。因此，第二相位0〖應關(guān)于所觀測的第一相位偏移了相位角厶 0=0。
[0076]相位角八0的中間值在詢問器的天線上的電壓的時間發(fā)展中不產(chǎn)生任何尖銳的干涉圖案。干涉圖案甚至從幅度調(diào)制圖案變化成稍微有區(qū)別的相位調(diào)制圖案。
[0077]根據(jù)本發(fā)明，有源發(fā)射智能標簽仏必須關(guān)于所述觀測的第一相位以優(yōu)于20。且優(yōu)選為10。的精度設置第二相位①七。
[0078]有源發(fā)射智能標簽仏選擇所述相位角八①的值，然后自動設置所述第二相位①七。
[0079]使第二相位01偏移相位角八0意味著有源發(fā)射智能標簽仏稍后開始發(fā)射其響應波包。
[0080]目前為止，僅詢問器被稱為包括詢問器和智能標簽的高頻系統(tǒng)中的有源發(fā)射器。詢問器形成方波信號用于發(fā)射，然后所述信號被IX電路濾波以限制電磁發(fā)射，并且詢問器的天線IX電路根據(jù)所述電路的品質(zhì)對所發(fā)射的信號給出最終形式。特別是微型有源發(fā)射智能標簽太小而不能包括IX濾波電路。因此，借助所述標簽的高頻波包的根據(jù)本發(fā)明的響應還同時消除由于標簽的響應信號中的高次諧波而產(chǎn)生的過高的電磁發(fā)射，所述高頻波包是通過使用簡單諧波電壓激勵標簽的天線八而形成的。
[0081]根據(jù)本發(fā)明的方法的第一變型實施方式，有源發(fā)射智能標簽&自動形成所述簡單諧波電壓，所述簡單諧波電壓的相位0〖被設置為關(guān)于由詢問器的高頻載波信號在標簽的天線4中所感生出的電壓的相位偏移了選定的相位角八①(圖7和圖^^油)。
[0082]在相位觀測的所述時間區(qū)間中，有源發(fā)射智能標簽ta對信號rs，進行數(shù)字化，該信號rs’是在標簽的天線A處接收并且然后放大的詢問器的載波信號。使用數(shù)字化的接收且放大的信號drs作為用于相位-頻率比較器PhFC的參考信號。
[0083]相位-頻率比較器PhFC連接到鎖相環(huán)中。
[0084]鎖相環(huán)設置有電壓控制振蕩器VC0，因此其在詢問器的高頻載波信號的頻率fi上工作。電壓控制振蕩器VCO的輸出信號偏移了相位角Λ Φ+90° (通過電容器對天線A的振蕩電路進行饋電)，并且作為簡單諧波信號ts傳導至標簽的天線A。優(yōu)選地，中間還借助輸出放大器OA來放大輸出信號,使得將以適合的幅度發(fā)射高頻無線電波包。
[0085]鎖相環(huán)可以設置有電壓控制振蕩器HFVC0，該電壓控制振蕩器HFVCO以是詢問器的高頻載波信號的頻率fi的倍數(shù)的頻率進行操作，例如，是詢問器的高頻載波信號的頻率fi的8倍并優(yōu)選為16倍。所述電壓控制振蕩器HFVCO的輸出信號傳導通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC或數(shù)字除法器DigDiv，其中相位偏移了相位角ΛΦ+90°。該輸出信號作為簡單諧波信號被傳導至標簽的天線A并以高頻波包的形式來發(fā)射。優(yōu)選地，中間借助輸出放大器OA來對該輸出信號進行放大，使得將以適合的幅度來發(fā)射高頻無線電波包。
[0086]鎖相環(huán)在以下情況下形成開環(huán)(open)。
[0087]每當詢問器中斷發(fā)射不傳達信息的具有恒定幅度的高頻無線電波時，鎖相環(huán)形成開環(huán)。
[0088]在所述時間區(qū)間中，有源發(fā)射智能標簽ta還觀測第一幅度Ai，該第一幅度Ai是由詢問器的高頻載波信號在標簽的天線A中所感生出的電壓的幅度。每當所述第一幅度Ai降到特定值以下時，鎖相環(huán)也形成開環(huán)，在該特定值處有源發(fā)射智能標簽ta能夠不再從所接收并放大的詢問器的載波信號rs’中提取相位-頻率比較器PhFC中的可靠的參考信號。
[0089]鎖相環(huán)還緊接在如下時刻之前形成開環(huán):在該時刻，有源發(fā)射智能標簽ta根據(jù)通信協(xié)議開始發(fā)射高頻波包。
[0090]當所接收的詢問器的載波信號rs’不可得時，本發(fā)明的有源發(fā)射智能標簽ta在其以閉環(huán)鎖相環(huán)模式或開環(huán)鎖相環(huán)模式進行操作時使用所述電壓控制振蕩器VCO、HFVCO的輸出信號作為時鐘信號。因此，有源發(fā)射智能標簽ta確保用于其電路的操作的時間基準。
[0091]根據(jù)本發(fā)明，有源發(fā)射智能標簽ta將這樣的信號傳導至其天線A，使得所發(fā)射的高頻波包在影響詢問器的天線的情況下、將通過與存在于所述天線處的詢問器的高頻載波信號進行干涉來對所述天線上的電壓的時間發(fā)展施加期望的干涉效應。
[0092]為此，傳導至標簽的天線A的簡單諧波信號和所發(fā)射的高頻波包二者應當具有適合的幅度。
[0093]由于此原因，有源發(fā)射智能標簽ta首先觀測第一幅度Ai，該第一幅度Ai是由詢問器的高頻載波信號在標簽的天線A中所感生出的電壓的幅度。該觀測發(fā)生在下述時間區(qū)間中:其中有源發(fā)射智能標簽ta根據(jù)通信協(xié)議不發(fā)射所述高頻波包。之后，有源發(fā)射智能標簽ta發(fā)射高頻波包，其中有源發(fā)射智能標簽ta用具有在波包的持續(xù)時間內(nèi)基本上恒定的幅度的電壓(在本發(fā)明的方法的第一變型實施方式中為簡單諧波電壓)來激勵其自己的天線A。然而，作為第二幅度At的所述電壓幅度以下述方式關(guān)于目前為止觀測到的第一幅度Ai進行設置:粗略地說，該方式使得第二幅度At與第一幅度Ai成反比。
[0094]當?shù)谝环華i為低時，詢問器載波信號沿著從詢問器到有源發(fā)射智能標簽ta的路徑被顯著弱化。在這樣的情況下，第二幅度紅應當是高的，這是因為沿著從有源發(fā)射智能標簽仏至詢問器的路徑還預料到信號的同等弱化。
[0095]更確切地說，當?shù)谝环劝?在第一幅度八1的參考值八11*6？以下時，用第二幅度紅被自動設置成最高值紅爪狀的電壓來激勵標簽的天線八，并且當?shù)谝环劝?在其參考值八11*6？以上時,用第二幅度八1:被自動設置成通過表達式八飽狀.所確定的值的電壓來激勵標簽的天線八。
[0096]第一幅度八1的參考值八11*6？被確定為第一幅度八1的最小值八1111111的兩倍至五倍，詢問器的磁場以標簽的天線八的位置處的磁場密度的按標準所需要的最低值在標簽的天線八中感生出所述最小值八1111111。
[0097]第二幅度紅被設置成恰好足夠高以使得能夠進行通信，并且同時盡可能多地減少電磁發(fā)射。
[0098]針對本發(fā)明的可操作的方法，允許標簽的天線電路的諧振頻率代與詢問器的天線電路的諧振頻率丨丨相差最多土5%，但是如果標簽的天線電路的諧振頻率代仍在上述限制內(nèi)隨時間變化，則不產(chǎn)生擾動。
[0099]圖7和圖81?中呈現(xiàn)了用于無源智能標簽邙的傳統(tǒng)的詢問器與本發(fā)明的有源發(fā)射智能標簽&之間的高頻通信的本發(fā)明的電路。
[0100]所述有源發(fā)射標簽仏的電路以已知方式與電壓源電耦合。
[0101]一方面，在標簽的天線八處感生出的信號0以已知方式傳導至可變增益放大器微的輸入。
[0102]所述可變增益放大器微的輸出以已知方式通過數(shù)字轉(zhuǎn)換器或直接地連接至相位匹配信號例如相位匹配信號匕’的發(fā)生器；？碰％’的參考輸入，該相位匹配信號匕’的相位是關(guān)于所觀測的第一相位而確定的。
[0103]有源發(fā)射智能標簽仏以已知方式發(fā)射高頻無線電波的波包，所述波包是根據(jù)來自相位匹配信號發(fā)生器；？碰％’的輸出的相位匹配信號匕’而生成的。
[0104]根據(jù)本發(fā)明，每次在發(fā)射每個所述波包開始時，其相位是增加90。的第二相位0^的所述相位匹配信號匕’在相位匹配信號發(fā)生器？屮碰…’中與所述接收的信號1*8相位匹配，使得作為增加90。的第二相位的相位匹配信號匕’的相位關(guān)于所述觀測的第一相位①丨偏移了通過關(guān)系八①二①丨-則所確定的相同的相位角八￠+90°，其中，詢問器的高頻載波信號在標簽的天線八處感生出所述接收信號^并且在所述相位匹配信號發(fā)生器？中觀測作為所述第一相位的所述接收信號！'8的相位。
[0105]如果將標簽的天線八完全調(diào)諧至13.56冊的發(fā)射頻率，則信號匕的相位與標簽的天線八處的信號的相位相差90。，這是由于天線八通過電容器來饋電。
[0106]相位匹配信號發(fā)生器？碰％；？碰％’的輸出通過電容器和輸出放大器0八連接至標簽的天線八，該輸出放大器0八將標簽的天線八上的電壓的幅度設置為第二幅度紅以形成所述波包。
[0107]通過限定標簽仏的發(fā)射的開始和結(jié)束的發(fā)射開啟信號如8來控制相位匹配信號發(fā)生器？碰％和輸出放大器0八以形成所述波包。
[0108]所述發(fā)射開啟信號如8在相位匹配信號發(fā)生器？碰％；？碰％’的閉相環(huán)狀態(tài)(￠1086(1 1)11886 100^1 8七已1:6 )與自激狀態(tài)(？1~66-1~1皿11118 8仏1:6 )之間進行切換，在閉相環(huán)狀態(tài)下相位匹配信號ts’與詢問器的高頻載波信號同步。通過來自較高水平的數(shù)據(jù)或關(guān)于標簽的電路和外部信號所使用的協(xié)議來確定發(fā)射開啟信號tos。這里，確定時間延遲，利用該時間延遲，在發(fā)射波包完成之后開始所述同步。
[0109]在本發(fā)明的電路的變型實施方式中，該實施方式與在標簽ta發(fā)射的所述高頻波包中的無線電波的頻率ft等于詢問器的載波信號的頻率fi的情況有關(guān)，其相位是增加了90°的第二相位Φ?的相位匹配信號ts’的相位關(guān)于作為接收信號rs的相位的所觀測的所述第一相位偏移了這樣的相位角Δ Φ+90° (該相位角是通過關(guān)系Λ Φ = Φ?-Φ?而確定的)，使得詢問器的天線上的電壓的幅度在所述高頻波包中的一些高頻波包影響該天線時總是獲得最大可得干涉上升(在ΛΦ=180°時)或最大可得干涉下降(在Λ Φ=0°時)。
[0110]相位匹配信號發(fā)生器PhMSG ;PhMSG’包括相位-頻率比較器PhFC，數(shù)字化的接收信號drs被傳導至該相位-頻率比較器PhFC的參考輸入。
[0111]在相位匹配信號發(fā)生器PhMSG的第一實施方式中，相位-頻率比較器PhFC的輸出傳導至電壓控制振蕩器VCO的輸入(圖Sb)，電壓控制振蕩器VCO連接到鎖相環(huán)中并在詢問器的高頻載波信號的頻率fi上工作。電壓控制振蕩器VCO的輸出連接至移相器(PhSh)，該移相器使輸入信號的相位偏移了已增加90°的所述相位角ΛΦ，并且該移相器的輸出信號為所述相位匹配信號ts’。
[0112]在相位匹配信號發(fā)生器PhMSG’的第二實施方式中，相位-頻率比較器PhFC的輸出傳導至電壓控制振蕩器HFVCO的輸入(圖8a)，電壓控制振蕩器HFVCO與分頻器FDiv —起連接到鎖相環(huán)中并在詢問器的高頻載波信號的頻率fi的八倍優(yōu)選為十六倍上工作。電壓控制振蕩器HFVCO的輸出連接至數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC的輸入或數(shù)字除法器DigDiv的輸入。通過以數(shù)字方式預置數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC或數(shù)字除法器DigDiv，將輸入信號的相位偏移了已增加90°的所述相位角ΛΦ。相位匹配信號發(fā)生器PhMSG’的輸出信號為所述相位匹配信號ts’。
[0113]確定響應波包的發(fā)射的開始和結(jié)束的發(fā)射開啟信號tos控制相位-頻率比較器PhFC、電壓控制振蕩器VCO ；HFVCO和移相器PhSh、以及數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC或數(shù)字除法器DigDiv0
[0114]所述相位角Λ Φ借助相移控制信號pscs來設置，該相移控制信號pscs被傳導至移相器PhSh或數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC或數(shù)字除法器DigDiv的控制輸入。
[0115]相位匹配信號ts’的發(fā)生器PhMSG ;PhMSG’使得可以以優(yōu)于20°并且優(yōu)選為10°的精度、關(guān)于所觀測的所述第一相位設置所述第二相位Ot。
[0116]另一方面，幅度測量電路AMC觀測第一幅度Ai，該第一幅度Ai是詢問器的高頻載波信號在標簽的天線A處感生出的電壓rs的幅度。
[0117]測量所接收的詢問器的信號的第一幅度Ai的電路AMC使用表示測量的幅度值的其第一輸出信號avs以如下方式來控制所述輸出放大器OA:該方式使得作為用于形成標簽的波包的標簽的天線A上的電壓的幅度的第二幅度At關(guān)于目前為止所觀測到的第一幅度Ai的值進行設置。
[0118]測量所接收的詢問器的信號的幅度Ai的電路AMC使用表示測量的幅度減小值的其第二輸出信號ads以如下方式來控制所述相位-頻率比較器PhFC:該方式使得每當所述第一幅度Ai的值降到預定值以下時，所述鎖相環(huán)形成開環(huán)。
[0119]有源發(fā)射標簽ta借助增益控制信號gcs來設置可變增益放大器VGA的增益，以增大輸入信號『8的動態(tài)范圍。
[0120]可變增益放大器似和幅度測量電路艦通過衰減器和IX:電壓限定電路而連接至標簽的天線八。電路使得來自標簽的天線八的信號^可以在有源發(fā)射智能標簽仏發(fā)射波包時衰減，并在智能標簽不發(fā)射波包時在電路中設立IX:電壓水平。
[0121]借助通知標簽的發(fā)射的開始和結(jié)束的所述發(fā)射開啟信號〖08來控制衰減器和IX:電壓限定電路相位匹配信號發(fā)生器？碰％和輸出放大器0八。
[0122]根據(jù)本發(fā)明的第一變型實施方式的有源發(fā)射智能標簽仏發(fā)射具有13.56冊12頻率的高頻簡單諧波無線電波包，所述波的幅度在波包內(nèi)基本上恒定。天線八的激勵是用脈沖調(diào)制的簡單諧波振蕩電壓版來仿真的，脈沖持續(xù)時間的長度(1.2微秒)等于如按照標準所確定的、由無源智能標簽如對詢問器的高頻載波進行負載調(diào)制的持續(xù)時間。
[0123]繼續(xù)地，所述仿真首先表示本發(fā)明的有源發(fā)射智能標簽仏的操作(該有源發(fā)射智能標簽仏的天線八與詢問器的天線的耦合系數(shù)為0.005),并將該操作與無源智能標簽如的操作進行比較(該無源智能標簽如的天線與詢問器的天線的耦合系數(shù)為0.05)(圖1和圖3?0
[0124]圖1的窗1中的詢問器的天線上的電壓仍的時間發(fā)展一方面表示接收來自有源發(fā)射智能標簽&的相位偏移180°的相位角匕①的兩種響應信號(這兩種響應信號的發(fā)射在時刻和〖2開始)(圖1的窗2表示標簽的天線八上的這兩種響應信號的電壓咖的時間發(fā)展),并且另一方面表示接收來自無源智能標簽如的兩種響應信號(這兩種響應信號的發(fā)射在時刻〖1’和丨2’開始)(圖1的窗3表示標簽的天線上的這兩種響應信號的電壓說？的時間發(fā)展在圖1的窗2和3中，在標簽的天線中感生出的詢問器的信號被表示在時刻七1和七1，之前。
[0125]還表示了根據(jù)圖1的窗1的在詢問器的天線上的經(jīng)整流和平滑的電壓口丨代⑶的時間發(fā)展(圖1窗4〉。如在詢問器的天線處所觀測的來自有源發(fā)射智能標簽仏和來自無源智能標簽如的信號具有幾乎相等強度，盡管具有非常不同的耦合因數(shù)。在本發(fā)明的有源發(fā)射智能標簽仏的情況下，還針對偏移了相位角八￠=90°、-90。和0的兩種響應信號表示了在詢問器的天線上的經(jīng)整流和平滑的電壓仍!'60的所述時間發(fā)展。
[0126]在關(guān)于圖1擴展的時間標度下，在圖2的窗1中表示了與四種標簽的響應信號(在以下比較)對應的、詢問器的天線上的電壓口 1的時間發(fā)展口1。圖2的窗2中表示了來自有源發(fā)射智能標簽仏的四種響應信號的接收的初始部分，這四種響應信號的發(fā)射在時刻七1開始，所述響應信號偏移了相位角八0=180。、90。、-90。和0。還表示了根據(jù)窗1的在詢問器的天線上的經(jīng)整流和平滑的電壓的時間發(fā)展(圖2窗3〉。
[0127]圖3的窗1、2和3類似于圖1中的對應窗，表示了針對本發(fā)明的有源發(fā)射智能標簽仏(八￠=180° )和無源智能標簽邙的的時間發(fā)展，所述標簽具有諧振頻率等于詢問器的天線的諧振頻率的天線。圖3的窗4表示了詢問器的天線上的經(jīng)整流和平滑的電壓的時間發(fā)展，其包括有源發(fā)射智能標簽仏的兩種響應信號和無源智能標簽如的兩種響應信號的接收，所述標簽具有其諧振頻率等于詢問器的天線的諧振頻率以及相差+5%和-5%的天線。所表示的結(jié)果示出了根據(jù)本發(fā)明關(guān)于第一相位設置第二相位是足夠魯棒的以在實踐上使用。
[0128]在所擴展的時間標度下，圖4的窗1表示詢問器的天線上的電壓VI的時間發(fā)展，其包括相位偏移了 180°的相位角八0并由三個有源發(fā)射智能標簽仏發(fā)射的響應信號的接收的初始部分(圖4窗2),所述三個有源智能標簽仏具有諧振頻率等于詢問器的天線的諧振頻率以及相差+5%和-5%的天線。再者，圖4的窗2表示了直到時刻0所接收的詢問器的信號的時間發(fā)展以及從時刻起疊加在該信號上并由具有諧振頻率不同的天線的有源發(fā)射智能標簽&發(fā)射的所述響應信號的時間發(fā)展。
[0129]圖4的窗3表示了根據(jù)窗2的針對有源發(fā)射智能標簽仏的天線的數(shù)字化的接收信號辦8的時間發(fā)展。在具有諧振頻率代=1.05丨丨、^0.95??；的所述天線處感生出的電壓分別在時刻〖1+、和〖1-在強制模式下開始振蕩，180。的相位角八0被選定。
[0130]此外，圖5表示了與圖1的窗1、2和4中的時間發(fā)展類似的針對在相位偏移180°的相位角下的有源發(fā)射智能標簽的、但是針對詢問器的天線與標簽的天線之間的三種不同耦合系數(shù)4=0.100,0.020和0.005的時間發(fā)展。所述有源發(fā)射智能標簽未設置有對來自標簽的響應信號的幅度進行自動設置。在耦合系數(shù)1^=0.100下(標簽置于詢問器上),到達詢問器的天線的信號超過預期的信號，這會產(chǎn)生詢問器的接收器的飽和和不可靠的操作。
[0131]圖6表示了如圖5中那樣的但是是針對本發(fā)明的設置有對來自標簽的響應信號的幅度進行自動設置的有源發(fā)射智能標簽仏的時間發(fā)展。在詢問器的天線與標簽的天線之間的非常好的耦合(1^=0.100)的情況下，幅度測量電路八1(:檢測到非常高的第一幅度八1并以如下方式來控制輸出放大器0八:該方式使得適當降低第二幅度紅從而詢問器接收具有預期幅度的信號。
【權(quán)利要求】
1.一種用于詢問器與智能標簽之間的高頻通信的方法， 所述智能標簽的電路與電壓源電耦合，以及 根據(jù)所述方法，所述智能標簽觀測第一相位(Φ i )， 所述第一相位(Oi)是由所述詢問器生成的高頻載波信號在標簽的天線中所感生出的電壓的相位， 其特征在于， 所述智能標簽在甚至位于發(fā)射的數(shù)據(jù)幀內(nèi)的那些時間區(qū)間中觀測所述第一相位(Φ?), 在所述時間區(qū)間中，所述智能標簽根據(jù)通信協(xié)議不發(fā)射高頻無線電波包， 以及其特征在于，所述智能標簽發(fā)射所述高頻波包， 其中所述智能標簽使用相位為第二相位(Ot)的電壓來激勵其自己的天線，其中在發(fā)射每個所述高頻波包的開始時設置所述電壓的相位，每次所述相位關(guān)于所述觀測的第一相位(Φ i )偏移相同的相位角(Δ Φ )， 所述相位角(Λ Φ)是通過關(guān)系Λ Φ = Φ?-Φ?而確定的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于， 所述智能標簽在具有下述持續(xù)時間的時間區(qū)間中觀測所述第一相位(Oi):所述持續(xù)時間根據(jù)通信協(xié)議是足夠長的，使得所述智能標簽能夠使所述第二相位(Ot)與關(guān)于所述第一相位(Φ i )偏移了所述相位角(Λ Φ )的相位匹配。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于， 所述相位觀測的所述時間區(qū)間被設置為緊接在所述智能標簽根據(jù)通信協(xié)議開始發(fā)射所述高頻波包的時刻之前。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于， 所述相位觀測的所述時間區(qū)間被設置于甚至在位的持續(xù)時間內(nèi)、無標簽的發(fā)射的時間窗中， 在所述位中，所述智能標簽根據(jù)所述通信協(xié)議發(fā)射所述高頻波包。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于， 所述智能標簽發(fā)射所述高頻波包，其中所述智能標簽使用相位為第二相位(Ot)的簡單諧波電壓來激勵其自己的天線， 其中在發(fā)射每個所述高頻波包的開始時設置所述電壓的相位，每次所述相位偏移相同的所述相位角(Δ Φ )。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于， 所述智能標簽發(fā)射所述高頻波包，其中所述智能標簽使用具有脈沖群的形狀并且相位為第二相位(Φ t)的電壓激勵其自己的天線， 其中在發(fā)射每個所述高頻波包的開始時設置所述電壓的相位，所述相位每次偏移相同的相位角(Λ Φ)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于， 所述標簽的高頻波包中的無線電波的頻率(ft)等于所述詢問器的載波信號的頻率(fi)， 以及其特征在于， 所述相位角(Λ Φ)使得:詢問器的天線上的電壓的幅度每當所述波包中的一些波包影響所述天線時總是獲得最大可得干涉上升或最大可得干涉下降。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于， 通過設置關(guān)于所述觀測的第一相位(Oi)偏移相位角ΛΦ=180°的所述第二相位(Ot)，獲得所述詢問器的天線上的電壓的幅度的最大可得干涉上升。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于， 通過設置關(guān)于所述觀測的第一相位(Oi)偏移了相位角ΛΦ=0的所述第二相位(Ot)，獲得所述詢問器的天線上的電壓的幅度的最大可得干涉下降。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于， 所述智能標簽應當以優(yōu)于20°且優(yōu)選為10°的精度關(guān)于所述觀測的第一相位(Φ?)設置所述第二相位(Φ?)。
11.根據(jù)權(quán)利要求8至10中任一項所述的方法，其特征在于， 所述智能標簽選擇所述相位角(Λ Φ )的值，并且 于是自動設置所述第二相位(Φ t)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于， 在所述相位觀測的所述時間區(qū)間中，所述智能標簽將所述詢問器的載波信號在所述標簽的天線中所感生出并然后放大的信號(rs’ )數(shù)字化， 以及其特征在于， 使用所述數(shù)字化的接收信號(drs)作為用于相位-頻率比較器的參考信號。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于， 所述相位-頻率比較器連接至鎖相環(huán)，所述鎖相環(huán)的電壓控制振蕩器在所述詢問器的高頻載波信號的頻率(fi)上工作，并且所述鎖相環(huán)的輸出信號被偏移所述相位角Δ Φ+90。并被放大，并且所述輸出信號作為簡單諧波信號通過電容器被傳導至所述標簽的天線，以便以高頻波包的形式進行發(fā)射。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于， 所述相位-頻率比較器連接至鎖相環(huán)，所述鎖相環(huán)的電壓控制振蕩器在作為所述詢問器的高頻載波信號的頻率(fi)的倍數(shù)的頻率上工作，所述電壓控制振蕩器的輸出信號傳導通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器或數(shù)字除法器，其中所述相位被偏移相位角ΛΦ+90°并被放大，并且所述輸出信號作為簡單諧波信號通過電容器被傳導至所述標簽的天線，以便以所述高頻波包的形式進行發(fā)射。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于， 所述電壓控制振蕩器在作為所述詢問器的高頻載波信號的頻率(fi)的8倍并優(yōu)選為16倍的頻率上工作。
16.根據(jù)權(quán)利要求13至15中任一項所述的方法，其特征在于， 在所述詢問器中斷發(fā)射所述高頻載波信號時，所述鎖相環(huán)形成開環(huán)。
17.根據(jù)權(quán)利要求13至15中任一項所述的方法，其特征在于， 在所述相位觀測的所述時間區(qū)間中，所述智能標簽觀測第一幅度(Ai)， 所述第一幅度(Ai)是由所述詢問器的高頻載波信號在所述標簽的天線中所感生出的電壓的幅度， 以及其特征在于， 每當所述第一幅度(Ai)降到特定值以下時，所述鎖相環(huán)形成開環(huán)。
18.根據(jù)權(quán)利要求13至15中任一項所述的方法，其特征在于， 所述鎖相環(huán)緊接在所述智能標簽根據(jù)所述通信協(xié)議開始發(fā)射所述高頻波包的時刻之前形成開環(huán)。
19.根據(jù)權(quán)利要求16至18中任一項所述的方法，其特征在于， 所述智能標簽使用所述電壓控制振蕩器的輸出信號作為時鐘信號， 所述振蕩器此時以閉環(huán)鎖相環(huán)模式或開環(huán)鎖相環(huán)模式進行操作。
20.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于， 所述智能標簽觀測所述第一幅度(Ai )， 所述第一幅度(Ai)是由所述詢問器的高頻載波信號在所述標簽的天線中所感生出的電壓的幅度， 以及其特征在于， 所述智能標簽發(fā)射高頻波包，其中所述智能標簽使用如下電壓來激勵其自己的天線: 所述電壓的幅度在發(fā)射每個所述高頻波包期間基本上恒定， 以及主要是關(guān)于到那時所觀測的所述第一幅度(Ai)來把所述電壓的幅度設置為第二幅度(At)，使得所述第二幅度(At)與所述第一幅度(Ai )成反比。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于， 所述智能標簽在所述智能標簽根據(jù)所述通信協(xié)議不發(fā)射所述高頻波包的時間區(qū)間中觀測所述第一電壓幅度(Ai)。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于， 通過如下電壓來激勵所述標簽的天線:所述電壓的第二幅度(At)在所述第一幅度(Ai)在所述第一幅度(Ai)的參考值(Airef)以下時被自動設置成最高值(Atmax), 以及其特征在于， 通過如下電壓來激勵所述標簽的天線:所述電壓的第二幅度(At)在所述第一幅度(Ai)在所述第一幅度(Ai)的參考值(Airef)以上時被自動設置成通過表達式Atmax.Airef/Ai所確定的值。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于， 所述第一幅度(Ai)的參考值(Airef)被確定為所述第一幅度(Ai)的這樣的最小值(Aimin)的兩倍至五倍:所述詢問器的磁場以在所述標簽的天線的位置處的磁場密度的按標準所需要的最低值在所述標簽的天線中感生出所述最小值(Aimin)。
24.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于， 所述詢問器的天線電路的所述諧振頻率(fi)等于13.56MHz。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于， 所述高頻波包的持續(xù)時間的長度等于無源智能標簽中天線的阻抗的負載調(diào)制的按標準所需要的持續(xù)時間的長度。
26.一種用于詢問器與智能標簽之間的高頻通信的電路， 所述智能標簽的電路與電壓源電耦合， 在標簽的天線(A)中感生出的接收信號(rs)被傳導至可變增益放大器(VGA)的輸入， 所述可變增益放大器(VGA)的輸出通過數(shù)字轉(zhuǎn)換器(Dig)或直接地連接至相位匹配信號發(fā)生器(PhMSG ;PhMSG’)的參考輸入，并且所述智能標簽發(fā)射高頻無線電波包， 所述高頻無線電波包是根據(jù)來自相位匹配信號發(fā)生器(PhMSG ;PhMSG’)的輸出的相位匹配信號(ts’)而生成的， 其特征在于， 每次在發(fā)射每個所述波包的開始時，相位為增加了 90°的第二相位(Φ?)的所述相位匹配信號(ts’)在所述相位匹配信號發(fā)生器(PhMSG ;PhMSG’)中與所述接收信號(rs)進行相位匹配，使得所述第二相位(Φ?)關(guān)于所述觀測的第一相位(Φ?)偏移了通過關(guān)系Δ Φ = Φ?_Φ?確定的相同的相位角(Λ Φ)，其中，所述接收信號rs是由所述詢問器的高頻載波信號在所述標簽的天線(A)中感生出的，并且在所述相位匹配信號發(fā)生器(PhMSG ；PhMSG’ )中觀測所述接收信號rs的相位為第一相位(Φ i)， 其中所述第二相位(Φ t)為激勵所述標簽的天線(A)來發(fā)射所述高頻波包的電壓的相位， 其特征在于， 所述相位匹配信號發(fā)生器(PhMSG ;PhMSG’ )的輸出通過輸出放大器(OA)和電容器連接至所述標簽的天線(A)，所述輸出放大器將所述標簽的天線(A)上的電壓的幅度設置為第二幅度(At)以形成所述高頻波包， 以及其特征在于， 為了形成所述高頻波包，通過限定標簽的發(fā)射的開始和結(jié)束的發(fā)射開啟信號(tos)來控制所述相位匹配信號發(fā)生器(PhMSG ;PhMSG’ )和所述輸出放大器(0A)。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的電路，其特征在于， 在所述標簽的高頻波包中的無線電波的頻率(ft)等于所述詢問器的高頻載波信號的頻率(fi)， 以及其特征在于， 所述相位角(Λ Φ)使得:詢問器的天線處的在所述波包中的一些波包影響該天線時的電壓幅度總是獲得最大可得干涉上升或最大可得干涉下降。
28.根據(jù)權(quán)利要求26或27所述的電路，其特征在于， 所述相位匹配信號發(fā)生器(PhMSG)包括相位-頻率比較器(PhFC)，數(shù)字化的接收信號(drs)被傳導至所述相位-頻率比較器(PhFC)的參考輸入，并且所述相位-頻率比較器(PhFC)的輸出被傳導至鎖相電壓控制振蕩器(VC0)， 所述電壓控制振蕩器(VCO)在所述詢問器的高頻載波信號的頻率(fi)上工作，并且所述電壓控制振蕩器(VCO)的輸出連接至移相器(PhSh)， 所述移相器(PhSh)將輸入信號的相位偏移增加了 90°的所述相位角(Λ Φ )，并且所述移相器(PhSh)的輸出信號為所述相位匹配信號(ts’)， 其中通過所述發(fā)射開啟信號(tos)來控制所述相位-頻率比較器(PhFC)、所述電壓控制振蕩器(VCO)和所述移相器(PhSh)。
29.根據(jù)權(quán)利要求26或27所述的電路，其特征在于， 所述相位匹配信號發(fā)生器(PhMSG’ )包括:相位-頻率比較器(PhFC)， 數(shù)字化的接收信號(drs)被傳導至所述相位-頻率比較器(PhFC)的參考輸入，并且所述相位-頻率比較器(PhFC)的輸出被傳導至具有分頻器(FDiv)的鎖相電壓控制振蕩器(HFVCO)，所述電壓控制振蕩器(HFVCO)以所述詢問器的高頻載波信號的頻率(fi)的8倍且優(yōu)選為16倍進行操作，并且所述電壓控制振蕩器(HFVCO)的輸出連接至數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)的輸入或數(shù)字除法器(DigDiv)的輸入， 其中通過所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC或所述數(shù)字除法器(DigDiv)的數(shù)字預置，將輸入信號的相位偏移增加了 90°的所述相位角(Λ Φ)，由此生成了所述相位匹配信號(ts’)， 其中通過所述發(fā)射開啟信號(tos)來控制所述相位-頻率比較器(PhFC)、所述電壓控制振蕩器(HFVCO)和所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)或數(shù)字除法器(DigDiv)。
30.根據(jù)權(quán)利要求28或29所述的電路，其特征在于， 所述相位匹配信號(ts’ )的發(fā)生器(PhMSG ;PhMSG’ )以優(yōu)于20°并且優(yōu)選為10°的精度關(guān)于所述觀測的第一相位(Oi)設置所述第二相位(Φt)。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的電路，其特征在于， 所述相移控制信號(pscs)被傳導至所述移相器(PhS)的控制輸入或所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)或所述數(shù)字除法器(DigDiv)的控制輸入。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的電路，其特征在于， 幅度測量電路(AMC)觀測所述接收信號(rs)的幅度作為第一幅度(Ai )，所述第一幅度(Ai)是由所述詢問器的高頻載波信號在所述標簽的天線(A)中所感生出的電壓的幅度，以及 所述幅度測量電路(AMC)使用表示測量的幅度值的第一輸出信號(avs)以如下方式來控制所述輸出放大器(0A):所述方式使得關(guān)于每次到那時所觀測到的第一幅度(Ai)來設置所述第二幅度(At)，所述第二幅度(At)是用于形成新的波包的所述標簽的天線(A)上的電壓的幅度，以及 所述幅度測量電路(AMC)使用表示測量的幅度減小值的第二輸出信號(ads)以如下方式來控制所述相位-頻率比較器(PhFC):所述方式為使得每當所述第一幅度(Ai)降到預定值以下時，所述鎖相環(huán)形成開環(huán)。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的電路，其特征在于， 所述智能標簽借助增益控制信號(gcs)來設置所述可變增益放大器(VGA)的增益。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的電路，其特征在于， 所述可變增益放大器(VGA)和所述幅度測量電路(AMC)通過衰減器和直流電壓限定電路(Att/DC)而連接至所述標簽的天線(A)， 以及其特征在于， 借助限定所述標簽的發(fā)射的開始和結(jié)束的所述發(fā)射開啟信號(tos)來控制所述衰減器和所述直流電壓限定電路(Att/DC)，使得:在所述智能標簽發(fā)射所述高頻波包時，所述電路對來自所述標簽的天線(A)的信號進行衰減，而在所述智能標簽不發(fā)射所述高頻波包時，所述電路設立直流電壓水平。
【文檔編號】H04B5/00GK104303427SQ201280032698
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2012年4月13日 優(yōu)先權(quán)日:2011年6月29日
【發(fā)明者】溫科·昆茨, 馬克西米利揚·什蒂格利奇, 安德烈·沃多皮韋茨 申請人:ams有限公司