專利名稱：有機(jī)rfid半導(dǎo)體中的子載波的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及射頻識(shí)別系統(tǒng)，其中從讀取器發(fā)射出子載波調(diào)制的載波信號(hào)。更具體涉及一種有機(jī)半導(dǎo)體標(biāo)簽，其從載波信號(hào)中提取子載波，由有機(jī)半導(dǎo)體標(biāo)簽用作時(shí)鐘。
背景技術(shù)：
射頻識(shí)別系統(tǒng)用于追蹤存貨、設(shè)備和生活用品。如果射頻識(shí)別標(biāo)簽價(jià)格低廉，它就可以附著在店內(nèi)的所有產(chǎn)品上用來替換條形碼掃描系統(tǒng)。當(dāng)前條形碼掃描技術(shù)需要顧客等待，通常要排隊(duì)，他們的商品包裝需要經(jīng)過條形碼掃描系統(tǒng)的掃描。使用射頻識(shí)別系統(tǒng)對(duì)于賣家和顧客來說都是更為簡單的，其中顧客將貨品從店內(nèi)取出，而無需經(jīng)過結(jié)賬的流程。所購買物品的支付將在顧客走出店門從而經(jīng)過射頻識(shí)別讀取器的時(shí)候使用顧客的信用卡進(jìn)行，商店存貨也將同時(shí)修改以反映該購買。當(dāng)前，射頻識(shí)別標(biāo)簽的價(jià)格太高，將其用于雜貨店內(nèi)所有商品不會(huì)節(jié)省成本?，F(xiàn)有技術(shù)在射頻識(shí)別標(biāo)簽電路中使用硅存儲(chǔ)芯片和其他射頻前端器件。
希望能有一種低成本的射頻識(shí)別標(biāo)簽用于無源射頻識(shí)別系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)方面提供了一種射頻識(shí)別系統(tǒng)，包括射頻識(shí)別讀取器電路，用于發(fā)射子載波調(diào)制的射頻載波信號(hào)，其具有子載波調(diào)制速率。射頻識(shí)別標(biāo)簽電路用于從發(fā)射的射頻載波信號(hào)中提取子載波，所提取的子載波隨后起到時(shí)鐘的作用，其操作協(xié)助將調(diào)制反向散射信號(hào)傳送到射頻識(shí)別讀取器電路。射頻識(shí)別讀取器電路將調(diào)制反向散射信號(hào)解碼，并獲得在射頻識(shí)別標(biāo)簽電路中編碼的數(shù)據(jù)。
本發(fā)明的第二方面是一種操作射頻識(shí)別系統(tǒng)的方法，其包括從射頻識(shí)別讀取器發(fā)射由子載波調(diào)制的射頻載波信號(hào)，其具有子載波調(diào)制速率，由射頻識(shí)別標(biāo)簽電路的第一部分從發(fā)射的射頻載波信號(hào)中提取子載波以獲得時(shí)鐘信號(hào)。然后，通過將時(shí)鐘信號(hào)與儲(chǔ)存在射頻識(shí)別標(biāo)簽電路的第二部分上的數(shù)據(jù)同步來提取所儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)。所提取的數(shù)據(jù)在調(diào)制反向散射信號(hào)上從射頻識(shí)別標(biāo)簽電路傳送到射頻識(shí)別讀取器。
本發(fā)明的第三方面是一種射頻識(shí)別標(biāo)簽，其具有第一電路，用于接收子載波調(diào)制的射頻載波信號(hào)。第一電路從接收的子載波調(diào)制的射頻載波信號(hào)中提取子載波信號(hào)。第二電路操作使用時(shí)鐘信號(hào)通過將時(shí)鐘信號(hào)與儲(chǔ)存在射頻識(shí)別標(biāo)簽上的數(shù)據(jù)同步來提取所儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)。第一電路和第二電路進(jìn)行電通信。
通過下面的當(dāng)前優(yōu)選實(shí)施例以及附圖的詳細(xì)描述，將清楚地認(rèn)識(shí)到前面的系統(tǒng)和其他系統(tǒng)以及本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)。詳細(xì)描述和附圖僅僅是對(duì)本發(fā)明的說明，而非限定，本發(fā)明的范圍是由權(quán)利要求及其等價(jià)物限定的。


通過附圖來舉例說明而非限制本發(fā)明，圖中相似的標(biāo)號(hào)指示類似的元素，且其中圖1示意性地說明了根據(jù)本發(fā)明的射頻識(shí)別系統(tǒng)的實(shí)施例；和圖2說明了根據(jù)本發(fā)明的射頻識(shí)別系統(tǒng)的一部分的電路圖。
具體實(shí)施例方式
圖1示意性地說明了射頻識(shí)別系統(tǒng)20，從讀取器發(fā)射電路40發(fā)射出子載波調(diào)制射頻載波信號(hào)60，讀取器發(fā)射電路40是讀取器電路30的一部分。標(biāo)簽接收器電路80是標(biāo)簽電路70的一部分。標(biāo)簽接收器電路80接收子載波調(diào)制的射頻載波信號(hào)60。標(biāo)簽接收電路80提取子載波調(diào)制射頻載波信號(hào)60的子載波調(diào)制，并將其作為時(shí)鐘信號(hào)62發(fā)射。標(biāo)簽接收電路80可以部分地或者完全地由有機(jī)半導(dǎo)體材料制成。有機(jī)半導(dǎo)體材料的最大開關(guān)速度小于典型硅半導(dǎo)體的開關(guān)速度。有機(jī)半導(dǎo)體的電子和空穴的遷移率也小于硅和其他常用非有機(jī)半導(dǎo)體的遷移率。遷移率，以及電容，很大程度上限定了給定半導(dǎo)體技術(shù)的開關(guān)速度。開關(guān)速度設(shè)定了所能使用的時(shí)鐘頻率上限。當(dāng)前有機(jī)技術(shù)限定為1KHz。射頻識(shí)別系統(tǒng)通常使用125KHz或更高的載波頻率。射頻載波信號(hào)60的子載波頻率調(diào)制速率應(yīng)該等于或小于包括用于提取子載波調(diào)制用于時(shí)鐘的標(biāo)簽接收器電路80的有機(jī)半導(dǎo)體材料的1KHz開關(guān)速度。低成本有機(jī)半導(dǎo)體材料和該材料所需簡單制造技術(shù)的使用允許低成本地制造由有機(jī)半導(dǎo)體材料構(gòu)成的電路。
從標(biāo)簽接收器電路80輸出的時(shí)鐘信號(hào)62用于標(biāo)簽發(fā)射器電路90中，標(biāo)簽發(fā)射器電路90是標(biāo)簽電路70的第二部分。同步狀態(tài)機(jī)91是標(biāo)簽發(fā)射器電路90的一部分，用于以有序的方式提取儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)64。所儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)64的比特(或字節(jié))以預(yù)先確定的順序被提取，它們就是以該順序被發(fā)射的。時(shí)鐘信號(hào)62對(duì)于提取所儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)64的同步狀態(tài)機(jī)91控制比特或符號(hào)持續(xù)時(shí)間以及定時(shí)參考。換句話說，標(biāo)簽發(fā)射器電路90提取嵌入在標(biāo)簽發(fā)射器電路90中的儲(chǔ)存數(shù)據(jù)64，并且使數(shù)據(jù)的提取與時(shí)鐘信號(hào)62同步。所提取的數(shù)據(jù)64在調(diào)制反向散射信號(hào)66上被發(fā)射，其也與時(shí)鐘信號(hào)同步。讀取器接收器電路50是讀取器電路30的第二部分，接收所提取的數(shù)據(jù)64。
如圖1中所示，數(shù)據(jù)64能夠在調(diào)制反向散射信號(hào)66上被編碼為幅度調(diào)制。頻移鍵控和相移鍵控作為另外的調(diào)制技術(shù)，可以用來將數(shù)據(jù)施加到調(diào)制反向散射信號(hào)66上。能夠使用的編碼技術(shù)包括非歸零(non-return zero)、差動(dòng)雙相(differential bi-phase)、以及雙相L或曼徹斯特(Manchester)編碼。
一旦讀取器接收器電路50接收到調(diào)制反向散射信號(hào)66，讀取器電路30就提取數(shù)據(jù)64。
圖2中說明了讀取器發(fā)射器電路40和標(biāo)簽接收器電路80的電路示意。第一電壓源41生成載波信號(hào)，通常是以125KHz的正弦波驅(qū)動(dòng)的，用于射頻識(shí)別系統(tǒng)。第二電壓源42生成1KHz或更低的子載波。子載波的數(shù)據(jù)速率必須等于或小于形成標(biāo)簽接收器電路80的有機(jī)半導(dǎo)體材料能夠進(jìn)行開關(guān)的最高速率。這兩個(gè)電壓源輸入到第一反相器43和第二反相器44。第一反相器43輸出到第三反相器45，第三反相器45和第二反相器44的輸出驅(qū)動(dòng)升壓變壓器46來增加電壓。非平行電容板47和48是讀取器發(fā)射器電路40的輸出端。它們提供了讀取器發(fā)射器電路40和標(biāo)簽接收器電路80之間的電容耦合。標(biāo)簽接收器電路80還具有兩個(gè)非平行電容板81和82，其在讀取器發(fā)射器電路40和標(biāo)簽接收器電路80足夠接近以發(fā)生耦合時(shí)提供電容耦合到讀取器發(fā)射器電路40。在另外的實(shí)施例中，電容板47和81之間以及電容板48和82之間的電容耦合被線圈替換，以建立讀取器發(fā)射器電路40和標(biāo)簽接收器電路80之間的電感耦合。
當(dāng)建立了子載波調(diào)制射頻載波信號(hào)60的耦合時(shí)，標(biāo)簽接收器電路80上的電容板81和82輸入到二極管電橋83的相對(duì)兩端。二極管電橋是由有機(jī)半導(dǎo)體材料構(gòu)成的四個(gè)二極管形成的。二極管也可以實(shí)現(xiàn)為由半導(dǎo)體材料構(gòu)成的具有陽極和陰極的常規(guī)半導(dǎo)體二極管。另外，二極管可以由肖特基結(jié)形成或形成為二極管連接的FET。二極管電橋83必須足夠快，以傳遞來自RF載波信號(hào)的至少一些能量。二極管電橋83的輸出負(fù)載有電容88，電容88濾除了第二電壓源42所生成的RF載波信號(hào)。生成的跨電容88的電壓可以用來給標(biāo)簽電路70(圖1)供電。二極管電橋83的輸出還驅(qū)動(dòng)差分器，差分器由電容84、電阻85和反相器86組成。差分器濾除第一電壓源41所生成的整流載波信號(hào)的DC分量，從而提取由第二電壓源42所生成的時(shí)鐘信號(hào)62。時(shí)鐘信號(hào)62從反相器86輸出。在電路的剩余部分中(圖2中未示出)，通過使時(shí)鐘信號(hào)62與所儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)64同步來提取儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)64，并且生成調(diào)制反向散射信號(hào)66來發(fā)射數(shù)據(jù)64到圖1中所示的讀取器接收器電路50。
數(shù)據(jù)提取和調(diào)制反向散射信號(hào)66的生成都是由圖1的標(biāo)簽發(fā)射器電路90完成的，通過使用本領(lǐng)域普通技術(shù)人員公知的標(biāo)準(zhǔn)電路設(shè)計(jì)就可完成。類似地，讀取器接收器電路60的功能也是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員公知的。
標(biāo)簽發(fā)射器電路90可以由有機(jī)半導(dǎo)體材料形成，因此圖1的電路70完全是有機(jī)的。有機(jī)半導(dǎo)體材料是易彎曲的。易彎曲標(biāo)簽電路70可以輕易地以各種形狀附著在包裝上，包括彎曲的表面，從而使得在射頻識(shí)別系統(tǒng)中可以使用簡單、低成本的標(biāo)簽器件。
這里所描述的電阻、電容、反相器和FET都可以使用有機(jī)半導(dǎo)體技術(shù)以易彎曲的形式來制造，參看2002年1月25日提交的美國專利申請(qǐng)10/057,367(摩托羅拉卷號(hào)CML01491I)以及2001年12月28日提交的美國專利申請(qǐng)10/034,337(摩托羅拉卷號(hào)CML1500I)的教導(dǎo)，這兩個(gè)申請(qǐng)都轉(zhuǎn)讓給了本申請(qǐng)的受讓人。
很清楚，所說明的器件20(圖1)的實(shí)施例應(yīng)該被理解為說明可以制造用于射頻識(shí)別系統(tǒng)的器件。這些說明性的實(shí)施例并不是所有可能性的窮舉，或者限制可以制造用于前述用途的器件。因此，存在其他可能的組合和實(shí)施例。通過使用這里顯示和描述的，射頻識(shí)別系統(tǒng)和射頻識(shí)別標(biāo)簽將更易于以低成本制造。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員因此將認(rèn)識(shí)到使用這個(gè)射頻識(shí)別系統(tǒng)的實(shí)施例的好處。
權(quán)利要求
1.一種射頻識(shí)別系統(tǒng)，包括射頻識(shí)別讀取器電路，用于發(fā)射通過子載波調(diào)制的射頻載波信號(hào)，其具有子載波調(diào)制速率；和射頻識(shí)別標(biāo)簽電路，用于從發(fā)射的射頻載波信號(hào)中提取子載波，其中，所提取的子載波起到時(shí)鐘的作用，用來協(xié)助將調(diào)制反向散射信號(hào)傳送到射頻識(shí)別讀取器電路，并且其中，調(diào)制反向散射信號(hào)由射頻識(shí)別讀取器電路進(jìn)行解碼，以獲得在射頻識(shí)別標(biāo)簽電路中編碼的數(shù)據(jù)。
2.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中，對(duì)所述射頻載波信號(hào)進(jìn)行幅度調(diào)制，以將子載波施加到射頻載波信號(hào)上。
3.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中，對(duì)所述射頻載波信號(hào)進(jìn)行相位調(diào)制，以將子載波施加到射頻載波信號(hào)上。
4.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中，所述射頻識(shí)別標(biāo)簽電路包括由有機(jī)半導(dǎo)體材料形成的FET。
5.權(quán)利要求4的系統(tǒng)，其中，所述子載波調(diào)制速率等于FET的開關(guān)速率。
6.權(quán)利要求4的系統(tǒng)，其中，所述子載波調(diào)制速率小于FET的開關(guān)速率。
7.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中，通過電感耦合將調(diào)制反向散射信號(hào)從射頻識(shí)別標(biāo)簽電路發(fā)送到射頻識(shí)別讀取器電路。
8.一種操作射頻識(shí)別系統(tǒng)的方法，包括從射頻識(shí)別讀取器發(fā)射通過子載波調(diào)制的射頻載波信號(hào)，其具有子載波調(diào)制速率；由射頻識(shí)別標(biāo)簽電路的第一部分從發(fā)射的射頻載波信號(hào)中提取子載波，以獲取時(shí)鐘信號(hào)；通過將時(shí)鐘信號(hào)與儲(chǔ)存在射頻識(shí)別標(biāo)簽電路的第二部分上的數(shù)據(jù)同步來提取所儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)；和在調(diào)制反向散射信號(hào)上，將提取的數(shù)據(jù)從射頻識(shí)別標(biāo)簽電路發(fā)送到射頻識(shí)別讀取器。
9.權(quán)利要求8的方法，其中，對(duì)所述射頻載波信號(hào)進(jìn)行幅度調(diào)制，以將子載波施加到射頻載波信號(hào)上。
10.權(quán)利要求8的方法，進(jìn)一步包括通過調(diào)制反向散射信號(hào)的電感耦合，將調(diào)制反向散射信號(hào)從射頻識(shí)別標(biāo)簽電路發(fā)送到射頻識(shí)別讀取器。
全文摘要
一種射頻識(shí)別系統(tǒng)(20)，包括射頻識(shí)別讀取器電路(30)，用于發(fā)射通過子載波調(diào)制的射頻載波信號(hào)(60)，其具有子載波調(diào)制速率。射頻識(shí)別標(biāo)簽電路(70)用于從發(fā)射的射頻載波信號(hào)(60)中提取子載波，所提取的子載波起到時(shí)鐘的作用，用來協(xié)助將調(diào)制反向散射信號(hào)(66)傳送到射頻識(shí)別讀取器電路(30)。調(diào)制反向散射信號(hào)(66)由射頻識(shí)別讀取器電路(30)進(jìn)行解碼，獲得在射頻識(shí)別標(biāo)簽電路(70)中編碼的數(shù)據(jù)。
文檔編號(hào)G08B13/14GK1788293SQ200480012766
公開日2006年6月14日 申請(qǐng)日期2004年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月5日
發(fā)明者蒂莫西·J·科林斯, 帕特里克·L·雷克斯 申請(qǐng)人:摩托羅拉公司