超高頻RFID核心技術(shù)專利介紹

　　超高頻RFID的核心技術(shù)主要包括：防碰撞算法、低功耗芯片設(shè)計、UHF電子標簽天線設(shè)計、測試認證等方面。國內(nèi)在超高頻自動識別技術(shù)研發(fā)上滯后國際2-3年，雖形成一批專利技術(shù)，但數(shù)量較少。以下簡要介紹這些技術(shù)在中國申請，并已經(jīng)公開或授權(quán)的相關(guān)專利。

　　1、防碰撞算法(Anti-Collision Algorithm)

　　1)深圳市當代通信技術(shù)有限公司2007年2月申請的中國發(fā)明專利(CN101013465)涉及一種超高頻遠距離自動識別系統(tǒng)中的多標簽防碰撞算法，該算法是根據(jù)標簽返回數(shù)據(jù)碰撞的情況，動態(tài)調(diào)整Q值，其包括如下步驟：a、預設(shè)Q值為0～15;b、讀寫器發(fā)QUERY(查詢)命令并接收標簽返回;c、讀寫器發(fā)送2的Q次方個QUERY REP(查詢應答)命令;d、經(jīng)過步驟a、b、c后，碰撞計數(shù)為0，則標簽讀取過程結(jié)束;如果碰撞次數(shù)不為0，則根據(jù)碰撞次數(shù)確定下一次QUERY命令的Q值，重復步驟a、b、c。動態(tài)Q值通過如下方法確定：a、估算標簽的數(shù)量值;b、根據(jù)標簽數(shù)量的估算值和計算概率的冪和冪指數(shù)運算，求其以2為底的指數(shù)，即為新的Q值。該發(fā)明可實現(xiàn)超高頻遠距離自動識別系統(tǒng)中的多標簽的無遺漏完全讀取，并且具有較高的讀取效率。

　　2)復旦大學2007年12月申請的中國發(fā)明專利(CN101183422)，公開了一種結(jié)合Bit-Slot和ID-Slot的隨機型防碰撞算法。首先，標簽隨機選擇一個slot反饋1位確認指令，所有標簽的返回信息組成一串長度為L的bit串，讀寫器在消除空時隙后發(fā)送L-c0個QueryRep指令，標簽在與時隙計數(shù)器相對應的時隙里反饋自己的ID碼，讀寫器根據(jù)收到的ID碼判斷是否產(chǎn)生碰撞;讀寫器識別標簽并統(tǒng)計碰撞時隙個數(shù)、成功時隙個數(shù);如果標簽沒有被識別完畢，讀寫器再開啟下一幀繼續(xù)識別標簽，直到所有標簽被識別完畢。該發(fā)明采用Bit-slot的方法降低空時隙的時間開銷，同時使用較短的QueryRep指令代替Bit-Slot中較長的“獨1碼”確認指令，可以有效地提高多標簽識別速度。

　　3)上海復旦微電子股份有限公司2003年8月申請的中國發(fā)明專利(CN1591041)，公開了高頻射頻識別系統(tǒng)防碰撞的識別方法，該系統(tǒng)包含一個閱讀器和至少一個應答器，其特征在于，使用特定形式的無線信號在閱讀器和應答器之間建立無線通信，該無線信號由邏輯信號部分和時隙部分組成，邏輯信號部分用于傳送閱讀器給應答器的各種命令或信息，時隙部分用于應答器進行反向散射調(diào)制向閱讀器傳送一位二進制位的應答信號;以無線通信為基礎(chǔ)，閱讀器通過向應答器發(fā)送相應的命令和/ 或信息，使應答器在初始狀態(tài)、一般查詢狀態(tài)、一般搜索狀態(tài)、等待狀態(tài)、確認狀態(tài)間作相應轉(zhuǎn)換并執(zhí)行閱讀器對應答器的搜索和/或查詢動作，從而完成閱讀器對應答器的識別。該發(fā)明解決了以前二進制搜索方法在同步上的問題，并提高抗干擾性能。

　　4)上海復旦微電子股份有限公司2008年 12月申請的中國發(fā)明專利(CN101464940)，公開了一種多標簽防碰撞算法，該算法包括：清零;讀寫器發(fā)送標簽查詢命令;應答器對接到的查詢命令進行判斷;讀寫器接收簽標簽查詢應答，并判斷;讀寫器對應答器進行數(shù)據(jù)處理;pd值設(shè)置為1，Q值設(shè)置為Q;讀寫器發(fā)送查詢變更命令應答器回發(fā);讀寫器接收簽標簽查詢應答，并判斷;讀寫器對應答器進行數(shù)據(jù)處理，該算法能以快速排除的方式循環(huán)，對發(fā)生沖突的標簽有很高實際識別效率，可以快速減少讀寫器工作范圍內(nèi)的應答器數(shù)量，一方面通過快速減少應答器數(shù)量提高識別效率，另一方面可以降低讀寫器工作范圍內(nèi)電磁環(huán)境的干擾以進一步提高識別質(zhì)量。

　　2、低功耗芯片設(shè)計方面(low power)

　　1)北京大學深圳研究生院2008年4月申請的中國發(fā)明專利(CN101281614)公開了一種用于超高頻射頻識別芯片的解調(diào)電路，包括包絡(luò)檢測電路及包絡(luò)整形電路，天線接收的射頻信號依次經(jīng)過包絡(luò)檢測電路及包絡(luò)整形電路并被處理為S信號和Sav信號輸出到比較器，包絡(luò)整形電路包括泄流電阻、二極管、濾波電阻和濾波電容，泄流電阻連接在包絡(luò)檢測電路的信號輸出端和地之間，二極管陽極接至包絡(luò)檢測電路的信號輸出端，陰極接至由濾波電阻和濾波電容構(gòu)成的并聯(lián)支路一端，并聯(lián)支路另一端接地，其中，包絡(luò)檢測電路的信號輸出端為S信號輸出端，二極管陰極與濾波電阻和濾波電容構(gòu)成的并聯(lián)支路的連接點為Sav信號輸出端。該發(fā)明實現(xiàn)了超高頻射頻識別芯片的解調(diào)電路低功耗和低成本的并存。

　　3、UHF電子標簽天線設(shè)計

　　1)北京郵電大學2007年7月申請的中國發(fā)明專利(CN101090175)，涉及設(shè)計電容和電感耦合的標簽天線，由介電襯底和設(shè)置在介電襯底上的天線單元組成，該天線單元包括：a)第一元件，為天線單元主體，包括第一導體和第二導體，由直線或彎折線組成，用于控制工作頻率;b)第二元件，為第一元件提供良好的電容性耦合，并實現(xiàn)一定范圍內(nèi)的天線電容值可調(diào);c)第三元件，位于第一元件的第二導體和第二元件組成的閉合空間里，根據(jù)其形狀和面積以及在閉合空間內(nèi)的相對位置，為第一元件提供良好的電感性耦合，并實現(xiàn)一定范圍內(nèi)的天線電感值可調(diào)。該標簽天線能夠通過簡單調(diào)整，與不同標簽芯片實現(xiàn)阻抗匹配，同時保證在工作頻帶范圍內(nèi)具有足夠帶寬。

　　2)浙江大學2008年8月申請的中國發(fā)明專利(CN101355195)公開了一種雙頻帶抗金屬超高頻射頻識別標簽天線。它包括金屬地面、金屬輻射面、基板、矩形凹槽、第一饋線、第二饋線、過孔、射頻識別芯片和U形隙縫，基板為長方形，金屬輻射面位于基板上表面，金屬地面位于基板下表面，金屬輻射面靠近短邊的一側(cè)嵌有矩形凹槽，矩形凹槽中間設(shè)有第一饋線、第二饋線，第一饋線一端與第二饋線一端之間設(shè)有射頻識別芯片，第一饋線另一端與金屬輻射面相連接，第二饋線上設(shè)有過孔，過孔上端與第二饋線相連接，過孔下端與金屬地面相連接，金屬輻射面靠近長邊的兩側(cè)上嵌有一對U形隙縫。該天線制作的射頻識別抗金屬標簽可以同時覆蓋中國超高頻射頻識別的兩個頻帶或北美和歐洲超高頻射頻識別的兩個頻帶。

　　3)航天信息股份有限公司2008年11月申請的中國實用新型專利(CN201332142)公開了一種寬頻RFID超高頻天線，其包括組合在一起的一近場天線及一遠場天線。其中，所述近場天線為感應線圈，所述遠場天線為偶極子天線。所述天線是蝕刻在覆鋁的聚酯PET襯底上。同時該實用新型還提供了一種使用上述天線的射頻標簽。使用該實用新型的射頻天線和標簽可以獲得如下有益效果：該實用新型的天線工作距離范圍包括近場或遠場范圍，且其工作頻率范圍就可以覆蓋整個RFID UHF頻段，因此具有廣泛的適應性。同時，在頻帶范圍內(nèi)，阻抗值很穩(wěn)定，在工作頻段內(nèi)在xz方向具有良好的全向性。

　　4)三星TECHWIN株式會社2005年9月申請的中國發(fā)明專利(CN 1773531)公開了提供了一種UHF RFID標簽及其生產(chǎn)方法。該標簽包括襯底、附屬到所述襯底上并且具有多個用來連接芯片內(nèi)形成的電路與外部電路的焊塊的芯片，以及至少一個在縱向伸展并且響應從外界傳來的超高頻率電磁場的 UHF天線，其中UHF天線的至少一端與焊塊連接并且天線的一部分固定到所述襯底上。因為該UHF RFID標簽使用多根短的UHF天線來代替環(huán)形天線，所以由于小的體積可以按照需要盡可能多地集成標簽，并且可以快速且容易地實施將天線結(jié)合到芯片上的過程。

　　4、測試認證方面

　　1)上海聚星儀器有限公司2008年10月申請的中國實用新型專利(CN201259674)，涉及一種具有實時應答功能的射頻識別綜合測試儀器，由控制器、中頻、基帶處理器、射頻上變頻器、射頻下變頻器組成，控制器的輸出端接中頻、基帶處理器的輸入端，中頻、基帶處理器的輸出端接射頻上變頻器輸入端，射頻上變頻器的輸出端輸出信號，射頻下變頻器的輸入端接被測設(shè)備返回信號，射頻下變頻器的輸出端接中頻、基帶處理器的輸入端。該測試儀器主要用于讀卡機和標簽的協(xié)議一致性測試和性能測試，通過軟件實現(xiàn)射頻識別協(xié)議，運用模塊化儀器集成專屬于射頻識別測試的測試系統(tǒng)，同時運用中頻、基帶處理器板載FPGA實現(xiàn)第二代超高頻射頻識別標準微秒級實時應答。

　　表1 國內(nèi)已申請公開的相關(guān)專利