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(jì)、UHF電子標(biāo)簽天線設(shè)計(jì)、測試認(rèn)證等方面。國內(nèi)在超高頻自動(dòng)識(shí)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(qǐng)，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(dāng)代通信技術(shù)有限公司2007年2月申請(qǐng)的中國發(fā)明專利(CN101013465)涉及一種超高頻遠(yuǎn)距離自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)中的多標(biāo)簽防碰撞算法，該算法是根據(jù)標(biāo)簽返回?cái)?shù)據(jù)碰撞的情況，動(dòng)態(tài)調(diào)整Q值，其包括如下步驟：a、預(yù)設(shè)Q值為0～15;b、讀寫器發(fā)QUERY(查詢)命令并接收標(biāo)簽返回;c、讀寫器發(fā)送2的Q次方個(gè)QUERY REP(查詢應(yīng)答)命令;d、經(jīng)過步驟a、b、c后，碰撞計(jì)數(shù)為0，則標(biāo)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(fù)步驟a、b、c。動(dòng)態(tài)Q值通過如下方法確定：a、估算標(biāo)簽的數(shù)量值;b、根據(jù)標(biāo)簽數(shù)量的估算值和計(jì)算概率的冪和冪指數(shù)運(yùn)算，求其以2為底的指數(shù)，即為新的Q值。該發(fā)明可實(shí)現(xiàn)超高頻遠(yuǎn)距離自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)中的多標(biāo)簽的無遺漏完全讀取，并且具有較高的讀取效率。

　　2)復(fù)旦大學(xué)2007年12月申請(qǐng)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(jī)型防碰撞算法。首先，標(biāo)簽隨機(jī)選擇一個(gè)slot反饋1位確認(rèn)指令，所有標(biāo)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(shí)隙后發(fā)送L-c0個(gè)QueryRep指令，標(biāo)簽在與時(shí)隙計(jì)數(shù)器相對(duì)應(yīng)的時(shí)隙里反饋?zhàn)约旱腎D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(shí)別標(biāo)簽并統(tǒng)計(jì)碰撞時(shí)隙個(gè)數(shù)、成功時(shí)隙個(gè)數(shù);如果標(biāo)簽沒有被識(shí)別完畢，讀寫器再開啟下一幀繼續(xù)識(shí)別標(biāo)簽，直到所有標(biāo)簽被識(shí)別完畢。該發(fā)明采用Bit-slot的方法降低空時(shí)隙的時(shí)間開銷，同時(shí)使用較短的QueryRep指令代替Bit-Slot中較長的“獨(dú)1碼”確認(rèn)指令，可以有效地提高多標(biāo)簽識(shí)別速度。

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

　　4)上海復(fù)旦微電子股份有限公司2008年 12月申請(qǐng)的中國發(fā)明專利(CN101464940)，公開了一種多標(biāo)簽防碰撞算法，該算法包括：清零;讀寫器發(fā)送標(biāo)簽查詢命令;應(yīng)答器對(duì)接到的查詢命令進(jìn)行判斷;讀寫器接收簽標(biāo)簽查詢應(yīng)答，并判斷;讀寫器對(duì)應(yīng)答器進(jìn)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(yīng)答器回發(fā);讀寫器接收簽標(biāo)簽查詢應(yīng)答，并判斷;讀寫器對(duì)應(yīng)答器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，該算法能以快速排除的方式循環(huán)，對(duì)發(fā)生沖突的標(biāo)簽有很高實(shí)際識(shí)別效率，可以快速減少讀寫器工作范圍內(nèi)的應(yīng)答器數(shù)量，一方面通過快速減少應(yīng)答器數(shù)量提高識(shí)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(jìn)一步提高識(shí)別質(zhì)量。

　　2、低功耗芯片設(shè)計(jì)方面(low power)

　　1)北京大學(xué)深圳研究生院2008年4月申請(qǐng)的中國發(fā)明專利(CN101281614)公開了一種用于超高頻射頻識(shí)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(hào)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(hào)和Sav信號(hào)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(hào)輸出端和地之間，二極管陽極接至包絡(luò)檢測電路的信號(hào)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(hào)輸出端為S信號(hào)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(diǎn)為Sav信號(hào)輸出端。該發(fā)明實(shí)現(xiàn)了超高頻射頻識(shí)別芯片的解調(diào)電路低功耗和低成本的并存。

　　3、UHF電子標(biāo)簽天線設(shè)計(jì)

　　1)北京郵電大學(xué)2007年7月申請(qǐng)的中國發(fā)明專利(CN101090175)，涉及設(shè)計(jì)電容和電感耦合的標(biāo)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(dǎo)體和第二導(dǎo)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(shí)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(dǎo)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(duì)位置，為第一元件提供良好的電感性耦合，并實(shí)現(xiàn)一定范圍內(nèi)的天線電感值可調(diào)。該標(biāo)簽天線能夠通過簡單調(diào)整，與不同標(biāo)簽芯片實(shí)現(xiàn)阻抗匹配，同時(shí)保證在工作頻帶范圍內(nèi)具有足夠帶寬。

　　2)浙江大學(xué)2008年8月申請(qǐng)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(shí)別標(biāo)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(shí)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(shí)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(duì)U形隙縫。該天線制作的射頻識(shí)別抗金屬標(biāo)簽可以同時(shí)覆蓋中國超高頻射頻識(shí)別的兩個(gè)頻帶或北美和歐洲超高頻射頻識(shí)別的兩個(gè)頻帶。

　　3)航天信息股份有限公司2008年11月申請(qǐng)的中國實(shí)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(yuǎn)場天線。其中，所述近場天線為感應(yīng)線圈，所述遠(yuǎn)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(shí)該實(shí)用新型還提供了一種使用上述天線的射頻標(biāo)簽。使用該實(shí)用新型的射頻天線和標(biāo)簽可以獲得如下有益效果：該實(shí)用新型的天線工作距離范圍包括近場或遠(yuǎn)場范圍，且其工作頻率范圍就可以覆蓋整個(gè)RFID UHF頻段，因此具有廣泛的適應(yīng)性。同時(shí)，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(huì)社2005年9月申請(qǐng)的中國發(fā)明專利(CN 1773531)公開了提供了一種UHF RFID標(biāo)簽及其生產(chǎn)方法。該標(biāo)簽包括襯底、附屬到所述襯底上并且具有多個(gè)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(gè)在縱向伸展并且響應(yīng)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?yàn)樵揢HF RFID標(biāo)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(biāo)簽，并且可以快速且容易地實(shí)施將天線結(jié)合到芯片上的過程。

　　4、測試認(rèn)證方面

　　1)上海聚星儀器有限公司2008年10月申請(qǐng)的中國實(shí)用新型專利(CN201259674)，涉及一種具有實(shí)時(shí)應(yīng)答功能的射頻識(shí)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(hào)，射頻下變頻器的輸入端接被測設(shè)備返回信號(hào)，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(jī)和標(biāo)簽的協(xié)議一致性測試和性能測試，通過軟件實(shí)現(xiàn)射頻識(shí)別協(xié)議，運(yùn)用模塊化儀器集成專屬于射頻識(shí)別測試的測試系統(tǒng)，同時(shí)運(yùn)用中頻、基帶處理器板載FPGA實(shí)現(xiàn)第二代超高頻射頻識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)微秒級(jí)實(shí)時(shí)應(yīng)答。

　　表1 國內(nèi)已申請(qǐng)公開的相關(guān)專利