一種利用可見光通信的無源射頻識別標(biāo)簽的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種射頻識別標(biāo)簽。特別是涉及一種接收信號采用可見光通信模式，發(fā)射信號采用射頻反向散射調(diào)制模式的利用可見光通信的無源射頻識別標(biāo)簽。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著RFID(Rad1 Frequency Identificat1n，射頻識別)技術(shù)的發(fā)展，RFID 電子標(biāo)簽逐漸應(yīng)用到識別技術(shù)領(lǐng)域中，RFID電子標(biāo)簽主要由標(biāo)簽芯片、讀寫器、數(shù)據(jù)傳輸和處理系統(tǒng)三部分組成。RFID電子標(biāo)簽具有抗干擾能力強、信息量大、非視覺范圍讀寫、壽命長和種類多等優(yōu)點。
[0003]上述現(xiàn)有RFID技術(shù)至少存在以下缺點和不足:1、普通無源RFID標(biāo)簽需要發(fā)射功率很大的讀寫器為標(biāo)簽提供能量，因此普通無源RFID標(biāo)簽電磁輻射大、抗干擾能力差、安全性差、長期使用對人體有害。2、由于上述缺點，普通無源RFID標(biāo)簽只能使用1-2個RFID工作頻段，不能應(yīng)用到大多數(shù)RFID工作頻段。3、難以單片集成。
[0004]新興的可見光通信(VLC:Visible Light Communicat1n)技術(shù)，其發(fā)射級采用照明電源傳遞數(shù)據(jù)調(diào)制的光信號，接收級采用光探測器和光接收機解調(diào)光信號得到傳遞的數(shù)據(jù)。可見光通信對人體無害已初步應(yīng)用于室內(nèi)通信。利用可見光通信原理也可以制作成無源標(biāo)簽，在讀寫器端，利用可見光發(fā)射機的光源為標(biāo)簽提供調(diào)制數(shù)據(jù)和能量，但是標(biāo)簽回傳給讀寫器需要一個發(fā)光二極管(LED)和相應(yīng)的驅(qū)動電路，功耗較大，不利于標(biāo)簽無源工作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種標(biāo)簽的接收信號采用光通信模式，發(fā)射信號采用射頻反向散射調(diào)制模式的利用可見光通信的無源射頻識別標(biāo)簽。
[0006]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種利用可見光通信的無源射頻識別標(biāo)簽，包括有依次連接的光接收機、判決電路、數(shù)字基帶、數(shù)控開關(guān)和射頻反向散射調(diào)制電路，所述的數(shù)字基帶還連接存儲器，還設(shè)置有用于向所述的光接收機、判決電路、數(shù)字基帶、存儲器、數(shù)控開關(guān)和射頻反向散射調(diào)制電路提供穩(wěn)定的電源電壓的電源管理電路，所述射頻反向散射調(diào)制電路的輸出端連接射頻天線，所述電源管理電路的電源輸入端連接光電池，所述光電池的輸出端還通過電容連接光接收機。
[0007]所述光電池采用外置分離太陽能電池。
[0008]所述太陽能電池的材料采用多晶硅或單晶硅或砷化鎵。
[0009]所述的射頻天線采用圓形螺旋結(jié)構(gòu)天線。
[0010]本發(fā)明的一種利用可見光通信的無源射頻識別標(biāo)簽，標(biāo)簽的接收信號采用光通信模式，發(fā)射信號采用射頻反向散射調(diào)制模式。用可見光通信發(fā)射機的光源為標(biāo)簽提供能量，有效克服普通無源射頻標(biāo)簽電磁輻射大，對人體有害的缺點；發(fā)射級使用所述射頻反向調(diào)制和射頻天線，能克服可見光通信發(fā)射級功耗大、LED難以集成的缺點。同時標(biāo)簽整體功耗的減小進一步減小，提高標(biāo)簽芯片集成度。
【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明的無源射頻識別標(biāo)簽構(gòu)成框圖；
[0012]圖2是本發(fā)明實施提供的標(biāo)簽實物結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖中
[0014]1:光電池2:電源管理電路
[0015]3:電容4:光接收機
[0016]5:判決電路6:數(shù)字基帶
[0017]7:存儲器8:數(shù)控開關(guān)
[0018]9:射頻反向散射調(diào)制電路10:射頻天線
[0019]11:標(biāo)簽芯片
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合實施例和附圖對本發(fā)明的一種利用可見光通信的無源射頻識別標(biāo)簽做出詳細說明。
[0021]本發(fā)明的一種利用可見光通信的無源射頻識別標(biāo)簽，接收信號采用光通信模式，發(fā)射信號采用射頻反向散射調(diào)制模式。實施本發(fā)明可以解決常規(guī)RFID電磁輻射大、可能對人體產(chǎn)生傷害的缺點，使RFID可以應(yīng)用在在某些人群密集的地方比如超市和醫(yī)院，還可以在室內(nèi)使用。
[0022]可見光通信技術(shù)的誕生，以其對人眼無害的可見光波段、不存在電磁輻射、沒有通信盲區(qū)、方便快捷、適合信息安全領(lǐng)域應(yīng)用等優(yōu)點為解決普通RFID的諸多缺點提供了新的思路，但可見光通信具有發(fā)射級功耗大、LED不能集成的缺點，為了更好的利用RFID和可見光通信的優(yōu)點，同時克服RFID和可見光通信的諸多缺點，故本發(fā)明將RFID技術(shù)和可見光通信技術(shù)相結(jié)合，實施例提供了一種利用可見光通信的無源射頻識別標(biāo)簽。
[0023]如圖1所示，本發(fā)明的一種利用可見光通信的無源射頻識別標(biāo)簽，包括有依次連接的光接收機4、判決電路5、數(shù)字基帶6、數(shù)控開關(guān)8和射頻反向散射調(diào)制電路9，所述的數(shù)字基帶6還連接存儲器7，還設(shè)置有用于向所述的光接收機4、判決電路5、數(shù)字基帶6、存儲器7、數(shù)控開關(guān)8和射頻反向散射調(diào)制電路9提供穩(wěn)定的電源電壓的電源管理電路2，所述射頻反向散射調(diào)制電路9的輸出端連接射頻天線10，所述電源管理電路2的電源輸入端連接光電池I，所述光電池I的輸出端還通過電容3連接光接收機4。其中，所述光電池I采用外置分離太陽能電池。所述太陽能電池的材料采用多晶硅或單晶硅或砷化鎵。所述射頻天線10可采用圓形螺旋結(jié)構(gòu)天線。
[0024]本發(fā)明中，為了控制整體可見光通信無源射頻識別標(biāo)簽的體積以提高集成度，太陽能電池在滿足為整體標(biāo)簽穩(wěn)定供電的前提下，盡量選取尺寸最小的太陽能電池，例如:30mmX30mmX5mm的單晶娃太陽能電池，1mmX 1mmX2mm的砷化鎵太陽能電池等。
[0025]通過上述太陽能電池的選取，當(dāng)接收到攜有光信號的可見光照時，一方面太陽能電池將光能轉(zhuǎn)化成電能輸入到電源管理系統(tǒng)，電源管理系統(tǒng)采用CMOS工藝集成到標(biāo)簽芯片中，其功能不僅在于將太陽能電池輸入的不穩(wěn)定的電源電壓，轉(zhuǎn)化成穩(wěn)定的電源電壓并有效、合理、穩(wěn)定的為標(biāo)簽芯片內(nèi)部各個模塊提供能量。同時電源管理系統(tǒng)也包含與之相匹配的電源存儲模塊，用于在接受弱光信號時為標(biāo)簽芯片提供穩(wěn)定的電源。另一方面，太陽能電池光信號轉(zhuǎn)化成電信號輸入給電容，由于電容具有去直通交的特性，可以通過合理的選取電容以將獲得太陽能電池輸出中的交流電信號并將其輸入到光接收機中，實現(xiàn)可見光信號到電信號的轉(zhuǎn)化過程。
[0026]進一步地，光接收機采用傳統(tǒng)可見光通信中光接收機模塊，實現(xiàn)將微弱的電流信號轉(zhuǎn)化成電壓信號并將其放大，最終轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號輸入到判決模塊。
[0027]進一步地，采用傳統(tǒng)RFID技術(shù)，通過判決、數(shù)字基帶、存儲器、數(shù)控開關(guān)模塊對光接收機輸出的數(shù)字信號進行相應(yīng)的處理和存儲。
[0028]進一步地，為了減小標(biāo)簽的功耗以及提高標(biāo)簽芯片的集成度，采用射頻反向散射調(diào)制技術(shù)及相應(yīng)電路對處理后的數(shù)字信號進行射頻調(diào)制并通過位置射頻天線將調(diào)制后的射頻信號發(fā)射出去，最終完成將可見光信號轉(zhuǎn)化成射頻輸出信號這一過程。
[0029]參考圖2，為了更全面的說明本發(fā)明，實施例提供了一種上述可見光通信無源射頻識別標(biāo)簽具體實現(xiàn)時的實物結(jié)構(gòu)方案。該實物結(jié)構(gòu)包括:射頻天線10、光電池1、標(biāo)簽芯片Ilo為了盡可能的提高標(biāo)簽的集成度，減小標(biāo)簽的面積，射頻天線可采用圓形螺旋結(jié)構(gòu)天線，將光電池放置在圓形螺旋結(jié)構(gòu)天線內(nèi)部，標(biāo)簽芯片則黏貼在圓形螺旋結(jié)構(gòu)天線上。
[0030]實施本發(fā)明可以使無源RFID工作在有源RFID的工作頻段和其他開放頻段，比如2.45GHz,5.8GHz、60GHz等，這些頻段對讀寫器和標(biāo)簽射頻發(fā)射功率有嚴(yán)格限制，本發(fā)明標(biāo)簽供電來自光能量，無需大功率的射頻發(fā)射機，所以可以擴大無源RFID的使用頻率，從而增加應(yīng)用范圍。降低發(fā)射功率也降低了發(fā)射機成本，使用更高的頻率可以減少天線尺寸從而降低標(biāo)簽的尺寸，使無源RFID標(biāo)簽可以附加在更小型的物體上，比如首飾、器件、微型精密機器等。
[0031]本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解附圖只是一個優(yōu)選實施例的示意圖，上述本發(fā)明實施例序號僅僅為了描述，不代表實施例的優(yōu)劣。
[0032]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種利用可見光通信的無源射頻識別標(biāo)簽，包括有依次連接的光接收機(4)、判決電路(5)、數(shù)字基帶(6)、數(shù)控開關(guān)(8)和射頻反向散射調(diào)制電路(9)，所述的數(shù)字基帶(6)還連接存儲器(7)，還設(shè)置有用于向所述的光接收機⑷、判決電路(5)、數(shù)字基帶(6)、存儲器(7)、數(shù)控開關(guān)⑶和射頻反向散射調(diào)制電路(9)提供穩(wěn)定的電源電壓的電源管理電路⑵，其特征在于，所述射頻反向散射調(diào)制電路(9)的輸出端連接射頻天線(10)，所述電源管理電路(2)的電源輸入端連接光電池(1)，所述光電池(1)的輸出端還通過電容(3)連接光接收機⑷。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用可見光通信的無源射頻識別標(biāo)簽，其特征在于，所述光電池(1)采用外置分離太陽能電池。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種利用可見光通信的無源射頻識別標(biāo)簽，其特征在于，所述太陽能電池的材料采用多晶硅或單晶硅或砷化鎵。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用可見光通信的無源射頻識別標(biāo)簽，其特征在于，所述的射頻天線(10)采用圓形螺旋結(jié)構(gòu)天線。
【專利摘要】一種利用可見光通信的無源射頻識別標(biāo)簽，有依次連接的光接收機、判決電路、數(shù)字基帶、數(shù)控開關(guān)和射頻反向散射調(diào)制電路，數(shù)字基帶還連接存儲器，還設(shè)置有用于向光接收機、判決電路、數(shù)字基帶、存儲器、數(shù)控開關(guān)和射頻反向散射調(diào)制電路提供穩(wěn)定的電源電壓的電源管理電路，射頻反向散射調(diào)制電路的輸出端連接射頻天線，電源管理電路的電源輸入端連接光電池，光電池的輸出端還通過電容連接光接收機。本發(fā)明用可見光通信發(fā)射機的光源為標(biāo)簽提供能量，有效克服普通無源射頻標(biāo)簽電磁輻射大，對人體有害的缺點；發(fā)射級使用射頻反向調(diào)制和射頻天線，能克服可見光通信發(fā)射級功耗大、LED難以集成的缺點。同時標(biāo)簽整體功耗的減小進一步減小，提高標(biāo)簽芯片集成度。
【IPC分類】G06K19/07
【公開號】CN105279544
【申請?zhí)枴緾N201510732786
【發(fā)明人】毛陸虹, 李艷輝, 謝生, 張世林
【申請人】天津大學(xué)
【公開日】2016年1月27日
【申請日】2015年10月30日