一种基于模数转换反向散射的标签通信系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及标签通信系统，具体为一种基于模数转换反向散射的标签通信系统。
【背景技术】
[0002]近年来，在射频识别技术的迅猛发展下，上到政治与经济，下到社会与生活，标签识别技术在国民生活中日渐占据重要地位。虽然，在我国射频识别技术发展已经成熟，可是阅读器的存在不仅增大了能耗，也对标签之间通信形成了壁皇。据调查，无源标签系统耗能主要由阅读器产生；另外由于阅读器的存在，标签之间信息的不畅通，导致标签通信效率降低。因此，实现标签之间的通信、提高标签通信的可靠性、降低标签通信的功耗等问题刻不容缓。
【发明内容】
[0003]本发明为了解决现有的无源标签系统中阅读器耗能大、标签间通信不畅通和标签间通信效率低的问题，提供了一种基于模数转换反向散射的标签通信系统。
[0004]本发明是采用如下的技术方案实现的:一种基于模数转换反向散射的标签通信系统，包括混合标签和混合阅读器标签，混合标签和混合阅读器标签中都集成有WISP传感平台；
混合阅读器标签内还包括阅读器电路，阅读器电路包括型号为MSP430的微处理器，微处理器的接地端接地，电源端通过第一开关S1和电池连接，微处理器的输出端和反相器U0的输入端接地，反相器U0的输出端和射频开关的控制端连接，微处理器的输出端也和射频开关的控制端连接，射频开关的电源端和微处理器的电源端连接，射频开关的输出端和WISP传感平台中的天线连接，射频开关的接地端接地；
混合标签和混合阅读器标签内都还集成有模数转换反向散射电路，模数转换反向散射电路包括数字射频场效应管Q1，数字射频场效应管Q1的漏极和WISP传感平台中的天线的数字端连接，源极接地，天线的模拟端通过射频开关So和温度传感器的一端连接，温度传感器的另一端接地。
[0005]混合标签和混合阅读器标签都能工作在数字反向散射模式和模拟反向散射模式，数字反向散射模式为默认方式，遵从EPC Gen 2 RFID协议工作，射频开关So处于关断状态，断开温度传感器与天线的连接；在模拟反向散射模式中，射频开关So被接通，温度传感器连接到天线。标签内的WISP传感平台是一个灵活的射频供电平台，平台内集成了微控制器、传感器阵列和天线等，平台内的微控制器控制射频开关So和数字射频场效应管Q1，WISP传感平台可以感知环境进行对射频开关So进行控制，可通过调节外部射频场来选择反向散射模式。模数转换反向散射电路根据环境的适宜程度去选择数据传输模式，模拟或者数字模式，极大地提高了传输效率，从而也提高了传输质量，比以往单一模式传输数据的效率提高了好几倍。
[0006]混合阅读器标签中集成了阅读器的功能，使得标签通信系统中无须存在单独的阅读器，降低了标签通信系统中的能耗；另外标签通信系统以前得通过阅读器传递，在传输过程中可能会出现丢包等现象，而现在直接进行标签通信，可以提高通信质量和效率。
[0007]—种基于模数转换反向散射的标签通信系统，通过WISP传感平台、结合模数转换反向散射功能，通过环境摄取能量，根据环境进行模拟与数字通信的调节与转换，很好的解决了标签之间信息不畅通、标签通信效率低、标签通信功耗大的问题，对无源标签通信系统的发展起到了很好的推动作用。
【附图说明】
[0008]图1为WISP传感平台的原理图。
[0009]图2为阅读器电路原理图。
[0010]图3为温差检测电路原理图。
[0011]图4为模数转换反向散射电路原理图。
【具体实施方式】
[0012]—种基于模数转换反向散射的标签通信系统，包括混合标签和混合阅读器标签，混合标签和混合阅读器标签中都集成有WISP传感平台；
混合阅读器标签内还包括阅读器电路，阅读器电路包括型号为MSP430的微处理器，微处理器的接地端接地，电源端通过第一开关S1和电池连接，微处理器的输出端和反相器U0的输入端接地，反相器U0的输出端和射频开关的控制端连接，微处理器的输出端也和射频开关的控制端连接，射频开关的电源端和微处理器的电源端连接，射频开关的输出端和WISP传感平台中的天线连接，射频开关的接地端接地；
混合标签和混合阅读器标签内都还集成有模数转换反向散射电路，模数转换反向散射电路包括数字射频场效应管Q1，数字射频场效应管Q1的漏极和WISP传感平台中的天线的数字端连接，源极接地，天线的模拟端通过射频开关So和温度传感器的一端连接，温度传感器的另一端接地。
[0013]混合标签和混合阅读器标签内都包括温差检测电路，温差检测电路包括传感器、第一运算放单器U1、第二运算放单器U2、第三运算放单器U3和第四运算放大器U4，WISP传感平台中的天线和第一晶体二极管D1的阳极连接，第一晶体二极管D1的阴极通过第一电容C1接地，第一晶体二极管D1的阴极通过第一电阻R1和第一运算放大器U1的反相端连接，第一运算放大器U1的同相端接地，反相端还和第三晶体二极管D3的阳极连接，第三晶体二极管D3的阴极和第一运算放大器U1的输出端连接，第一运算放大器U1的输出端还通过第三电阻R3和第三运算放大器U3的反相端连接，传感器的输出端和第二晶体二极管D2的阳极连接，第二晶体二极管D2的阴极通过第二电容C2接地，第二晶体二极管D2的阴极还通过第二电阻R2和第二运算放大器U2的反相端连接，第二运算放大器U2的同相端接地，第二运算放大器U2的反相端和第四晶体二极管D4的阳极连接，第四晶体二极管D4的阴极和第二运算放大器U2的输出端连接，第二运算放大器U2的输出端通过第四电阻R4和第三运算放大器U3的同相端连接，第三运算放大器U3的反相端通过第五电阻R5和输出端连接，同相端通过第六电阻R6接地，第三运算放大器U3的输出端和第四运算放大器U4的同相端连接，第四运算放大器U4的反相端通过第七电阻R7、第三电容C3接地。
[0014]温差检测电路有包络检测电路、减法电路和阈值电路组成，包络检测电路中包括天线、传感器、二极管、电阻和电容，包络检测电路的作用是跟踪所接收的信号的包络，同时消除了载波频率，该电路使用的是无源器件，因此在本质上是超低功耗。电路中的二极管充当开关，允许电流向前流而不是反向；电容器元件存储电荷；电阻调节电流流动，通过设定这些模拟元件的合适的值，就可以去掉载波频率；减法电路包括第一运算放单器U1、第二运算放单器U2、第三运算放单器U3，减法电路是将天线上接收的振幅和本地传感器测得的值进行除法运算；阈值电路包括第四运算放大器U4，阈值电路的目的是阈值与传感器的比率进行比较。通过与阈值进行比较，它可以衡量温度在两个位置的差异。在一个较高的水平，阈值电路计算的两个电压电平的平均值，当输入大于阈值，输出1比特；否则输出0比特，为了计算该平均值，之前使用一个包络检测器，我们使用的电阻器和电容器的特定值来计算信号包络的平均值。温差检测电路通过对数转换电路的设计，将耗能巨大的减法计算电路转化成低功耗的对数温差检测电路，极大地节省了能量的消耗。
【主权项】
1.一种基于模数转换反向散射的标签通信系统，其特征在于包括混合标签和混合阅读器标签，混合标签和混合阅读器标签中都集成有WISP传感平台； 混合阅读器标签内还包括阅读器电路，阅读器电路包括型号为MSP430的微处理器，微处理器的接地端接地，电源端通过第一开关S1和电池连接，微处理器的输出端和反相器U0的输入端接地，反相器U0的输出端和射频开关的控制端连接，微处理器的输出端也和射频开关的控制端连接，射频开关的电源端和微处理器的电源端连接，射频开关的输出端和WISP传感平台中的天线连接，射频开关的接地端接地； 混合标签和混合阅读器标签内都还集成有模数转换反向散射电路，模数转换反向散射电路包括数字射频场效应管Q1，数字射频场效应管Q1的漏极和WISP传感平台中的天线的数字端连接，源极接地，天线的模拟端通过射频开关So和温度传感器的一端连接，温度传感器的另一端接地。
【专利摘要】本发明涉及标签通信系统，具体为一种基于模数转换反向散射的标签通信系统，包括混合标签和混合阅读器标签，混合标签和混合阅读器标签中都集成有WISP传感平台；混合阅读器标签内还包括阅读器电路，阅读器电路包括型号为MSP430的微处理器、电池、第一开关S1、射频开关、天线；混合标签和混合阅读器标签内都还集成有模数转换反向散射电路，模数转换反向散射电路包括数字射频场效应管Q1、天线、射频开关So和温度传感器。本发明通过WISP传感平台、结合模数转换反向散射和阅读器功能，很好的解决了标签之间信息不畅通、标签通信效率低、标签通信功耗大的问题，对无源标签通信系统的发展起到了很好的推动作用。
【IPC分类】G06K17/00
【公开号】CN105303207
【申请号】CN201510695360
【发明人】李灯熬, 杨斌, 赵菊敏
【申请人】太原理工大学
【公开日】2016年2月3日
【申请日】2015年10月26日