专利名称：有机rfid半导体中的子载波的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及射频识别系统，其中从读取器发射出子载波调制的载波信号。更具体涉及一种有机半导体标签，其从载波信号中提取子载波，由有机半导体标签用作时钟。
背景技术：
射频识别系统用于追踪存货、设备和生活用品。如果射频识别标签价格低廉，它就可以附着在店内的所有产品上用来替换条形码扫描系统。当前条形码扫描技术需要顾客等待，通常要排队，他们的商品包装需要经过条形码扫描系统的扫描。使用射频识别系统对于卖家和顾客来说都是更为简单的，其中顾客将货品从店内取出，而无需经过结账的流程。所购买物品的支付将在顾客走出店门从而经过射频识别读取器的时候使用顾客的信用卡进行，商店存货也将同时修改以反映该购买。当前，射频识别标签的价格太高，将其用于杂货店内所有商品不会节省成本。现有技术在射频识别标签电路中使用硅存储芯片和其他射频前端器件。
希望能有一种低成本的射频识别标签用于无源射频识别系统。
发明内容
本发明的一个方面提供了一种射频识别系统，包括射频识别读取器电路，用于发射子载波调制的射频载波信号，其具有子载波调制速率。射频识别标签电路用于从发射的射频载波信号中提取子载波，所提取的子载波随后起到时钟的作用，其操作协助将调制反向散射信号传送到射频识别读取器电路。射频识别读取器电路将调制反向散射信号解码，并获得在射频识别标签电路中编码的数据。
本发明的第二方面是一种操作射频识别系统的方法，其包括从射频识别读取器发射由子载波调制的射频载波信号，其具有子载波调制速率，由射频识别标签电路的第一部分从发射的射频载波信号中提取子载波以获得时钟信号。然后，通过将时钟信号与储存在射频识别标签电路的第二部分上的数据同步来提取所储存的数据。所提取的数据在调制反向散射信号上从射频识别标签电路传送到射频识别读取器。
本发明的第三方面是一种射频识别标签，其具有第一电路，用于接收子载波调制的射频载波信号。第一电路从接收的子载波调制的射频载波信号中提取子载波信号。第二电路操作使用时钟信号通过将时钟信号与储存在射频识别标签上的数据同步来提取所储存的数据。第一电路和第二电路进行电通信。
通过下面的当前优选实施例以及附图的详细描述，将清楚地认识到前面的系统和其他系统以及本发明的特征和优点。详细描述和附图仅仅是对本发明的说明，而非限定，本发明的范围是由权利要求及其等价物限定的。
通过附图来举例说明而非限制本发明，图中相似的标号指示类似的元素，且其中图1示意性地说明了根据本发明的射频识别系统的实施例；和图2说明了根据本发明的射频识别系统的一部分的电路图。
具体实施例方式
图1示意性地说明了射频识别系统20，从读取器发射电路40发射出子载波调制射频载波信号60，读取器发射电路40是读取器电路30的一部分。标签接收器电路80是标签电路70的一部分。标签接收器电路80接收子载波调制的射频载波信号60。标签接收电路80提取子载波调制射频载波信号60的子载波调制，并将其作为时钟信号62发射。标签接收电路80可以部分地或者完全地由有机半导体材料制成。有机半导体材料的最大开关速度小于典型硅半导体的开关速度。有机半导体的电子和空穴的迁移率也小于硅和其他常用非有机半导体的迁移率。迁移率，以及电容，很大程度上限定了给定半导体技术的开关速度。开关速度设定了所能使用的时钟频率上限。当前有机技术限定为1KHz。射频识别系统通常使用125KHz或更高的载波频率。射频载波信号60的子载波频率调制速率应该等于或小于包括用于提取子载波调制用于时钟的标签接收器电路80的有机半导体材料的1KHz开关速度。低成本有机半导体材料和该材料所需简单制造技术的使用允许低成本地制造由有机半导体材料构成的电路。
从标签接收器电路80输出的时钟信号62用于标签发射器电路90中，标签发射器电路90是标签电路70的第二部分。同步状态机91是标签发射器电路90的一部分，用于以有序的方式提取储存的数据64。所储存的数据64的比特(或字节)以预先确定的顺序被提取，它们就是以该顺序被发射的。时钟信号62对于提取所储存的数据64的同步状态机91控制比特或符号持续时间以及定时参考。换句话说，标签发射器电路90提取嵌入在标签发射器电路90中的储存数据64，并且使数据的提取与时钟信号62同步。所提取的数据64在调制反向散射信号66上被发射，其也与时钟信号同步。读取器接收器电路50是读取器电路30的第二部分，接收所提取的数据64。
如图1中所示，数据64能够在调制反向散射信号66上被编码为幅度调制。频移键控和相移键控作为另外的调制技术，可以用来将数据施加到调制反向散射信号66上。能够使用的编码技术包括非归零(non-return zero)、差动双相(differential bi-phase)、以及双相L或曼彻斯特(Manchester)编码。
一旦读取器接收器电路50接收到调制反向散射信号66，读取器电路30就提取数据64。
图2中说明了读取器发射器电路40和标签接收器电路80的电路示意。第一电压源41生成载波信号，通常是以125KHz的正弦波驱动的，用于射频识别系统。第二电压源42生成1KHz或更低的子载波。子载波的数据速率必须等于或小于形成标签接收器电路80的有机半导体材料能够进行开关的最高速率。这两个电压源输入到第一反相器43和第二反相器44。第一反相器43输出到第三反相器45，第三反相器45和第二反相器44的输出驱动升压变压器46来增加电压。非平行电容板47和48是读取器发射器电路40的输出端。它们提供了读取器发射器电路40和标签接收器电路80之间的电容耦合。标签接收器电路80还具有两个非平行电容板81和82，其在读取器发射器电路40和标签接收器电路80足够接近以发生耦合时提供电容耦合到读取器发射器电路40。在另外的实施例中，电容板47和81之间以及电容板48和82之间的电容耦合被线圈替换，以建立读取器发射器电路40和标签接收器电路80之间的电感耦合。
当建立了子载波调制射频载波信号60的耦合时，标签接收器电路80上的电容板81和82输入到二极管电桥83的相对两端。二极管电桥是由有机半导体材料构成的四个二极管形成的。二极管也可以实现为由半导体材料构成的具有阳极和阴极的常规半导体二极管。另外，二极管可以由肖特基结形成或形成为二极管连接的FET。二极管电桥83必须足够快，以传递来自RF载波信号的至少一些能量。二极管电桥83的输出负载有电容88，电容88滤除了第二电压源42所生成的RF载波信号。生成的跨电容88的电压可以用来给标签电路70(图1)供电。二极管电桥83的输出还驱动差分器，差分器由电容84、电阻85和反相器86组成。差分器滤除第一电压源41所生成的整流载波信号的DC分量，从而提取由第二电压源42所生成的时钟信号62。时钟信号62从反相器86输出。在电路的剩余部分中(图2中未示出)，通过使时钟信号62与所储存的数据64同步来提取储存的数据64，并且生成调制反向散射信号66来发射数据64到图1中所示的读取器接收器电路50。
数据提取和调制反向散射信号66的生成都是由图1的标签发射器电路90完成的，通过使用本领域普通技术人员公知的标准电路设计就可完成。类似地，读取器接收器电路60的功能也是本领域普通技术人员公知的。
标签发射器电路90可以由有机半导体材料形成，因此图1的电路70完全是有机的。有机半导体材料是易弯曲的。易弯曲标签电路70可以轻易地以各种形状附着在包装上，包括弯曲的表面，从而使得在射频识别系统中可以使用简单、低成本的标签器件。
这里所描述的电阻、电容、反相器和FET都可以使用有机半导体技术以易弯曲的形式来制造，参看2002年1月25日提交的美国专利申请10/057,367(摩托罗拉卷号CML01491I)以及2001年12月28日提交的美国专利申请10/034,337(摩托罗拉卷号CML1500I)的教导，这两个申请都转让给了本申请的受让人。
很清楚，所说明的器件20(图1)的实施例应该被理解为说明可以制造用于射频识别系统的器件。这些说明性的实施例并不是所有可能性的穷举，或者限制可以制造用于前述用途的器件。因此，存在其他可能的组合和实施例。通过使用这里显示和描述的，射频识别系统和射频识别标签将更易于以低成本制造。本领域普通技术人员因此将认识到使用这个射频识别系统的实施例的好处。
权利要求
1.一种射频识别系统，包括射频识别读取器电路，用于发射通过子载波调制的射频载波信号，其具有子载波调制速率；和射频识别标签电路，用于从发射的射频载波信号中提取子载波，其中，所提取的子载波起到时钟的作用，用来协助将调制反向散射信号传送到射频识别读取器电路，并且其中，调制反向散射信号由射频识别读取器电路进行解码，以获得在射频识别标签电路中编码的数据。
2.权利要求1的系统，其中，对所述射频载波信号进行幅度调制，以将子载波施加到射频载波信号上。
3.权利要求1的系统，其中，对所述射频载波信号进行相位调制，以将子载波施加到射频载波信号上。
4.权利要求1的系统，其中，所述射频识别标签电路包括由有机半导体材料形成的FET。
5.权利要求4的系统，其中，所述子载波调制速率等于FET的开关速率。
6.权利要求4的系统，其中，所述子载波调制速率小于FET的开关速率。
7.权利要求1的系统，其中，通过电感耦合将调制反向散射信号从射频识别标签电路发送到射频识别读取器电路。
8.一种操作射频识别系统的方法，包括从射频识别读取器发射通过子载波调制的射频载波信号，其具有子载波调制速率；由射频识别标签电路的第一部分从发射的射频载波信号中提取子载波，以获取时钟信号；通过将时钟信号与储存在射频识别标签电路的第二部分上的数据同步来提取所储存的数据；和在调制反向散射信号上，将提取的数据从射频识别标签电路发送到射频识别读取器。
9.权利要求8的方法，其中，对所述射频载波信号进行幅度调制，以将子载波施加到射频载波信号上。
10.权利要求8的方法，进一步包括通过调制反向散射信号的电感耦合，将调制反向散射信号从射频识别标签电路发送到射频识别读取器。
全文摘要
一种射频识别系统(20)，包括射频识别读取器电路(30)，用于发射通过子载波调制的射频载波信号(60)，其具有子载波调制速率。射频识别标签电路(70)用于从发射的射频载波信号(60)中提取子载波，所提取的子载波起到时钟的作用，用来协助将调制反向散射信号(66)传送到射频识别读取器电路(30)。调制反向散射信号(66)由射频识别读取器电路(30)进行解码，获得在射频识别标签电路(70)中编码的数据。
文档编号G08B13/14GK1788293SQ200480012766
公开日2006年6月14日 申请日期2004年4月29日 优先权日2003年6月5日
发明者蒂莫西·J·科林斯, 帕特里克·L·雷克斯 申请人:摩托罗拉公司