[发明专利]通过在不同频率和功率水平分析复反射反向散射来检测加载UHFRFID标签的材料的性质

说明书

相关申请的交叉参考

本申请要求2011年1月18日提交的美国专利申请第13/008,054号的优先权，其在此通过引用而全部并入。

发明的技术领域

本发明的实施方式一般涉及射频识别(RFID)标签，具体地，涉及特高频(UHF)RFID标签和阅读器之间的通信，以评估接近标签天线的材料的状态。

发明背景

自动识别是应用于许多技术——用于帮助仪器识别目标——的广义术语。自动识别常常与自动数据捕获结合。因此，希望识别物品的公司能够捕获关于该物品的信息，以将捕获的信息存储于计算机中，并针对各种有用目的从计算机选择性地检索信息，这些均花费最小的人类劳动。

一种类型的自动识别技术是射频识别(RFID)。射频识别是利用无线电波自动识别目标的技术的一般术语。存在利用RFID识别目标的若干常规方法，其中最常见的是将识别产品的序列号(以及其它信息，如果期望)存储在与天线连接的微芯片上。芯片和天线一起限定RFID应答器电路。天线使得具有收发器的远程阅读器能够与芯片通信，并使得芯片能够将识别信息传输回阅读器——当其被阅读器致动如此做时。阅读器将从RFID标签返回的无线电波转换成然后可被计算机利用的形式。

RFID标签被分成三种不同的类型：有源的、半有源的和无源的。有源和半有源标签包括电池，以为微芯片提供动力。而无源标签被远程提供动力，有源标签传播其信息。无源标签是最频繁使用的，因为它们生产成本低并易于应用。低频RFID系统(125-148kHz)和高频RFID系统(13.56MHz)具有多达1米的短传输范围。特高频(UHF)RFID系统(902-928MHz)可覆盖多至10米的范围。微波频率RFID系统(2.45GHz)覆盖多至30米的传输范围。

传统上，RFID标签多年来已被用于无线追踪货物和键锁系统。最近，已经研究了RFID技术的新应用，包括将RFID标签用作气相和液相环境中的传感器。当检测到信号时，传感器产生可测量的输出——通常是与信号有关的电压或电流。传感器应用的范围为从湿度检测或温度检测到食品监测。

发明概述

以下描述的本发明实施方式不意图是穷尽性的或将本发明限制为下面详细描述中所公开的精确形式。相反，实施方式被选择和描述，以便本领域的其它技术人员可以明白和理解本发明的原理和实践。

公开的实施方式解答了已知天线特性是如何被材料诸如气体、液体或生物剂，或者被物理参数，诸如热、压力、力或辐射改变的。为了在噪音存在的情况下这样做和解决不确定性(ambiguity)和干扰因子的影响，操作标签的方面并测量结果。具体地，芯片阻抗可通过如下设置成已知状态：使芯片阻抗达到其运行阈，但是，然后通过应用阈值以上的功率以可控方式改变芯片阻抗，产生天线阻抗的不同“视图(views)”，其被转化为至标签阅读器系统的混合相位和幅度调制反向散射。通过以频率扩展对其进行实施，可实现对参数的精确检测和对干扰的良好抑制。

在本发明的实施方式中，提供RFID装置，用于检测接近UHF标签的材料的性质。RFID装置包括微芯片、可操作地连接于微芯片的天线和可操作地连接于微芯片和天线的阻抗变换部分。改变RFID装置的至少一个组件(component)的电特性在阅读器装置处导致复反射信号，其代表接近RFID装置的材料的检测状态。

在本发明的实施方式中，提供RFID装置，用于检测接近UHF标签的材料的性质。RFID装置包括微芯片和可操作地连接于微芯片的组合结构，其包括天线部分和导体环，其中导体环用作阻抗变换部分。加入到结构中的环境敏感材料响应来自RFID阅读器的信号引起组合结构的电特性变化，导致在所述阅读器处接收复反射信号，其代表材料的检测状态。

通过以下详细描述，本发明的其它特征和优势对于本领域的技术人员而言将变得明显。然而，应该理解，对各个实施方式和具体实施例的详细描述——同时指出本发明的优选和其它实施方式——是以示例性而非限制性的方式给出的。可在本发明范围内进行许多变化和修改而不背离其精神，并且，本发明包括所有这样的修改。

附图简介

通过下面结合附图对实施方式的详细描述，本发明实施方式的这些和其它优势和方面将变得明显和更易于理解，所述附图如下。

图1图解根据示例性实施方式的RFID标签的构造方块图。

图2图解根据示例性实施方式通过分析物或干扰材料浓度改变RFID天线阻抗。

图3图解示例性实施方式，其中变换部分是材料存在的函数。