過量射頻(rf)功率存儲和功率共享rf識別(rfid)標(biāo)簽以及相關(guān)的連接系統(tǒng)和方法
【專利說明】過量射頻(RF)功率存儲和功率共享RF識別(RFID)標(biāo)簽以及相關(guān)的連接系統(tǒng)和方法
相關(guān)申請的交叉引用
[0001]本申請要求2012年10月8日提交的美國臨時(shí)申請S/N 61/710，843以及2013年3月15日提交的美國申請S/N 13/836342的優(yōu)先權(quán)的權(quán)益。
相關(guān)申請
[0002]本申請還與2012年2月I日提交的且題為“Rad1 FrequencyIdentificat1n (RFID)Connected Tag Communicat1ns Protocol and RelatedSystems and Methods(射頻識別(RFID)連接的標(biāo)簽通信協(xié)議以及相關(guān)系統(tǒng)和方法)”的美國專利申請S/N 13/363，808有關(guān)，該申請是2009年3月31日提交的且題為“Components, Systems, and Methods for Associating Sensor Data With ComponentLocat1n(用于將傳感器數(shù)據(jù)與部件位置相關(guān)聯(lián)的部件、系統(tǒng)和方法)”的美國專利申請S/N 12/415, 343的部分繼續(xù)申請，這兩篇申請通過引用整體結(jié)合于此。
[0003]本申請還與2012年2月I日提交的且題為“Protocol for Communicat1nsBetween a Rad1 Frequency Identificat1n(RFID)Tag and a Connected Device,andRelated Systems and Methods (射頻識別(RFID)標(biāo)簽和連接的設(shè)備之間的通信協(xié)議，以及相關(guān)系統(tǒng)和方法)”的美國專利申請S/N13/363，851有關(guān)，該申請是2009年3月31日提交的且題為 “Components, Systems, and Methods for Associating Sensor Data WithComponent Locat1n (用于將傳感器數(shù)據(jù)與部件位置相關(guān)聯(lián)的部件、系統(tǒng)和方法)”的美國專利申請S/N12/415，343的部分繼續(xù)申請，這兩篇申請通過引用整體結(jié)合于此。
[0004]本申請還與2012年2月I日提交的且題為“Communicat1ns Between MultipleRad1 Frequency Identificat1n(RFID)Connected Tags and One or More Devices, andRelated Systems and Methods (多個(gè)射頻識別(RFID)連接的標(biāo)簽和一個(gè)或多個(gè)設(shè)備之間的通信，以及相關(guān)系統(tǒng)和方法)”的美國專利申請S/N13/363，890有關(guān)，該申請是2009年3月 3I 日提交的且題為“Components, Systems, and Methods for Associating Sensor DataWith Component Locat1n(用于將傳感器數(shù)據(jù)與部件位置相關(guān)聯(lián)的部件、系統(tǒng)和方法)”的美國專利申請S/N12/415，343的部分繼續(xù)申請，這兩篇申請通過引用整體結(jié)合于此。
[0005]本申請還與2012年3月13日提交的且題為“Rad1 FrequencyIdentificat1n(RFID)in Communicat1n Connect1ns, Including Fiber OpticComponents (包括光纖部件的通信連接的射頻識別(RFID)) ”的美國專利申請S/N13/418，752有關(guān)，該申請通過引用整體結(jié)合于此。
[0006]本申請還與2006 年 10 月 31 日提交的且題為“Rad1 Frequency Identificat1nTransponder For Communciating Condit1n Of A Component (用于傳送部件的條件的射頻識別應(yīng)答器)”的美國專利申請S/N 11/590，377有關(guān)，該申請通過引用整體結(jié)合于此。
背景
技術(shù)領(lǐng)域
[0007]本公開的領(lǐng)域涉及射頻(RF)識別(RFID)標(biāo)簽(也被稱為應(yīng)答器)，且尤其涉及從RF場能中向RFID標(biāo)簽供能。
技術(shù)背景
[0008]采用射頻(RF)識別(RFID)應(yīng)答器來識別制品是公知的。RFID應(yīng)答器通常被稱為“RFID標(biāo)簽”。例如，可提供包括一個(gè)或多個(gè)RFID標(biāo)簽的RFID系統(tǒng)。RFID標(biāo)簽可包括被通信地耦合至天線的集成電路(IC)芯片的形式的RF電路。IC芯片還可被耦合至存儲器。標(biāo)識號或其它特性被存儲在IC芯片或耦合至IC芯片的存儲器中。標(biāo)識號可被提供給另一個(gè)系統(tǒng)(諸如RFID讀取器)以提供用于各種目的的標(biāo)識信息。
[0009]如果RFID標(biāo)簽是具有發(fā)射器的“有源”標(biāo)簽，則RFID標(biāo)簽可利用存儲在RFID標(biāo)簽中的功率來將標(biāo)識信息發(fā)射到RFID讀取器。因此，有源RFID標(biāo)簽包含用于向RF發(fā)射器供能的它自己的電源，該電源通常是電池。相反，如果RFID標(biāo)簽是“無源”標(biāo)簽，則RFID標(biāo)簽不包含它自己的電源。用于操作無源RFID標(biāo)簽的功率是通過包含在由RFID標(biāo)簽天線所接收的無線RF信號中的能量進(jìn)行接收的。無線RF信號是由RFID讀取器中的發(fā)射器進(jìn)行發(fā)射的。無源RFID標(biāo)簽從無線RF信號的電磁場中采集能量以向IC供電以用于無源RFID標(biāo)簽操作以及用于與RFID讀取器的通信。作為示例，無源RFID標(biāo)簽可諸如經(jīng)由后向散射調(diào)制通信對來自RFID讀取器的無線RF信號的接收進(jìn)行響應(yīng)，包括通過提供存儲在無源RFID標(biāo)簽中的標(biāo)識信息。在無源或有源RFID標(biāo)簽的任一種情況中，RFID讀取器可將從RFID標(biāo)簽接收的信息存儲在數(shù)據(jù)庫中和/或?qū)⒃撔畔?bào)告至RFID系統(tǒng)外的其它系統(tǒng)。
[0010]可能期望提供可檢測多個(gè)RFID標(biāo)簽的事件的RFID系統(tǒng)?？赡芷谕谶@些RFID標(biāo)簽事件發(fā)生時(shí)檢測它們。在該示例中，RFID標(biāo)簽可被配備有事件檢測能力。作為非限制性示例，例如，事件可包括RFID標(biāo)簽到另一電部件的連接、罩住(housing) RFID標(biāo)簽的連接器到另一連接的連接、或者激活與RFID標(biāo)簽相關(guān)聯(lián)的開關(guān)。作為非限制性示例，事件還可包括檢測環(huán)境條件，包括但不限于溫度、壓力、濕度或曝光。包括環(huán)境條件的某些條件可能需要RFID標(biāo)簽被配備有能夠檢測該條件的條件事件傳感器。設(shè)置在RFID系統(tǒng)中的RFID讀取器可與整個(gè)RFID標(biāo)簽布居(populat1n)進(jìn)行通信以確定哪些RFID標(biāo)簽檢測到事件以及所發(fā)生的事件的類型。
[0011]無源RFID標(biāo)簽技術(shù)的重要限制在于:當(dāng)可從讀取器中獲得不足的RF功率時(shí)，該RFID標(biāo)簽將是不活動的。這在圖1中通過示例示出。圖1是曲線圖10，該曲線圖10示出了作為時(shí)間(以秒為單位)(水平軸)的函數(shù)的以分貝每米(dBm)為單位的(垂直軸)由RFID標(biāo)簽連接的RFID標(biāo)簽天線從RFID讀取器接收的RF功率12。需要標(biāo)稱閾值功率被RFID標(biāo)簽天線所接收以打開RFID標(biāo)簽以供操作。這由圖1中的功率級別線14所示出并且被假定為-16dBm。在圖1中，RFID標(biāo)簽正在體驗(yàn)接收的功率波動，因?yàn)镽FID讀取器在四個(gè)不同的RFID讀取器天線之中切換其信號，其中相等的時(shí)間被用于每一個(gè)RFID讀取器天線。RFID讀取器大約每秒一次地改變RFID讀取器天線。針對四個(gè)RFID讀取器天線，在圖1中示出了由RFID標(biāo)簽天線所接收的四個(gè)不同級別的RF功率，分別為功率級別16A(約_5dBm)、功率級別16B (約-1OdBm)、功率級別16C (約_18dBm)和功率級別16D (約_20dBm)。這些不同的功率級別之所以發(fā)生是因?yàn)镽FID標(biāo)簽位于距四個(gè)RFID讀取器天線中的每一個(gè)不同的距離。
[0012]然而，如圖1中所示，由RFID標(biāo)簽天線從RFID讀取器接收的RF功率12可能并不總是在標(biāo)稱閾值功率級別14處或之上。如圖1中所示，大約一半的時(shí)間，所接收的RF功率12是在標(biāo)稱閾值功率級別14之下。這也被稱為RFID標(biāo)簽的負(fù)功率裕度。還如圖1中所示，大約一半的時(shí)間，由RFID標(biāo)簽天線從RFID讀取器接收的RF功率12是在標(biāo)稱閾值功率級別14之上。這也被稱為RFID標(biāo)簽的正功率裕度。兩個(gè)接收的RF功率級別16C、16D在RFID標(biāo)簽的操作的標(biāo)稱閾值功率級別14之下并且經(jīng)歷負(fù)功率裕度。兩個(gè)接收的RF功率級別16A、16B在RFID標(biāo)簽的操作的標(biāo)稱閾值功率級別14之上并且經(jīng)歷正功率裕度。RFID標(biāo)簽將在RFID標(biāo)簽經(jīng)歷正和負(fù)功率裕度時(shí)打開和關(guān)閉。由RFID標(biāo)簽有時(shí)所經(jīng)歷的這種負(fù)功率裕度在各種情況下將是一個(gè)問題。
[0013]作為一個(gè)非限制性示例，RFID標(biāo)簽中的負(fù)功率裕度可在RFID標(biāo)簽被物體或其它RFID標(biāo)簽遮蔽時(shí)發(fā)生。負(fù)功率裕度還可在金屬緊鄰于RFID標(biāo)簽從而導(dǎo)致RFID標(biāo)簽和其RFID標(biāo)簽天線之間的阻抗失配時(shí)發(fā)生。負(fù)功率裕度還可在無線RF信號的RF場的反射引起RFID標(biāo)簽的區(qū)域中的干擾或空(null)時(shí)發(fā)生。負(fù)功率裕度還可在RFID讀取器以RFID標(biāo)簽的RFID標(biāo)簽天線對其無反應(yīng)的頻率發(fā)射無線RF信號的情況下發(fā)生。負(fù)功率裕度還可歸因于不同的RFID讀取器天線之間的RFID讀取器切換而發(fā)生。負(fù)功率裕度還可在RFID讀取器切換到被定位成距離RFID標(biāo)簽太遠(yuǎn)(即，超出范圍)的RFID讀取器天線以將足夠的RF功率提供到RFID標(biāo)簽時(shí)發(fā)生。所有這些示例性情況以及其它情況可導(dǎo)致時(shí)間段，在該時(shí)間段期間，RFID標(biāo)簽未從無線RF信號中采集足夠的RF功率來向RFID標(biāo)簽供能，因此致使RFID標(biāo)簽不可操作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]本文中所公開的實(shí)施例包括過量射頻(RF)功率存儲和功率共享RFID標(biāo)簽。本文中還公開了相關(guān)的RFID標(biāo)簽連接系統(tǒng)和方法。在本文中所公開的實(shí)施例中的過量RF功率存儲和功率共享RFID標(biāo)簽以及相關(guān)的RF識別(RFID)標(biāo)簽連接系統(tǒng)和方法允許連接的RFID標(biāo)簽將從過量接收的RF功率導(dǎo)出的過量能量存儲在共享的能量存儲設(shè)備中。以此方式，單獨(dú)的RFID標(biāo)簽或RFID標(biāo)簽連接系統(tǒng)中的一組連接的RFID標(biāo)簽可在目前尚未從RFID讀取器接收到足夠的RF功率時(shí)的短暫時(shí)間段內(nèi)繼續(xù)操作。在RFID標(biāo)簽連接系統(tǒng)中的連接的RFID標(biāo)簽之中共享共享的能量存儲設(shè)備中的從過量接收的RF功率導(dǎo)出的存儲能量可顯著地緩解RF功率中斷的問題。
[0015]就此，在一個(gè)實(shí)施例中，提供RFID標(biāo)簽連接系統(tǒng)。RFID標(biāo)簽連接系統(tǒng)包括第一RFID標(biāo)簽。第一 RFID標(biāo)簽包括:至少一個(gè)第一天線，配置成接收在所接收的第一無線RF信號中的第一 RF功率；第一能量存儲設(shè)備，配置成存儲從過量接收的第一 RF功率導(dǎo)出的過量能量；以及一個(gè)或多個(gè)第一能量共享導(dǎo)體，耦合至第一能量存儲設(shè)備。RFID標(biāo)簽連接系統(tǒng)還包括第二 RFID標(biāo)簽。第二 RFID標(biāo)簽包括:配置成接收在所接收的第二無線RF信號中的第二 RF功率的至少一個(gè)第二天線，以及一個(gè)或多個(gè)第二能量共享導(dǎo)體。當(dāng)?shù)谝?RFID標(biāo)簽的一個(gè)或多個(gè)第一能量共享導(dǎo)體被連接至第二 RFID標(biāo)簽的一個(gè)或多個(gè)第二能量共享導(dǎo)體時(shí)，第一能量存儲設(shè)備形成共享的能量存儲設(shè)備。第一 RFID標(biāo)簽還包括第一功率管理器，配置成在所接收的第一 RF功率超過第一 RFID標(biāo)簽的第一操作閾值功率的情況下將從過量接收的第一 RF功率導(dǎo)出的過量能量存儲在共享的能量存儲設(shè)備中。第二 RFID標(biāo)簽還包括第二功率管理器，配置成在所接收的第二 RF功率超過第二 RFID標(biāo)簽的第二操作閾值功率的情況下將從過量接收的第二 RF功率導(dǎo)出的過量能量存儲在共享的能量存儲設(shè)備中。以此方式，可在連接的RFID標(biāo)簽之間有效地共享RF功率。連接的RFID標(biāo)簽中的一個(gè)或多個(gè)可將過量接收的RF能量存儲在共享的能量存儲設(shè)備中，而另一個(gè)連接的RFID標(biāo)簽或多個(gè)RFID標(biāo)簽可在未接收無線RF信號或接收的無線RF信號中沒有足夠的RF功率足以用于操作時(shí)從共享的能量存儲設(shè)備中獲取RF功率。
[0016]在另一實(shí)施例中，提供了在RFID標(biāo)簽之間共享存儲的過量RF功率存儲的方法。該方法包括接收由第一 RFID標(biāo)簽接收的第一無線RF信號中的第一 RF功率，該第一 RFID標(biāo)簽包括耦合至第一能量存儲設(shè)備的一個(gè)或多個(gè)第一能量共享導(dǎo)體。該方法還包括接收由第二 RFID標(biāo)簽接收的第二無線RF信號中的第二 RF功率，該第二 RFID標(biāo)簽包括一個(gè)或多個(gè)第二能量共享導(dǎo)體。該方法還包括將第一 RFID標(biāo)簽的一個(gè)或多個(gè)第一能量共享導(dǎo)體連接至第二 RFID標(biāo)簽的一個(gè)或多個(gè)第二能量共享導(dǎo)體以形成來自第一能量存儲設(shè)備的共享的能量存儲設(shè)備的至少一部分。該方法還包括:如果所接收的第一 RF功率超過第一 RFID標(biāo)簽的第一操作閾值功率，則將從過量接收的第一 RF功率導(dǎo)出的過量能量存儲在共享的能量存儲設(shè)備中。該方法還包括:如果所接收的第二 RF功率超過第二 RFID標(biāo)簽的第二操作閾值功率，則將從過量接收的第二 RF功率導(dǎo)出的過量能量存儲在共享的能量存儲設(shè)備中。
[0017]本文中所公開的實(shí)施例還包括RFID標(biāo)簽中的過量RF功率存儲以及相關(guān)的方法。RFID標(biāo)簽被配置成在所接收的RF功率滿足或超過RFID標(biāo)簽的操作閾值功率的情況下從無線RF信號中的接收的RF功率中被供能。RFID標(biāo)簽還進(jìn)一步被配置成在所接收的RF功率超過RFID標(biāo)簽的操作閾值功率的情況下將從過量RF功率導(dǎo)出的過量能量存儲在能量存儲設(shè)備中。以此方式，當(dāng)來自RFID標(biāo)簽天線的接收的RF功率未包含足夠的功率以操作RFID標(biāo)簽時(shí)，RFID標(biāo)簽可從由能量存儲設(shè)備中的先前存儲的過量能量所提供的功率中進(jìn)行操作。
[0018]上述方面和特征可提供在標(biāo)簽可讀性和可操作性方面的RFID讀取器和一個(gè)或多個(gè)RFID標(biāo)簽(尤其連接在一起的多個(gè)RFID標(biāo)簽)的改進(jìn)的系統(tǒng)性能。尤其在依靠連續(xù)的標(biāo)簽可操作性(例如，即使對于有限的時(shí)間，諸如存在RFID讀取器)以及其中每當(dāng)RFID標(biāo)簽未被供能且不在操作時(shí)系統(tǒng)降級發(fā)生的應(yīng)用中，期望或可能需要所有RFID標(biāo)簽維持連續(xù)的功率遞送以操作RFID標(biāo)簽。本公開的特征，單獨(dú)地或組合地，可通過允許在某些周期期間的過量采集的讀取器RF功率可作為存儲的能量用于在從來自RFID讀取器的無線RF信號中采集不足的讀取器RF功率的周期期間向相應(yīng)的RFID標(biāo)簽供能來最大化任何給定的RFID標(biāo)簽可維持連續(xù)的操作的概率。
[0019]將在以下詳細(xì)描述中闡述附加的特征和優(yōu)點(diǎn)，這些特征和優(yōu)點(diǎn)部分地對于本領(lǐng)