巧妙的标签激活

摘要

本发明公开了用于激活设备，例如FRID标签，的系统和方法，包括如果一个激活命令与储存在设备中的一个值相匹配，则激活该设备。该激活命令还可以限定该设备将以何种操作模式或状态启动，以及一旦激活，是否执行一个或多个额外的功能。激活命令还可以被动态地分配给设备以增加总体的效率。

说明书

技术领域

本发明涉及射频(RF)标签激活，更具体地，本发明涉及RF标签和其它电子RF设备的功能激活。

背景技术

自动识别(“Auto-ID”)技术用来帮助机器自动识别物体以及获取数据。最早的Auto-ID技术之一是条形码，条形码使用窄条和宽条的交替序列，它们可以由一个光电扫描仪数字化地识别。这项技术被广泛采用，并且几乎全世界都接受统一产品编码(“Uniform Product Code，UPC”)——一种由一个叫作统一编码委员会(Uniform CodeCouncil)的工业联盟所规定的标准的指定。自1973年被正式采用后，如今UPC是出现在几乎所有的产品上的最普遍的符号之一，并且，在各种产品的生产、供应、配给过程中，条形码大大地提高了追踪产品的效率。

然而，条形码仍然需要由操作人员手动查询，通过一个扫描仪逐个扫描每一个加上标签的物品。这是一个视线处理，在扫描速度和可靠性上存在缺陷。此外，UPC条形码仅仅将制造商以及产品的类型信息译成条形码，而没有唯一的产品序列号。一个牛奶盒上的条形码与其它的都一样，使其难以计算产品数量和单独检查产品保质期。

目前，纸盒都用条形码标签标记。这些印制的标签具有超过40个的“标准”设计，可能被错误打印、表面弄污、打错位置、标记错误。在运输过程中，这些印制在物品表面的标签经常破损或丢失。当收到时，托盘通常必须被毁掉，并且每箱都被扫描入一个企业系统。在供应链每个节点的错误率为4一18％，因而产生总共10亿美元存货的可见性问题。只有使用射频识别(“RFID”)，实际商品的物理层才能自动嵌入软件应用，从而提供精确的追踪。

新兴的RFID技术采用射频(“RF”)无线链接和超小嵌入式电脑芯片，以克服这些条形码的局限。RFID技术允许通过这些无线“标签”识别和追踪物理层的对象。其作用类似于条形码，自动与阅读器通信，而无需手动对物件进行视线扫描或分离。RFID将彻底改变零售、制药、军事、以及运输业。

RFID较条形码所具有的优点概括在表1中：

                          表1

             条形码                            RFID

         需要视线以阅读　　   　　　　　识别不需要视觉接触

              只读                           可以读/写

         只有条形码数字                 可在标签中存储信息

       条形码数字是固定的                 信息可以随时更新

仅标记种类级别-没有唯一产品标识符            唯一产品识别

     如果条形码损坏不能读取              可抵御苛刻的环境

           一次性使用                       可重复使用

             成本低                           成本高

            低灵活性                       高灵活性/价值

如图1所示，一RFID系统100包括一标签102，一阅读器104，以及一可选服务器106。所述标签102包括一块IC芯片和一根天线。所述IC芯片包括一数字解码器，用来执行标签102从标签阅读器104接收到的计算机命令。所述IC芯片还包括一电源电路，所述电源电路从RF阅读器获取并调节电力；一用于解码来自所述阅读器信号的检测器；一反向散射调节器，一用于将数据发回所述阅读器的发射机；反碰撞协议电路；以及足够存储其EPC代码的存储器。

通信从阅读器104发出信号以发现标签102开始。当无线电波发现标签102，并且标签102识别并响应阅读器的信号，阅读器104将编入标签102的数据进行解码。然后，信息被传到一服务器106，以进行处理，存储和/或传到另一台计算设备上。通过给各种产品加上标签，可立即自动获知关于物品种类和位置的信息。

很多RFID系统使用反射的或者“反向散射的”射频(RF)波将信息从标签102传输到该阅读器104。由于被动(Class-1和Class-2)标签从阅读器信号获取其全部电力，这些标签仅当处于阅读器104的波束中时才启动。

下面说明自动识别科技中心(Auto ID Center)的EPC可相容标签等级：

Class-1

·身份标签(RF用户可编程，最大范围3m)

·成本最低

Class-2

·记忆标签(8位至128M位可编程，最大范围3m)

·安全性和隐私保护

·成本低

Class-3

·电池标签(256位至64Kb)

·自供电反向散射(内置时钟，具有传感器接口支持)

·100米范围

·成本适中

Class-4

·主动标签

·主动传输(允许标签首先通话操作模式)

·高达30000米范围

·成本较高

在RFID系统中，被动接收器(即，Class-1和Class-2标签)能够从传输的RF中获得足够能量以驱动该设备，不需要电池。当距离过长，系统无法以上述方式驱动设备时，必须使用一个替代的电源。对于这个“替代”系统(也称为主动或半被动)，电池是最普通的电源形式。它极大地增加了阅读范围，以及标签阅读的可靠性，因为标签不需要从阅读器获得电力。Class-3标签仅需来自阅读器的一个10mV的信号，与之相比，运行Class-1需要500mV。Class-3的能耗仅为Class-1的1/2500，使得Class-3标签能在100米，甚至更远的距离运作，而同比Class-1的范围仅大约3米。

早期的范围试验表明：现有的被动式小范围Class-1和Class-2标签常常不足以给托盘和很多类型的箱子加上标签。在与“RF非友好”的材料，例如金属(像汤罐头)，金属箔(像马铃薯片)，或导电液体(像软饮料，洗发水)，一起使用时，这些被动标签具有非常严重的问题。没人能稳定地读取位于一堆箱子(例如仓库和托盘)内部的箱子标签。现存的被动标签也不足以为大型的物体或者快速移动的物体加上标签，这些物体例如卡车，小汽车，集装箱等。

通过加入电池和信号前置放大器来增加范围，Class-3标签解决了这个问题。如果电力消耗管理得好，电池可以持续使用很多年，但是如果电力消耗管理不当，电池仅能维持几天。因为由电池供电的系统将与被动式Class-1标签共存，因此必须注意减少由电池供电的系统的电力消耗。如果一个Class-3设备持续响应“其它”设备的命令，例如多余的Class-1指令，电池电力将很快耗尽。

唤醒码已被用于RFID标签中，以有选择地“唤醒”单个标签而不是其它，从而延长非目标标签的电池寿命，和/或减少从给定的一组标签中返回的信号量。通常，阅读器发送一个唤醒码，而每一个标签仅激活足够确定所发送的代码是否与储存在该标签内存中的代码相匹配的时间。如果代码相匹配，则该标签被完全激活。如果代码不匹配，该标签返回休眠状态或者不对阅读器作进一步响应。

正如前一段所暗示的，仅有两个状态与唤醒码命令有关：激活与不激活。因此，有必要扩展激活命令的使用以及调用其它标签功能的方法。

发明内容

使用了激活性唤醒码的多个变量，不仅为了唤醒标签，也为了便于区分标签，控制标签的初始化状态，和/或提供一些其它功能。在一个实施例中，由一个设备，例如标签的RFID系统中的一个RFID标签和询问器(阅读器)，所执行的一种用于激活一个设备的方法，包括在设备上接听一个激活命令，接收该激活命令，分析该激活命令中的激活码，如果该激活码与存储在所述设备中的多个值中的一个值相匹配，则以第一模式激活该设备，以及如果该激活码与存储在所述设备中的多个值中的另一个值相匹配，则以第二模式激活该设备。

另一个方法包括在设备上接听一个激活命令，接收该激活命令，如果该激活码与存储在所述设备中的多个值中的一个值相匹配，则激活该设备，其中，所述存储值中的至少一个具有一个与其相关的附加设备功能，并且，如果该激活码与所述具有与其相关的附加设备功能的存储值中的一个相匹配，则执行一个附加功能。

还提供了用于激活远程设备的系统和方法。根据一个实施例，由一个设备，例如一个FRID询问器(阅读器)，执行的一种用于激活一个远程设备的方法，包括选择一个用于发送给一个远程设备的激活命令，该激活命令指示所述远程设备将以多种模式中的哪一种被激活；以及向所述远程设备发送该激活命令，以使所述远程设备以一种所述模式被激活。

另一种用于激活远程设备的方法，包括选择一个用于发送到一个远程设备的激活命令，其中如果该激活码与存储在该远程设备的多个值中的一个相匹配，则所述激活命令激活该设备。所述存储值中的至少一个具有一个与其相关的附加设备功能，如果所述激活码与所述具有与其相关的附加设备功能的存储值中的一个相匹配，则执行一个附加功能。所述激活命令被发送至所述远程设备。

一种用于激活选定的远程设备的方法，包括识别多个远程设备的每一个，将一个激活码分配给所述远程设备中的至少一部分，如果所述远程设备接收到一个与分配给它的激活码相匹配的代码，则所述设备被激活，以及与所述远程设备中的一个进行通信，与所述一个远程设备的通信从用于所述一个远程设备的激活码开始。

通过以下详细描述，包括描述本发明的原理的例子以及相应的附图，本发明的其它方面及优点将变得清楚。

附图说明

为更全面地理解本发明的特点与优点，以及优选的应用模式，请结合附图参考以下详细说明。

图1是RFID系统的系统框图。

图2是用于在RFID标签中执行的集成电路芯片的系统框图。

图3A是根据一个实施例的激活命令的示意图。

图3B是根据另一个实施例的激活命令的示意图。

图4是根据一个实施例的激活电路的示意图。

图5是根据一个实施例的镜像变换器的电路图。

图6是根据一个实施例的一个电流反射镜的电路图。

图7是根据图4的实施例的激活电路的天线和包线检波部分的电路图。

图8是根据图4的实施例的自偏压前置放大器的电路图。

图9显示了由激活电路的高通和低通滤波器过滤的信号的带通区域。

图10是根据图4的实施例的激活电路的中断电路的电路图。

图11是根据图4的实施例的激活电路的电压控制振荡器和数据限幅器的电路图。

图12是根据图11的实施例的计时部分的电路图。

图13是根据图11的实施例的数据限幅部分的电路图。

图14是根据图11的实施例的数字至模拟变换器的电路图。

图15A是根据一个实施例的激活命令的示意图。

图15B是根据图4的实施例的激活电路的中断电路的电路图。

图16是根据一个实施例的用于激活一个设备的步骤的流程图。

图17是根据一个实施例的用于激活一个设备的步骤的流程图。

图18是根据一个实施例的用于激活一个选定的远程设备的步骤的流程图。

具体实施方式

下面的描述是目前预期的用于实现本发明的最佳实施方式。该描述的目的是为了阐明本发明的一般原则，而非用于限定这里所要求的创新性的概念。

下面详细说明本发明的系统和方法，其中使用了激活或“唤醒”码的多个变量，不仅仅是为了唤醒标签，还为了区分标签，控制标签的初始化状态，和/或提供一些其它的功能。为此，同在审理中的美国专利申请号为11/007,973，申请日为2004年12月8，主题为“BATTERY ACTIVATION CIRCUIT”的申请在这里引作参考，该专利申请描述的系统和方法用于选择性地激活标签。这里的教导可用来扩展该同在审理中的系统和方法的性能，以及其它已知的和未知的激活系统的性能。

很多类型的设备可以利用此处公开的实施例，这些设备包括但不限于：射频识别(RFID)系统和其它无线设备/系统，起搏器，便携式电子设备，音频设备以及其它电子设备，烟雾探测器等等。为了提供一个背景，以及为了帮助理解本发明的实施例，当前描述的许多内容按照一个RFID系统来表述，例如图1中所示。应当记住的是，这仅作为示例，本发明并不限于RFID系统，正如本领域的技术人员可以理解如何将此处的说明在电子设备中实现为硬件和/或软件。硬件的例子包括：专用集成电路(ASIC)，印制电路，单片电路，可重构硬件，如现场可编程门阵列(FPGA)等。此外，这里公开的方法还可并入计算机程序产品，如包含软件的计算机磁盘。此外，这样的程序是可以下载的，或者通过网络、非易失性存储设备等从一台计算机设备传输至另一台计算机设备。

本发明的实施例优选地以Class-3或更高等级的芯片实现。图2描述了根据在一个RFID标签中实现的说明性实例的Class-3芯片200的电路设计。这个Class-3芯片可形成RFID芯片的核心，其适于许多应用，如识别托盘，纸盒，容器，车辆，或任何检测范围超过2-3米的东西。如图所示，该芯片200包括多个工业标准电路，包括电源产生和调节电路202，数字命令解码器和控制电路204，传感器接口模块206，C1V2接口协议电路208和电源(电池)210。可以添加一个显示器驱动模块212以驱动显示器。

还有一个电池驱动电路214用作激活触发器。该电池驱动电路214在下面将详细描述。简单地说，电池驱动电路214包括一个超低功率、窄带宽前置放大器，其静态耗用电流仅为50nA。该电池驱动电路214还包括一个自同步中断电路，并且使用一个创新的16位用户可编程数字唤醒码。该电池驱动电路214在其休眠状态期间耗电很少，并且受到更好的保护，以免于意外的和恶意的错误唤醒触发的情况，否则会导致Class-3标签电池210过早耗尽。

电池监视器215监视在设备中电源的使用，如名称为“BATTERY　MONITOR”的美国专利申请中所描述，该专利申请的序列号为＿＿＿，于2005年5月6日提交，在这里引作参考。然后收集的信息可用于估算该电池的剩余寿命。

一个前向链接AM解码器216使用简化的锁相回路振荡器，其芯片占用面积极小。优选地，该电路216仅需基准脉冲的一个最小字符串。

优选地，一个背向散射调幅器块218增加该背向散射调幅幅度超过50％。

提供一个纯粹的，Fowler-Nordheim直接隧穿氧化物(direct-tunneling-through-oxide)机构220用以在该EEPROM存储阵列中将该WRITE和ERASE电流降低至低于0.1μA/单元。与任何为日期建立的RFID标签不同，这个即便在执行WRITE和ERASE操作时，也将允许设计的标签在最大范围进行操作。

模块200还结合有一个高度简化，但仍非常高效的安全加密电路222，如在名称为“SECUIRITY SYSTEMAND METHOD”的美国专利申请中所描述的，该申请的申请号为No.10/902，683，2004年7月28日提交，在这里引作参考。

芯片200起作用只需要四个连接垫(图未示)：Vdd端连至电池，接地，加上两个天线可支持多元全向天线。可通过在核心芯片上附加一个工业标准的I2C接口而增加传感器以监视温度，震动，窜改等。

可通过简单地从Class-3芯片核心关闭或去除唤醒模块，前置放大器，和/和IF模块，建立成本极低Class-2安全设备。

此处所描述的电池驱动电路214用于在一个发射器希望通过射频(RF)介质激活或启动一个接收设备的两个设备之间进行通信。本电路系统用于RFID系统，这不仅仅局限于该行业。本公开描述了一个激活电路，其优选的描述和实施例涉及RFID，但并不仅仅局限于该技术。因此，无论何种系统，只要是需要一个实体(如发射器)以向另一个实体(如阅读器)发信号的系统，都可以应用这个构想，不管使用何种介质(如RF、IR、电缆等)。

为了降低电流消耗和增加电源的寿命，使用Class-3(或更高级别)设备的激活。这个“激活”命令包括三部分“命令”。第一部分是时钟同步。第二部分是一个中断。最后一个部分是数字用户激活命令码。这三个部分概念性地创建了激活协议。尽管完全按照这三步处理不是必须的，但这些步骤或方法必须与“其它常规”通讯充分地分开，以便能够解译来自Class-1或Class-3设备的激活命令。该“激活”命令的基本特征是一个：

·时钟加速或同步

·对于开始命令和与“普通”命令显著不同的命令(如在向前通信协议中的计时冲突)之间的同步的一个中断

·用于允许潜在的选择性的或者包括一切的激活的一个激活码。

图3A显示了激活命令信号300的一个优选结构。显示的四个部分为：前置放大器定中心(PreAmp Centering)302，中断(Interrupt)304，同步(Synch)305，和数据采样(Data Sampling)306。

下面进一步详细阐明命令300的电路和每一个相；但是，现在呈现的基本原理只是概要的形式。

当不处于激活状态时，或者在初始的开始点，所有设备将接听用于激活命令的输入信号。期望的是在接听激活序列时消耗非常少的功率。消耗的功率直接与电池寿命(和由此的潜在的设备寿命)相关。当激活命令被接收和处理时，随着完成的激活命令序列的增多，电路的各个部分启动。

首先，前置放大器定中心序列(PreAmp Centering)302被设备接收。该定中心优选地包括多个6KHz50％占空比的波形。同样的，使用6KHz的连续信号是特异性地针对本优选方法，并不代表所有可用的同步方法。这个定中心用来中断这个周期所有随后的命令。通过发送“某一数量”的脉冲，该接收设备(标签)有足够的时间以调整其采样临界点。这使得接收器能够区分逻辑高值和逻辑低值(1和0)。

随后的序列是中断周期(Interrupt)304。其优选地包括一个2KHz50％占空比的波形。通过观测该中断周期，接收器(标签)将实现接收一个形式正确的“激活”命令。

随后的序列是一个同步信号305，其用来同步化一个自适应计时电路(图11)。这里，在设备检测到正确的中断周期304前，计时电路不被激活。然后，该计时电路可使用该定时信号305来设置该周期。这样，振荡器412(图4)不需要持续运行以被正确校准。

然后，设备将转向解码随后接收到的区段，即数字激活码(数据采样)306。

该数字激活码306是基于F2F调制协议的50％占空比的信号(+/-10％)，其允许发射器(阅读器)在Class-3模式下选择其希望激活哪些接收器(标签)对象。该激活码显示为16位，其允许2¹⁶＝65536种可能的密码值。可能的密码的实际值要减去1。数值0000(hex)用于选择所有设备，而与预先编程的激活码无关。

图3B显示了激活命令信号300的另一个优选结构。但是，这个波形要简单得多。例如，不再需要前置放大器定中心和同步部分。请注意，如果需要的话，前置放大器定中心可以存在，如图3B的“模式”所示。该“模式”优选地为全零的串，例如16个零。

与发送各种符号的信号(如图3A中的2，4，5和8KHz)不同，这里仅使用两个符号的信号。在这个例子中，这两个符号是2KHz(逻辑1)和8KHz(逻辑0)。该2KHz的符号也用作中断。

因为仅使用两个符号，该电路可以简单得多。实际上，不需要时钟同步。这也减少了电力消耗。同时，系统运作也得以加强，因为与四个符号相比，两个符号更容易被辨识。一种折衷的方法是，并不是所有0和1的可能的组合都被使用。然而，对于大多数(如果不是全部)潜在的应用，已有的编码组合已够用。

一个额外的优点是，该输入信号可以是异步的。换句话说，通过在上升沿计时，该设备可以读取异步计时数据。因为更短的周期(如8KHz符号)可以立刻被接下来的数据信号跟踪，总体信号就更有时间效率。例如，4个8KHz符号(4个0)与一个2KHz符号(单个1)的周期相同。通过使用数字4到1，就不需要自适应振荡器，从而消除了大量附加电路的需求(否则需要大量附加电路)。这也保持了50％的占空比。

在操作中，信号可以连续的信号流发送。可以发送一个8KHz信号流的重复图形(多个0)或其它选定的串，以允许设备将该信号定中心。

接收设备接听一个中断，在这个例子中是一个逻辑1(如图3B中[1]所示)。一遇到的任何逻辑1，该设备随后就将该输入数据流与存储的激活命令比较。如果接下来的数位序列与该激活命令相匹配，该设备就被激活(如下面所述)。如果在这个序列中的一个数位序列不匹配，则设备重置，寻找下一个逻辑1，并且开始监视在下一个逻辑1之后的数位序列。因此，举例来说，如果第三个数位是1，该设备将意识到这并不是正确的激活命令，将重置，并且将开始再次接听中断。在这个例子中，该设备在第六个数位(该序列中的下一个“1”)后将再次比较收到的密码。然而，该密码不匹配，而该设备将再次重置。所以，因此，在使用本发明时，应小心选择密码，不要引起非预期的激活，非预期激活的情况应当非常少。请注意，密码可以预先确定，通过预先确定和设计，可避免非预期的激活。同样地，上述方法可应用于正确的中断前的数位。

请注意，激活命令300可发送多次以确保密码标签被激活。同样，多个不同的激活命令可连续地发送以激活多个标签。

本领域的技术人员容易理解，以下电路可以根据图3A所描述的信号起作用。当使用如图3B所示信号时，以下设备不需要该设备的特定部分(如，VOC[图11]，时钟部分[图12]，数据限幅器[图13]，DAC[图14])。

图4所示为用来执行激活功能的一种优选方法的系统400的框图。该系统400建立在RFID标签设备的前端。该输入信号由天线402接收并且传递到包线检波器404。该包线检波器404提供带通滤波和放大。该放大阶段406的偏置状态也在该时钟调谐期间设置。放大阶段的前置放大器和增益控制器具有自偏置电路(下面论述)，其允许该电路自我调整信号阈值以解决信号中的任何噪音。

接下来的几个部分集中处理过滤和放大后的信号，并且尝试将输入信息与该激活命令匹配。在中断电路408，输入信息的观测结果与该输入周期相比较，以将该观测到的信号与所需的中断周期相匹配。如果匹配成功，则发送一个中断信号至电压振荡器和数据限幅器部分，提醒它们收到一个数字激活码。在自旋加速周期，该振荡器校准器410用来调谐该VCO(电压控制振荡器)412从一个“预设”值至该激活阶段所需的待定值。该待定值可存储在锁存器中，并且该VCO断电以保存电力。该数据限幅器部分414用来观测该激活命令并且将接收到的值与该标签的存储值进行比较。如果两个值匹配，该标签(设备)被发送一个“唤醒”信号，将该标签带到完全激活状态(电池供电)。

之后的电路使用“电流镜”。在检查电流镜的功能时，其用于限制在操作或逻辑功能中消耗的电流的量。

图5显示了使用电流镜500以创建一个低功率变换器。电流镜是用于在集成电路中调节电流的设备；以保持其恒定而不受负载影响。中间的两个晶体管502、504构成一个典型的变换器。通过在输入中设置逻辑1或高电压，底部晶体管504被置于该激活区域中，并驱使该输出信号变为逻辑0或低电平。如果在该输入信号中设置低电压(逻辑0)，该顶部晶体管502将开启，由此驱使该输出信号变为高电平(逻辑1)。当从启动一个晶体管并关闭另一个转换时，就存在一个问题，两个晶体管同时开启一段时间，这将驱使电流变为零电位。这会导致大漏电，将耗费大量的电池电力。

通过加入电流镜原理，两个附加的晶体管506、508被用来限制穿过该变换器的电流量。

图6根据一个实施例显示了一个典型的电流镜600。由图6可见，晶体管Q₁的接法使其具有稳定的电流；其实际上就像一个正向偏置的二极管，并且电流的大小由该电阻R₁确定。在该电路中使用Q₁而不是普通的二极管非常重要，因为这两个晶体管相匹配，因此该电路的两个支路将具有相似的特性。该第二晶体管Q₂改变自身的阻值大小，从而使该电路的第二支路的总电阻与第一支路中的总电阻相同，而与负载电阻R₂无关。因为每条支路的总电阻相同，并且它们连接相同的电源V_s+，因此每条支路中的电流相同。

R₁阻值的变化将改变通过R₂的电流量。由于R₂可以动态地变化，并且穿过它的电流将保持恒定，该电流镜不仅仅是电流调节器，还可被认为是恒定电流源，这是其在集成电路中的使用方式。

协议的第一部分是该天线和包线检波部分402、404。该电路如图7所示。

这个电路700有多个部分。有趣的是两个来自天线402的项目，其一是载有信息的信号，其二是RF辐射电源。辐射电源被单独处理。然后该信息(信号)由低通滤波器过滤。经过这个部分，该信号被发送至图8中所示的放大和自偏置电路406。

这个电路406的第一部分是一个高通滤波器。其与前一级的低通滤波器一起构成带通滤波器。如图9所示，这个带通区域900约为7KHz，在每侧都具有一个12db/octivate衰减。这个带通滤波器用来滤除大部分的干扰噪音。

这两级放大器的优点是允许输出信号的调谐和自偏置。信号将从图8的左手侧进入并且被该电容电阻(RC)电路过滤。这允许过滤不需要的信号(高通)。然后该信号进入放大运算器模块，这是由于反馈布局允许自偏置。与背景有关的噪音可导致偏置点远离最佳位置。因为该信号是50％占空比的波形(50％高电平及50％低电平)，阈值将向平均值移动，将其自身定中心在所需的偏置点。如果接收到噪音，该电阻器取消某些信号。通过迫使该占空比为50％，该直流(DC)电平将一直逼近两个信号的中点，使其在接收到的信号中将自身定中心，而与噪音的数量或信号的强度无关。并且，尽管不希望的噪音可落入该带通滤波器允许的范围，但噪声将不会表现出50％占空比的波形特性。如果波形不是50％的占空比，该偏置点将最终向适合的数值移动。

如果噪音信号被这样接收，即放大器接收到非常不均衡的、非50％占空比的高电压，该偏置点将移向一个更高的输入电压(对于相反的情况和更低的输入电压，同理)。在这种情况下，即在带通滤波器范围内、具有50％的占空比的“真正”的信号作为前置放大器的输入信号，其可以具有一个不同的电压阈值。通过允许出现多个周期，该50％占空比将调节该偏置点，降低或升高电平以调节该“真正”信号，而不是“噪音”信号(背景，干扰或其它)。该前置放大器的输出应该是输入到下一个部分的1V均方根(RMS)数字。这两个部分是中断电路和激活码电路。

在这一点上，该电路已经帮助调节时钟，并且该阈值已被设置。现在该中断需要被识别。该中断具有一个指定的低周期和一个指定的高周期。如果该低周期和高周期落入该预先指定的范围，该电路将去寻找激活码。

该中断电路408如图10所示。前置放大器406的输出作为数字输入电压从图10中所示的中断电路408的左手侧进入。然后，其通过一个弱反馈锁存器1002，其将保持该数字值直到该输入改变。(镜像逆变器的)下一个部分1004与该中断周期相关的低和高周期时间相匹配。这个中断周期与激活命令报头的第二部分相对应。

每一个并联的等同部分包含两个变换器1006、1008、1010、1012，其通过延迟该中断间隔的高和低周期的周期来进行限制。该电路的上半部捕获或匹配该中断脉冲的低周期，低半部则捕获该脉冲的高周期。该图的两个部分显示出该信号的120μs和2ms的界限。这通过所述匹配的反射变换器1006、1008、1010、1012发生。这些变换器1006、1008、1010、1012的每一个都包含有一个电流镜以限制电流消耗。这些变换器1006、1008、1010、1012的每一个被“调谐”以用于特定的延迟计时。(该电路每一个半部的)一个变换器被调谐为120μs，而另一个则被调谐为2ms。这就允许在这些间隔之间匹配延迟。该中断间隔名义上设为256μs，这是在2m和120μs之间的一个周期计时；其脉冲间隔为256μs，公差为-135μs至+1.74ms。

该镜像变换器1006、1008、1010、1012类似于图5所示的变换器。然而，为了实现所需的长时间的延迟计时(例如，2ms)，须提供多个唯一的特征。晶体管(图5的502)P侧的通道的宽度降为最小值(例如，0.6μm)。P侧晶体管的通道长度被延长(例如，20μm)以进一步降低通过那里的电流。因为长的通道长度增加了阈值，所以更加减缓了电流，使其更难以启动该晶体管。另外，该晶体管由于其尺寸而更具电容性(capacitive)，更进一步减缓了信号。为了进一步扩展计时延迟，增加了镜像晶体管(图5的506和508)，它们由镜像电压驱动。该镜像晶体管还是不对称的，该P侧镜像晶体管具有类似于该P侧晶体管的通道尺寸。然而，该P侧镜像晶体管设为仅高于该阈值10mV。请注意，该N侧镜像晶体管(图5的508)是可选的，由于该N侧晶体管(图5的504)是全尺寸器件，因此切换快速。

因为镜像变换器作为计时电路工作，它们具有非常大的电容，因此信号较长时间处于断层区域内，即，跳跃非常缓慢。为了锐化现在有限制的或经过滤的信号的边沿，每个变换器1006、1008在上半部的输出进入异或(XOR)门1014，并且然后经过多级变换器以到达通行门1018。每一“级”将该信号边沿多锐化一点，放大并处理该信号以提供具有快速转换时间的信号。注意，M是指镜像变换器，而F是指快速镜像变换器。

相同的处理对于在图中下半部的高周期是正确的。该高周期边界然后再次通过一个异或门1016，经过多个变换器并到达通行门1020。该上部和下部通行门1018、1020都用作锁存器。一个差别是该上部路径具有一个额外的通行门1022，以允许一个移位寄存器实现同步计时和调整。由于低电平出现时间先于高电平出现时间半个时钟周期，该低有效信号必须保持这个额外的时间以与该高周期有效信号对准。该异或门1014、1016用于选择该中断协议的活性部分。由于有效周期的计时落入120μs至2ms的时间段内，该镜像变换器1006、1008的输出将激活该异或门1014的输出，使其为真。这个信号依次以正确的极性被通行门1018捕获，该通行门1018被用作一个用于同步的锁存器。如果该中断协议的序列是“有效”，那么逻辑(如，NAND)门1024的输出将为低电平，以此发出信号指示一个中断输出已经发生。该逻辑门1024具有五个输入端：四个来自该镜像变换器1006、1008、1010、1012的输出端，和一个来自反馈锁存器1002的输出端。

然后这个中断输出信号被传到图11中所示的中断数据块1100，即图4中所示的激活电路400的另一半。这个部分包括四个单独的数据块；一个自由运行时钟1102，一个电压控制时钟412，一个数据限幅和对比数据块414，以及一个6比特的数字—模拟变换器1104。

该时钟电路1200的电路图在图12中示出。图12分为两部分：第一部分为电压控制块412，第二部分为自由运行时钟块1102。其由三个晶体管组成，组合起来以构成一个振荡器构造。由于该构造的特性，其将提供一个自由振荡基准，该基准被发送至该中断电路。图12的第二部分为电压控制块412。该电路有三个基本输入；第一个是基准电压，第二个是复位，最后一个是自修正自偏置时钟输入，其与该输入数据结合，以使时钟边沿与输入的信号对齐。

该频率控制输入来自该数字—模拟变换器1104并用于调节该电压控制时钟部分412。通过升高或降低与这个信号有关的电压，该振荡器的速度被改变。这个调节影响该镜像变换器1202、1204以加快或减慢振荡速度。然后这个输出被用作该数据限幅部分的基准。因为还需要调整时钟周期以正确地与该输入数据信号对齐，一个自修正自偏置输入也被用于调节该时钟边沿。如果在该输入上设置逻辑0，其启动该上部晶体管并且关闭该下部晶体管(输入至该镜像变换器)。然后将在该时钟基准输出上设置逻辑1。因此，反之亦然；设在这个输入上的逻辑1将关闭上部晶体管并且启动下部晶体管。这将在该时钟基准输入上维持逻辑0。最后的输入是该中断输入，其用于复位该时钟电路，停止该振荡器，从而节约电力。与使用来自该自修正自偏置输入的逻辑1的方式大致相同，该中断/复位输入同样为真。这个构造的优点是：振荡器仅需在校准间隔期间内运行。

最终，使用一个通行门以调节该中断/复位值(为同领域技术人员所熟知，故图未示)。这个通行门的作用是从该自修正输入或该电压控制时钟输入中选择，这个通行门的输出作为选取的时钟进入该数据限幅部分。

图13显示了自适应数据限幅部分414。这个部分414解码该输入数据流并确定该输入F2F数据编码是否与该内部预编程激活码的值相匹配。数据输入来自该放大和带通滤波分级数据块并到达该通行门1302。通过该通行门1302(由该电压控制振荡器计时)，该数据锁存在一个弱反馈锁存器1304中。每当数据输入连同时钟边沿变换时，计数器1306计时。这个计数器1306用来为16位的EEPROM 1308确定地址。该计数器1306由该协议中断部分的接收而复位。在该中断后，该计数器1306开始确定随后的EEPROM的位置。这些EEPROM位置保持这个设备的“激活码”。在每个时钟间隔，都进行输入数据输入值与激活码的存储值之间的比较。如果不匹配，该异或门1310将在该16位的累加寄存器1312设置一数据段。这将反过来使该唤醒信号免于维持。如果匹配，则该16位的累加寄存器1312没有数据段设置，并且将维持其匹配的信号。然后，这进一步由该计数器到达其计数值最末尾数(全1)来认证。一旦检测到该值，则当该值出现时，将确定匹配完成信号。该匹配完全信号认证了匹配或全零或门1314的输出。如果该或门1314被确定，则该唤醒的输出也将被确定。两个值可引起一个唤醒；一个储存的激活码或一个特定密码(如，全零)的匹配。该全零值用来尝试匹配来自任何阅读器的激活码。例如，该全零值可指令标签响应所有的阅读器，由此可使标签在各种环境下具有互通性。

请注意，特定的激活码可以是某一序列的而不是全零，如全1，或1和0的第二序列。可能需要额外的逻辑和/或存储器以识别和/或匹配这些其它值。

最后的部分是数字—模拟变换器1104，如图14所示。这个部分1104的基本操作是优化该电压控制时钟412。这是由VCO 412的初始启动操作完成的，通过使用存储在ROM 1402中的一个固定的“调谐”值。该值名义上设为24，其将选取该选定重量或大小的晶体管以向该VCO 412提供一个固定的电压。通过调整活动晶体管，电压输出被改变，升高或者降低。这个改变由6位的计数器1404完成。在激活调谐周期中，VCO 412的速度可通过启动或关闭不同组合的晶体管而提高或降低。

该计数器的时钟来自该VCO 412，且该计数器的复位来自该滤波及放大级406中的预算放大器输出。调谐发生在激活命令的初始化阶段。由图3，我们发现该激活命令的第一部分是一个6KHz调谐周期。正是该调谐周期用于调节在计数器1404中使用的值，以及被启动的晶体管的值和数量。这反过来将调节“频率控制”信号的值。

图15A-B描述了中断电路408和一个示意性中断命令信号1500的优选实施例。这个中断电路408检测一个类似于图3B所示的激活命令信号1500。然而，在这个电路408中，存在四个(或更多)数据通路被用来检测输入信号中的“中断簇”1502，其中中断簇是电路识别为中断的一系列符号。这里，中断簇为数据1-1。并且，一旦检测到正确的中断簇，电路将对比随后接收到的激活命令1504，并且将其与存储在该设备中的一个值进行比较。

关于图10B中所示的激活命令信号1500，优选的是该信号1500的激活命令部分1504，它不包含任何两个连续的1的序列。在一个16位的密码1504中，可能有一百万种组合。在一个32位的密码1504中，大约有40亿种可能的组合。

该电路的第一部分是一个时隙检测电路1505，其检测该中断簇。数据通路A检测该中断簇的第一上升沿1506。在该延迟时间(250μs或1ms)之后的“r”表示该镜像变换器1508，1510响应该上升沿1506。

第一镜像变换器1508缓慢地响应第一个上升沿，如在256μs内。第二变换器甚至用更长时间响应，如1ms。这两个动作一起产生一个负脉冲1512(由该变换器产生)响应该正的时钟沿1506。该脉冲降低且持续250μs至1ms。一旦开始采样，信息类似一个穿过剩余逻辑的移位寄存器被计时。在这个实施例中，数据通过多个逻辑，一个锁存器，如，第一启动门1514下降至500μs以捕获一个逻辑1。然后，该信号通过额外的锁存器，变换器和寄存器以最终到达逻辑和门。在数据通路A中的其它锁存器类似于该第一锁存器1514响应，除了那些带有“ê”、在下降沿捕获数据的锁存器。

数据通路B所起的作用基本上与数据通路A相同，除了镜像变换器响应第一下降沿1516，如在延迟时间后的“f”所表示的。另一个不同是数据通路B具有更少的逻辑元件，因为其响应的边沿1516在时间上更迟。

对于数据通路C和D是同样的道理。最终的结果是各个数据通路的信号同时到达中断门1518(和门)。

如果中断簇是正确的，所有进入中断门1518的输入为1，包括沿线1520的输入(由上升沿1522得到)。当所有1输入该中断门1518时，中断门1518输出一个脉冲，启动一个5位的计数器1524并设置一个锁存器1526。

现在电路408知道使用一个周期探测器电路1530寻找一个32位的激活码1504以及一个对比电路1532，该激活码1504复位在时钟上升沿的计时，该对比电路1532将激活命令与一个预存值进行比较。

周期探测器电路1530只关注符号的长度(例如，上升沿对上升沿或下降沿对下降沿)。因此，具有合适的占空比并不很重要。随着该输入信号在上升沿由低到高，其通过第一变换器1534和第二变换器1538，同时打开第一和第三锁存器1536、1552。然后该信号进入一个与P器件1544耦合的延迟电路1542。该延迟电路1542在一个预定的时间后输出一个脉冲，如250μs，其激活晶体管1546，并允许存储在电容1540中的数据转到第二锁存器1548。该第二锁存器1548在下降沿打开，允许该信号到达异或门1550，在那里与存储的激活命令进行对比。

现在转到对比电路，当从和门1518接收到一个中断信号时，计数器1524开始计数。存储器1554存储一个预定的激活码。该激活码在计数器1524的控制下从存储器1554输送到异或门1550。因为计数器1524和第三锁存器1552具有相同的时钟信号，该异或门可以将对比存储的密码序列与正确计时的输入数据序列进行比较。如果输入码与存储的密码匹配，则第二和门1560输出一个激活脉冲，指示标签激活。

同样的，如上所述，如果中断相匹配且随后的激活命令序列为连续的0，该电路也能激活标签。

如上所述，在一些情况下，标签可能必须检测多个密码，如公共激活码，秘密激活码，用于特定等级的标签或物品的密码，以及标签专用码。例如，还可以使用一个分层结构，在一个仓库内一个码激活所有的标签，另一个密码激活清洗供给标签(cleaningsupply tag)，第三个密码是每个标签特有的。本领域的技术人员可以理解，当使用多个密码时，许多选项对于设计者和用户是可用的。

为了激活多个密码，电路的激活命令对比部分1532的一部分可被重复(使用存储在存储器中的其它密码)，这是本领域的技术人员容易理解的。

还应注意，电路408是自同步的。线路1520向计数器1524提供计时信号，该计时器1524使用输入电压作为计时信号。

因此，图10和15中所示的电路408都是自同步电路(因为没有时钟)。所以，现已展示了两种如何在没有时钟信号存在的情况下检测中断方法。本领域的技术人员可以理解其它电路设计也可以使用以实现各种实施例。

在下面的实施例中，术语“激活命令”可以是上述的激活命令，可以仅仅是一个激活码，或包括激活码的任何命令。还应注意，下面的实施例也可以使用带有数字码的其它命令来实现，无需局限于激活码。

所以，接收和处理激活码的相同的电路也可以用来处理标签的唤醒操作。然后电路将基于接收到的特定的激活码而提供适当的信号或指令。本领域的技术人员容易理解，其它类型的电路也可以使用。

一个32位的激活码允许大约40亿个不同的密码，所以可在一个给定的系统中执行的激活码的数量实际上是无限的。所以，可以产生并使用激活码的多种变码，并不仅仅是唤醒标签，也可用来使标签唯一化和控制标签的初始状态。多个例子如下。

图16是用于激活一个设备的步骤1600的流程图，由设备(例如标签的RFID系统中的一个RFID标签)和一个询问器(阅读器)所执行。在操作1602，设备接听由询问器(如阅读器)选取并发送的激活命令。同样的，该设备优选地处于一个低功耗模式，仅足以运行电路以识别一个指令是否为潜在的激活命令。在操作1604，激活命令被接收，在判断步骤1606进行分析，以确定该激活命令中的激活码是否与一个存储值相匹配。如果否，则在操作1608，标签保持在其休眠状态，继续周期性地或持续地监视另一个激活命令。如果该激活码与存储在设备中的一个特定值相匹配，则在操作1610，该设备以第一模式激活。如果该激活码与存储在设备中的另一个值相匹配，则在操作1612，该设备以第二模式激活。

这些模式可确定设备的初始化状态，用于如在不同监控环境中的优化操作之类。不同国家指定用于RFID的不同的频带。所以，为了制造“世界”标签，或至少能在两个或更多个国家使用的标签，标签的频率容量必须足够大以包含该标签可能遇到的所有各种RF频段。然而，因为标签本质上是调幅(AM)接收器，所以具有宽频带的标签将接收到除该载波外的很多欺诈信号。一个已经确认的问题的例子是，在一些地方已经发现，具有宽频接收范围的标签会收到本地电视广播信号，因为该电视信号的水平扫描率与标签的数据传输率相近的缘故。

为了解决这个问题，可以使用独立的激活码以初始化RFID标签并为在不同监控环境，如美国，欧洲，日本等，中的操作优化其性能，每一个管辖地为RFID指定不同的频带。在这种情况下，可为每一个地方优化RF输入滤波器或天线的谐振点。激活命令不仅可以告知标签激活，还可以告知其将滤波器设为欧洲频带或日本频带。

当然，如果滤波器没有被优化，激活命令可以绕过滤波器。这通常是可接受的，因为如果询问器没有接收到来自设备的响应，其可以再次发送激活命令，并且因为较长的32位数字激活码可以防止该标签将噪音误解为真实信号。例如，如果一个标签支持10个有效激活码，那么其将噪音误认为有效激活命令的机会仅有40亿分之10，或者说0.0000025％。同样，在一个优选实施例中，激活命令以标签上的窄带调制滤波器在低频发送，进一步降低了噪音灵敏度，并且该激活命令的优化部分定义了设备该如何接收和处理输入信号，以及在随后的高频通信中该如何与阅读器进行通信。

在其它实施例中，通过使用某些激活码以普通操作唤醒一个标签，以及使用其它激活码以加密模式唤醒标签(其中标签可免于向阅读器反向散射识别信息)，可以提高安全性和保密性。因此，可(由用户或程序)指令阅读器选择“激活公共”命令或“激活加密”命令。该激活公共命令可用来初始化普通通信。而另一方面，该激活加密命令可触发标签单独执行。例如，标签可以接听但不响应，可以在安全协议下以安全模式初始化，可以仅传输选定的信息等。标签还可以用一个随机数响应，其仅表明该标签接收到信息而不公开任何关于该标签的信息。

图17显示了用于激活一个设备的另一个步骤1700的流程图，由设备(例如标签的RFID系统中的一个RFID标签)和一个询问器(阅读器)所执行。在这种情况下，标签存储“激活”值，该激活值的至少有一部分具有与它/它们相关的额外设备功能(该额外的功能是激活该设备以外的功能)。在操作1702，设备接听一个由询问器发送的激活命令。在操作1704接收到激活命令后，如果该激活码与存储在该设备的“激活”值中的一个相匹配，则该激活电路在操作1706唤醒该设备。在操作1708，如果该激活码与具有与之相关的额外设备功能的存储值之一相匹配，则该设备执行一个额外的功能。

举例而言，这个步骤1700是上面讨论的加密和开放操作模式的一个变异。这里，如果该激活命令与特定的存储值相匹配，这不仅将导致该标签醒来，并且还执行一个安全协议，如为随后的通信加密，生成一个随机数而不是反向散射识别信息等。在图2所示的实施例中，加密电路222可以被激活。

在上面的地理位置特异性模式优化处理的一个变异中，该激活命令可以包括一个有效载荷部分，例如该激活命令或密码的最后4位，这样标签可与在其存储器中的查找表对比，并且从该表的匹配入口检索到对于那个地理位置的最佳频率范围。

应用的另一个例子包括向标签发送一个激活命令，其中该激活命令指示该标签应当返回电池的使用信息，如，来自图2所示的电池监视支路电路215。在又一个实施例中，该激活命令指令标签初始化一个传感器。请注意，在这些例子，以及任何其它实施例中，不需要激活整个标签，仅激活该标签上需要向该询问器提供所需回复或者执行所需功能的部分。

图18是根据一个实施例用于激活选定的远程设备的步骤1800的流程图。在操作1802中，使用防冲突协议，通过使阅读器最初询问和识别其范围内的全部标签，可以显著降低功率消耗并延长电池寿命。然而，在操作1804，阅读器将随后为其范围内的每一个标签分配一个唯一的激活码，这样随后与标签的相互作用(操作1806)可绕过区分命令序列并且在一段时间内仅与一个标签直接通信。

可使用图18中的步骤1800的情形的一个例子是利用一个巧妙的货架标签，这样在将来某一天，可能在杂货店或零售店中被发现。在一个典型的现有系统中，为了升级标签信息，阅读器将激活全部标签，比方说同时激活30,000标签，然后使用防冲突协议对标签进行逐个分类。其间，全部30,000个标签处于开启状态以等待它们的命令，并且消耗电力。这是非常低效的。

根据一个实施例的解决方案是执行一次全体激活，激活仓库中的所有标签。然后给特定的标签分配一个激活码，跟踪在列表或数据库中具体哪一个码分配到了哪一个标签。下一次，当阅读器希望与某一个特别标记的标签进行通信的时候，该阅读器仅发送最新分配的激活码。而其它标签则不响应这个临时数据(激活码)。所以现在该激活命令作为一个区别命令，除非该阅读器不必再执行该标准区分和防冲突协议。事实上，该阅读器可使用激活码本身直接进行区分。这样，通过根据等级排序可实现降低总体的功率消耗。此外，响应时间快很多，因为对每一个标签进行分类的需求被极大地降低或者完全消除。

图18的步骤800的一个变异在物理存储的情况下也是有用的，优选地，其中物体的进入和移动很少发生，允许阅读器随意获取仓库中物品的库存清单。当一个新的物品加入到该储存区域时，阅读器可以对所有标签再次分类，并随后给该范围内的所有标签分配唯一的激活码。或者，该阅读器可激活所有标签，区分那些早已分配了唯一密码的标签，并指令它们休眠，然后给那些仍然响应的标签分配新的密码。

虽然以上列举了各种实施例，应当理解，它们只是作为示例而非用于限定本发明。因此，优选实施例的范围并不受上述任何实施例的示例所限制，本发明要求保护范围由所附的权利要求及其等效物界定。