通過在不同頻率和功率水平分析復反射反向散射來檢測加載uhf rfid標簽的材料的性質(zhì)的制作方法
【專利摘要】用于檢測接近UHF標簽的材料性質(zhì)的RFID裝置。RFID裝置包括微芯片、可操作地連接于微芯片的天線和可操作地連接于微芯片和天線的阻抗變換部分。改變RFID裝置至少一個組件的電特性在閱讀器裝置處導致復反射信號，其代表接近RFID裝置的材料的檢測狀態(tài)。
【專利說明】通過在不同頻率和功率水平分析復反射反向散射來檢測加載UHF RF ID標簽的材料的性質(zhì)
[0001]相關(guān)申請的交叉參考
[0002]本申請要求2011年I月18日提交的美國專利申請第13/008，054號的優(yōu)先權(quán)，其在此通過引用而全部并入。
[0003]發(fā)明的【技術(shù)領(lǐng)域】
[0004]本發(fā)明的實施方式一般涉及射頻識別(RFID)標簽，具體地，涉及超高頻(UHF)RFID標簽和閱讀器之間的通信，以評估接近標簽天線的材料的狀態(tài)。
[0005]發(fā)明背景
[0006]自動識別是應用于許多技術(shù)——用于幫助儀器識別目標——的廣義術(shù)語。自動識別常常與自動數(shù)據(jù)捕獲結(jié)合。因此，希望識別物品的公司能夠捕獲關(guān)于該物品的信息，以將捕獲的信息存儲于計算機中，并針對各種有用目的從計算機選擇性地檢索信息，這些均花費最小的人類勞動。
[0007]—種類型的自動識別技術(shù)是射頻識別(RFID)。射頻識別是利用無線電波自動識別目標的技術(shù)的一般術(shù)語。存在利用RFID識別目標的若干常規(guī)方法，其中最常見的是將識別產(chǎn)品的序列號(以及其它信息，如果期望)存儲在與天線連接的微芯片上。芯片和天線ー起限定RFID應答器電路。天線使得具有收發(fā)器的遠程閱讀器能夠與芯片通信，并使得芯片能夠?qū)⒆R別信息傳輸回閱讀器——當其被閱讀器致動如此做吋。閱讀器將從RFID標簽返回的無線電波轉(zhuǎn)換成然后可被計算機利用的形式。
[0008]RFID標簽被分成三種不同的類型:有源的、半有源的和無源的。有源和半有源標簽包括電池，以為微芯片提供動力。而無源標簽被遠程提供動力，有源標簽傳播其信息。無源標簽是最頻繁使用的，因為它們生產(chǎn)成本低并易于應用。低頻RFID系統(tǒng)(125-148kHz)和高頻RFID系統(tǒng)(13.56MHz)具有多達I米的短傳輸范圍。超高頻(UHF)RFID系統(tǒng)(902-928MHZ)可覆蓋多至10米的范圍。微波頻率RFID系統(tǒng)(2.45GHz)覆蓋多至30米的傳輸范圍。
[0009]傳統(tǒng)上，RFID標簽多年來已被用于無線追蹤貨物和鍵鎖系統(tǒng)。最近，已經(jīng)研究了RFID技術(shù)的新應用，包括將RFID標簽用作氣相和液相環(huán)境中的傳感器。當檢測到信號吋，傳感器產(chǎn)生可測量的輸出——通常是與信號有關(guān)的電壓或電流。傳感器應用的范圍為從濕度檢測或溫度檢測到食品監(jiān)測。
[0010]發(fā)明概述
[0011]以下描述的本發(fā)明實施方式不意圖是窮盡性的或?qū)⒈景l(fā)明限制為下面詳細描述中所公開的精確形式。相反，實施方式被選擇和描述，以便本領(lǐng)域的其它技術(shù)人員可以明白和理解本發(fā)明的原理和實踐。
[0012]公開的實施方式解答了已知天線特性是如何被材料諸如氣體、液體或生物劑，或者被物理參數(shù)，諸如熱、壓カ、力或輻射改變的。為了在噪音存在的情況下這樣做和解決不確定性(ambiguity)和干擾因子的影響，操作標簽的方面并測量結(jié)果。具體地，芯片阻抗可通過如下設(shè)置成已知狀態(tài):使芯片阻抗達到其運行閾，但是，然后通過應用閾值以上的功率以可控方式改變芯片阻抗，產(chǎn)生天線阻抗的不同“視圖(views)”，其被轉(zhuǎn)化為至標簽閱讀器系統(tǒng)的混合相位和幅度調(diào)制反向散射。通過以頻率擴展對其進行實施，可實現(xiàn)對參數(shù)的精確檢測和對干擾的良好抑制。
[0013]在本發(fā)明的實施方式中，提供RFID裝置，用于檢測接近UHF標簽的材料的性質(zhì)。RFID裝置包括微芯片、可操作地連接于微芯片的天線和可操作地連接于微芯片和天線的阻抗變換部分。改變RFID裝置的至少ー個組件(component)的電特性在閱讀器裝置處導致復反射信號，其代表接近RFID裝置的材料的檢測狀態(tài)。
[0014]在本發(fā)明的實施方式中，提供RFID裝置，用于檢測接近UHF標簽的材料的性質(zhì)。RFID裝置包括微芯片和可操作地連接于微芯片的組合結(jié)構(gòu)，其包括天線部分和導體環(huán)，其中導體環(huán)用作阻抗變換部分。加入到結(jié)構(gòu)中的環(huán)境敏感材料響應來自RFID閱讀器的信號引起組合結(jié)構(gòu)的電特性變化，導致在所述閱讀器處接收復反射信號，其代表材料的檢測狀態(tài)。
[0015]通過以下詳細描述，本發(fā)明的其它特征和優(yōu)勢對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言將變得明顯。然而，應該理解，對各個實施方式和具體實施例的詳細描述——同時指出本發(fā)明的優(yōu)選和其它實施方式——是以示例性而非限制性的方式給出的?？稍诒景l(fā)明范圍內(nèi)進行許多變化和修改而不背離其精神，并且，本發(fā)明包括所有這樣的修改。
附圖簡介
[0016]通過下面結(jié)合附圖對實施方式的詳細描述，本發(fā)明實施方式的這些和其它優(yōu)勢和方面將變得明顯和更易于理解，所述附圖如下。
[0017]圖1圖解根據(jù)示例性實施方式的RFID標簽的構(gòu)造方塊圖。
[0018]圖2圖解根據(jù)示例性實施方式通過分析物或干擾材料濃度改變RFID天線阻杭。
[0019]圖3圖解示例性實施方式，其中變換部分是材料存在的函數(shù)。
[0020]圖4圖解示例性實施方式，其中天線和變換部分均依賴于分析物或干擾物
I,mterferer;濃度。
[0021]圖5圖解并入圖1元件的RFID標簽的基本結(jié)構(gòu)的示例性實施方式。
[0022]圖6圖解根據(jù)示例性實施方式的檢測，其中RFID標簽置于材料上。
[0023]圖7圖解根據(jù)示例性實施方式的利用施加于天線特定區(qū)域的材料進行的檢測。
[0024]圖8圖解根據(jù)示例性實施方式檢測施加于天線和變換器部分上的材料。
[0025]圖9圖解根據(jù)示例性實施方式的天線和變換器的可選區(qū)域中兩種不同檢測材料的應用。
[0026]圖10圖解根據(jù)示例性實施方式的RFID閱讀器系統(tǒng)的方塊圖。
[0027]圖11圖解根據(jù)示例性實施方式的天線阻抗對Zt和Zk的頻率和復共軛的圖。
[0028]圖12圖解根據(jù)示例性實施方式的RFID標簽，其對引起H2S排放的細菌腐爛敏感。
[0029]圖13圖解根據(jù)示例性實施方式的標簽，其對極性液體諸如水敏感。
[0030]圖14圖解根據(jù)示例性實施方式的組合結(jié)構(gòu)。
[0031]詳細描述
[0032]提供以下描述，作為對本發(fā)明實施方式——包括最佳的、當前已知的實施方式——的可能教導。相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員將會認識到，可對所述實施方式進行許多改變同時仍獲得所公開實施方式的有益結(jié)果。還明顯的是，所述實施方式的ー些期望益處可通過選擇所公開實施方式的ー些特征而不利用其它特征來獲得。因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認識到，對所述實施方式的許多修改和修正是可能的，并且，在某些情況下，這些修改和修正甚至是期望的。因此，提供以下描述，以說明本發(fā)明的原理，而不是限制本發(fā)明，因為本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求書進行限定。
[0033]使諧振器，諸如LC電路、石英晶體和表面聲波(SAW)裝置加載以這樣的材料是已知的技術(shù):所述材料響應檢測的材料或狀態(tài)而改變電或機械特性，從而改變諧振器性質(zhì)。施加于換能器，該技術(shù)依賴于這些裝置相對高的Q值，以使結(jié)果的分析簡單。Q因子或值是諧振電路在其諧振頻率下電壓和電流上升的度量。
[0034]不同于以較低頻率運行的裝置，UHF RFID裝置通常不作為簡單的諧振器運行。如果它們作為簡單的諧振器運行——在915MHz下利用簡單的并行模型，其中Cp=IpF和Rp=IOOOohms,則Q值可以是5.75，這使得精確檢測變得困難。
[0035]本文公開的實施方式利用UHF RFID標簽和閱讀器之間的通信特性來評估接近天線的材料的狀態(tài)。UHF RFID標簽的ー種通信協(xié)議是EPCglobal第I類第2代協(xié)議標準(EPCglobal ClasslGeneration2protocol standard)。EPCglobal 協(xié)議假定標簽攜帶卩隹一的識別符，其被稱為電子產(chǎn)品代碼(EPC)。
[0036]由于UHF RFID標簽，設(shè)計是以下參數(shù)之間更復雜的關(guān)系:
[0037]處于接收狀態(tài)的RFID芯片復合輸入阻抗:RK-jXK
[0038]處于反射/調(diào)制器接通狀態(tài)的RFID芯片復合輸入阻抗:RT_jXT
[0039]天線阻抗:RA+jXA
[0040]在UHF標簽設(shè)計中，設(shè)計工程師通常試圖在限定的頻段內(nèi)得到天線和芯片之間的最大功率傳遞。最佳狀態(tài)被稱為共輒匹配，其中Ra和も相等以及jXA和jXT相等并具有相對的符號。
[0041]對于適于充當傳感器的UHF裝置，天線阻抗此刻在一定程度上是被分析狀態(tài)諸如氣體、液體或生物材料的存在的函數(shù)。公開的實施方式涉及檢測事件天線特性阻抗的變化如何可以通過RFID閱讀器被遙測并與RFID嵌體(inlay)周圍的環(huán)境作用區(qū)分開。RFID嵌體包括天線和微芯片，并且通常被提供在襯底或載體上。嵌體被提供給轉(zhuǎn)換器，其中其被插入到標記或標簽中。
[0042]檢測所需要的狀態(tài)不同于正常RFID運行所需要的狀態(tài)。它以影響產(chǎn)生反向散射信號的調(diào)節(jié)過程的方式處理變換的芯片阻抗和天線阻抗——其在一定程度上是分析物濃度的函數(shù)。通過將芯片阻抗設(shè)置為處于閾值的已知狀態(tài)和改變該阻抗和頻率，可通過遠程閱讀器系統(tǒng)對加載天線的材料特性進行測量。通過觀察從標簽到閱讀器的反向散射信號如何被修改，尤其是相位調(diào)制和幅度調(diào)制分量(components)如何相互作用來確定狀態(tài)。
[0043]RFID嵌體和閱讀器之間的通信通常涉及RF信號幅度調(diào)制形式的數(shù)據(jù)下行鏈路諸如命令消息和通過將其阻抗從其接收狀態(tài)改變到其傳輸狀態(tài)而使數(shù)據(jù)發(fā)回，反射調(diào)調(diào)制信號的標簽。
[0044]調(diào)制信號是兩種形式調(diào)制——幅度調(diào)制和相位調(diào)制——的混合。這些分量的大小(magnitude)和特性由天線、處于接收狀態(tài)的芯片和處于傳輸狀態(tài)的芯片之間的復反射系數(shù)確定，并可通過閱讀器進行分析。如上所述，芯片阻抗也是功率和頻率的函數(shù)；因此，對于針對頻率給定的天線阻抗，通過在標簽處改變讀取頻率和功率以及在閱讀器處測量返回的復反射信號，可評價天線阻抗，并可推導檢測的值或狀態(tài)。
[0045]RFID標簽的基本構(gòu)造示于圖1中。在特定的入射RF功率下，RFID芯片12具有兩種阻抗狀態(tài):接收狀態(tài)Zk和傳輸狀I(lǐng)zt。對于UHF RFID芯片，輸入阻抗的實部(real part)往往是高的，在IOOOohms級上,而普通天線阻抗諸如偶極子是相對低的,在70ohms級上。已知在這些元件之間包括阻抗變換部分14，盡管本領(lǐng)域的技術(shù)人員會理解，在ー些設(shè)計中對于一部分作為變換器14和另ー個部分作為天線16的限定是任意的，因為它們是共同結(jié)構(gòu)的部分，并且變換和天線功能可被認為分布于結(jié)構(gòu)上。為了能夠清楚地描述實施方式，限定了標稱相互作用平面18，其中天線16和變換的芯片阻抗相互作用以控制完整的RFID標簽10如何響應。
[0046]RFID芯片12和天線16的變換的兩種狀態(tài)復阻抗在標稱平面18處相互作用。當變換的RFID芯片接收阻抗Zkt并且天線阻抗Za是彼此的復共軛吋，不存在反射能量；即，通過天線16接收的所有功率減去由電阻和其它因素引起的損失通過變換器14被傳遞到RFID芯片12，這可能也會有損失。對于在不存在干擾環(huán)境情況下以単一頻率運行的給定RFID標簽10，這將給出最佳范圍。然而，在實際中，為了允許環(huán)境因子的更大的帶寬和公差，Za通常不被設(shè)置為Zkt的確切復共軛，以便存在一定量的反射。當RFID芯片12將其阻抗改為Zt并且Ztt被賦予天線Za吋，較大程度的反射是正常的。當Zkt處于或接近Za的復共軛并且Ztt是相對高的失配時，可將反向散射信號主要看作幅度調(diào)制。
[0047]圖2以方塊圖形式圖解天線阻抗可以被如何修改并與變換的芯片阻抗相互作用。由于接近于具有復介電常數(shù)——其響應ー個或多個環(huán)境因子而變化——的材料(例如，分析物)，天線阻抗Za改變，因而，其與Zkt和Ztt的相互作用也被改變。具體地，通過設(shè)計，Za不再是Zkt或Zt的復共軛，因此，在兩種狀態(tài)中均存在反射。該反射是復合的，即，其具有常常表示為反射系數(shù)的幅度，其中，系數(shù)為I表示100%反射和系數(shù)為零表示沒有反射，因而是完美的匹配，但也是相關(guān)的相角。反向散射信號當芯片在Zkt和Ztt之間改變時此刻可被認為是幅度和相位調(diào)制的組合，這取決于天線阻抗Za，其現(xiàn)在是其環(huán)境的函數(shù)。以這種方式，天線阻抗的改變特性可被遠程確定。
[0048]圖3顯示可選構(gòu)造，其中變換部分14本身被制成是環(huán)境敏感的，即，取決于分析物或干擾物濃度，因而，Za和ZKT，和ZTT，的相互作用再次給出取決于環(huán)境因子的復反向散射信號。
[0049]圖4顯示可選構(gòu)造，其中，變換部分14和天線16均被制成是環(huán)境敏感的，S卩，取決于分析物或干擾物濃度。在一個實施方式中，兩個部分對不期望環(huán)境影響的敏感性在復反向散射信號上是相反的，而對期望環(huán)境影響的響應在復反向散射信號上是相同的或類似的。
[0050]圖5顯示RFID標簽10的基本結(jié)構(gòu)，該RFID標簽10可用于檢測環(huán)境因子。其包括連接于結(jié)構(gòu)20的RFID芯片12，該結(jié)構(gòu)20由合適的導體諸如銅、鋁或銀制成。
[0051]結(jié)構(gòu)20包括兩個主要區(qū)域:導體環(huán)28，其具有兩個連接點22、24，充當阻抗變換器；和線性部分26，其充當偶極子天線的改進形式。盡管顯示具有兩個連接的環(huán)28，但許多其它構(gòu)造也將工作，諸如單一連接或沒有連接，其中，天線部分和變換器部分之間是通過電場或磁場稱合的。[0052]在所示設(shè)計中，環(huán)28的長度、導體尺寸和兩個分接頭(tap)點22、24圍繞環(huán)周長相對于彼此的位置限定標簽設(shè)計的調(diào)諧和阻抗變換。對于天線26，部件的長度、形狀和存在諸如在末端的大塊(large blocks)或尖點(sharp points)限定天線性能。
[0053]布置天線和變換網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計以產(chǎn)生接收狀態(tài)和傳輸狀態(tài)的特定相對復反射系數(shù)，這產(chǎn)生相位和幅度調(diào)制的組合。該阻抗匹配狀態(tài)不同于通常用于RFID標簽設(shè)計的阻抗匹配狀態(tài)，其中目的是實現(xiàn)盡可能接近于感興趣的限定帶上的共軛匹配。
[0054]圖6顯示接近材料2的RFID標簽，材料2的復介電常數(shù)在一定程度上是環(huán)境因子的函數(shù)。天線26和芯片12相對于彼此的阻抗狀態(tài)被選擇，以便復介電常數(shù)的變化產(chǎn)生來自RFID裝置的復反向散射的限定變化，其可由相干閱讀器裝置進行解釋。
[0055]圖7圖解了其中特定的環(huán)境敏感材料4被置于天線26或阻抗變換器區(qū)域上的布置。對材料4和位置的選擇取決于被檢測的環(huán)境因子，例如，如果材料4改變其復介電常數(shù)，其可被置于天線26具有高RF電場的部分上，諸如偶極子結(jié)構(gòu)的末端，或者直接跨過放置RFID芯片12的相同間隙。如果材料4要改變磁導率，將其接近于中心環(huán)28放置可能更有效。
[0056]圖8圖解這樣的結(jié)構(gòu):其中阻抗變換器和天線26均由共同的材料6覆蓋。在ー個實施方式中，期望的環(huán)境因子對這兩部分的作用對反向散射信號產(chǎn)生加性效應，并且，不期望影響——其對測量結(jié)果產(chǎn)生噪音——的作用對反向散射信號具有負組合影響。
[0057]圖9圖解這樣的結(jié)構(gòu):其中，阻抗變換器和天線26由不同的材料17、19覆蓋。在一個實施方式中，期望的環(huán)境因子對這兩部分的作用將對反向散射信號產(chǎn)生加性效應，并且，不期望影響——其對測量結(jié)果產(chǎn)生噪音——的作用對反向散射信號具有負組合影響。
[0058]圖10顯示用于讀取RFID裝置的閱讀器系統(tǒng)30，RFID裝置具有被設(shè)計成將環(huán)境因子轉(zhuǎn)換成復反向散射變化的天線。閱讀器系統(tǒng)30包括兩個部分，即，傳輸部分32和接收部分34。
[0059]傳輸部分32包括頻控振蕩器36和調(diào)幅器38，其驅(qū)動功率放大器40到傳輸天線42中。接收部分34具有連接于低噪音放大器46的接收天線44，其然后經(jīng)0度90度功率分配器48驅(qū)動兩個混頻器50、52?；祛l器50、52由源自傳輸信號的相等的相位局部振蕩器信號54驅(qū)動。這種形式的相干解調(diào)從閱讀器單元30范圍內(nèi)響應的標簽10恢復反向散射信號的同相(I)和正交(Q)形式。恢復的I和Q信號然后被提供給數(shù)字信號處理程序塊56，并且，恢復的數(shù)據(jù)諸如標簽10的ID和關(guān)于反向散射信號的幅度和相位的信息被提供給控制微控制器60。
[0060]在運行中，閱讀器系統(tǒng)30最初以與標準RFID閱讀器相似的方式運轉(zhuǎn)。如果雙向協(xié)議諸如電子產(chǎn)品代碼(EPC)第I類第2代UHF空中接ロ協(xié)議標準(Air Interface Protocolstandard)被應用，則閱讀器系統(tǒng)30幅度調(diào)制其與QUERY命令的信息并等待RN16 (16-位隨機數(shù))從標簽的響應。然后，閱讀器30可通過確認(ACK)響應于某ー標簽10并通過發(fā)送對標簽10特異的命令而完成正常的讀取和寫入功能。
[0061]當試圖確定與環(huán)境因子有關(guān)的復反向散射特性時，通常將進行若干測量以克服噪音和不確定性。在示例性實施方式中，關(guān)鍵點是能夠通過改變傳輸功率將芯片阻抗設(shè)置為已知值。RFID芯片12具有Zk和Zt，其部分依賴于入射RF功率。因此，通過將由閱讀器系統(tǒng)30傳輸?shù)墓β仕浇档偷綐撕?0將讀取的最小閾值，Zk和Zt變成已知的。然后，通過逐步地將功率提高到最小閾值以上，Zk和Zt被有效地設(shè)置成ー組已知值。另外，通過改變頻率，可以進行其它測量。這組數(shù)據(jù)點允許精確推導天線阻抗并有助于分離噪音效應，諸如閱讀器系統(tǒng)30和被分析的RFID標簽10之間的未知范圍。
[0062]圖11圖解用于測量對天線的環(huán)境影響的過程。對于無線電工程師，顯示復阻抗的常規(guī)方法是應用已知的史密斯圓圖(smith chart)。通過以兩種狀態(tài)繪制天線阻抗和與芯片阻抗的復共軛，可利用史密斯圓圖使調(diào)制過程可視化。也可以應用其它的可視化方法。
[0063]天線阻抗Za由線表示，因為其基本上隨頻率而變化。兩個芯片阻抗被顯示為它們的共軛，以使相對向量的可視化更容易(例如，當兩個繪圖占據(jù)相同的點時，Zk和Za之間完美的匹配會以這種表示出現(xiàn))。
[0064]考慮到天線在單一頻率下的最初狀況，存在代表相對失配的兩個向量，其被顯示為:Vai和VA2。這些向量具有代表相對反射系數(shù)的給定長度和代表相位的相對角。因為芯片12在Zk和Zt之間切換以將信號發(fā)送回閱讀器系統(tǒng)30，所以反向散射信號是ZK、Zt和Za的特性。由于以最小閾值或高于最小閾值的已知量操作標簽10，ZK和Zt是已知的。當天線阻抗Za被環(huán)境改變成Zas時，產(chǎn)生兩個新向量Vasi和VAS2，改變調(diào)制，從而改變反向散射。通過改變頻率和功率使其高于最小閾值，以已知方式改變Zk和Zt，可完成復反向散射信號的一系列測量，使得Zas的值得以確定。
[0065]圖12圖解用于測量從指示細菌存在的產(chǎn)品8排放的氣體的實施方式。置于天線末端上的材料21是半透性塑料或泡沫，而且，它將吸附存在的任何硫化氫。因為H2S的相對介電常數(shù)為9，這將使天線阻抗Za變?yōu)閆as，其通過觀察反向散射信號的變化而被遙測。
[0066]另ー實施方式顯示于圖13中。在該實施方式中，另外的結(jié)構(gòu)25被加入到天線的變換部分中。叉指式(inter-digital)結(jié)構(gòu)25對由上面被極性液體諸如水濕潤的區(qū)域引起的介電常數(shù)的變化作出反應，并改變Zk到Zkt和Zt到Ztt的變換，因而改變反向散射信號相位和幅度分量。
[0067]圖14顯示加載標簽的檢測區(qū)域的兩種不同材料27、29的實施方式。兩種材料27、29均吸收水蒸氣，但加載偶極子末端的材料選擇性地吸收硫化氫。兩個檢測區(qū)域被布置，以便在水蒸氣存在的情況下，對調(diào)制反向散射信號的作用相比未暴露的天線是最小的，由此暴露于硫化氫的作用被最大化。
[0068]下面任意權(quán)利要求中的所有裝置的相應結(jié)構(gòu)、材料、作用和等同物以及功能元件均意圖包括結(jié)合具體要求保護的其它權(quán)利要求要素執(zhí)行功能的任何結(jié)構(gòu)、材料或作用。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，對示例性實施方式的許多修改是可能的，而不背離本發(fā)明的范圍。
[0069]另外，有可能利用公開的實施方式的ー些特征而不相應地利用其它特征。因此，對示例性實施方式的上述描述被提供用于說明本發(fā)明原理的目的，而不是限制本發(fā)明，因為本領(lǐng)域的范圍僅由所附權(quán)利要求書限定。
【權(quán)利要求】
1.RFID裝置，包括: 微芯片； 可操作地連接于所述微芯片的天線； 可操作地連接于所述微芯片和所述天線的阻抗變換部分； 其中，改變所述RFID裝置的至少ー個組件的電特性在閱讀器裝置處導致復反射信號，其代表接近所述RFID裝置的材料的檢測狀態(tài)。
2.權(quán)利要求1所述的RFID裝置，其中所述裝置以超高頻率運行。
3.權(quán)利要求1所述的RFID裝置，其中所述裝置在902-928MHZ帶中運行。
4.權(quán)利要求1-3任一項所述的RFID裝置，其中所述RFID裝置組件的所述電特性包括復阻抗。
5.權(quán)利要求1-4任一項所述的RFID裝置，其中所述被檢測的材料包括施加于所述天線的分析物，并且所述改變的電特性包括所述天線的阻杭。
6.權(quán)利要求1-5任一項所述的RFID裝置，其中所述被檢測的材料是施加于所述變換部分的分析物，并且所述改變的電特性包括所述變換部分的阻杭。
7.權(quán)利要求1-6任一項所述的RFID裝置，其中所述被檢測的材料是施加于所述天線和所述變換部分兩者的分析物，并且所述改變的電特性包括所述天線的阻抗和所述變換部分的阻抗。
8.權(quán)利要求1-7任一項所述的RFID裝置，其中所述復反射信號包括幅度調(diào)制和相位調(diào)制的組合。
9.權(quán)利要求1-8任一項所述的RFID裝置，其中所述變換部分包括導體材料環(huán)，其具有ー對連接點，以連接所述微芯片與所述變換部分。
10.權(quán)利要求1-9任一項所述的RFID裝置，其中所述變換部分包括導體材料環(huán)，其具有單個連接點，以連接所述微芯片與所述變換部分。
11.權(quán)利要求1-10任一項所述的RFID裝置，其中所述變換部分包括導體材料環(huán)，其通過電磁場連接于所述微芯片。
12.權(quán)利要求9-11任一項所述的RFID裝置，其中所述導體材料包括銅、鋁和銀中的任意ー種。
13.權(quán)利要求1-12任一項所述的RFID裝置，其中所述天線包括偶極子天線。
14.權(quán)利要求1-13任一項所述的RFID裝置，其中所述天線和變換部分組合為單個結(jié)構(gòu)。
15.權(quán)利要求1-14任一項所述的RFID裝置，其中所述被檢測的材料具有復介電常數(shù)，其響應環(huán)境因子而變化。
16.權(quán)利要求1-15任一項所述的RFID裝置，其中所述RFID裝置附著于所述被檢測的材料。
17.權(quán)利要求1-16任一項所述的RFID裝置，其中所述被檢測的材料被施加于所述天線的特定區(qū)域。
18.權(quán)利要求1-17任一項所述的RFID裝置，其中所述被檢測的材料被施加于所述天線的特定區(qū)域和所述變換部分。
19.權(quán)利要求17-18任一項所述的RFID裝置，其中第一檢測材料被施加于所述天線和第二檢測材料被施加于所述變換部分。
20.RFID裝置，包括: 微芯片； 組合結(jié)構(gòu)，其可操作地連接于所述微芯片并包括天線部分和導體環(huán)，其中所述導體環(huán)起阻抗變換部分的作用； 其中，加入到所述結(jié)構(gòu)的環(huán)境敏感材料響應來自RFID閱讀器的信號引起所述組合結(jié)構(gòu)的電特性變化，導致在所述閱讀器處接收的復反射信號，其代表所述材料的檢測狀態(tài)。
21.權(quán)利要求20所述的RFID裝置，其中所述導體環(huán)包括銅、鋁和銀中的任意ー種。
22.權(quán)利要求20-21任一項所述的RFID裝置，其中所述導體環(huán)包括至少ー個連接點，以連接所述微芯片與所述組合結(jié)構(gòu)。
23.權(quán)利要求20-22任一項所述的RFID裝置，其中所述天線部分包括偶極子天線。
24.權(quán)利要求20-23任一項所述的RFID裝置，其中所述RFID裝置以902_928MHz之間的超聞頻率運行。
25.權(quán)利要求20-24任一項所述的RFID裝置，其中所述環(huán)境敏感材料包括分析物。
26.權(quán)利要求20-25任一項所述的RFID裝置，其中所述環(huán)境敏感材料包括一定濃度的干擾物。
27.權(quán)利要求20-26任一項所述的RFID裝置，其中所述環(huán)境敏感材料被施加于所述天線部分。
28.權(quán)利要求20-2 7任一項所述的RFID裝置，其中所述環(huán)境敏感材料被施加于所述導體環(huán)。
29.權(quán)利要求20-28任一項所述的RFID裝置，其中所述環(huán)境敏感材料被施加于所述導體環(huán)和所述天線部分。
30.權(quán)利要求20-29任一項所述的RFID裝置，其中所述天線部分和所述導體環(huán)由不同的環(huán)境敏感材料覆蓋。
31.權(quán)利要求20-30任一項所述的RFID裝置，其中所述組合結(jié)構(gòu)的所述電特性的變化通過改變由閱讀器傳輸?shù)娜肷渖漕l功率和測量反射信號的幅度調(diào)制和相位調(diào)制進行控制。
【文檔編號】G06K19/077GK103430193SQ201280013843
【公開日】2013年12月4日 申請日期:2012年1月11日 優(yōu)先權(quán)日:2011年1月18日
【發(fā)明者】I·J·福斯特 申請人:艾利丹尼森公司