本發(fā)明涉及rfid裝置中的電力負(fù)載管理，并且具體地涉及包括需要電力的附加部件(例如生物識(shí)別傳感器)的無(wú)源rfid裝置中的電力負(fù)載管理。

背景技術(shù)：

圖1示出了典型的無(wú)源rfid裝置2的架構(gòu)。上電的rfid讀取器4經(jīng)由天線(xiàn)6發(fā)射信號(hào)，對(duì)于由恩智浦半導(dǎo)體(nxpsemiconductors)制造的和系統(tǒng)，通常該信號(hào)為13.56mhz，而對(duì)于hidglobal公司制造的低頻產(chǎn)品，該信號(hào)可為125khz。該信號(hào)由rfid裝置2的天線(xiàn)8(其包括調(diào)諧線(xiàn)圈和電容器)接收，且然后傳遞到rfid芯片10。所接收的信號(hào)由橋式整流器12整流，并且整流器12的dc輸出被提供給控制來(lái)自芯片10的消息傳送的控制邏輯14。

從控制邏輯14輸出的數(shù)據(jù)連接到跨越天線(xiàn)8連接的場(chǎng)效應(yīng)晶體管16。通過(guò)接通和斷開(kāi)晶體管16，可以由rfid裝置2發(fā)射信號(hào)并且由讀取器4中的適當(dāng)控制電路18對(duì)信號(hào)進(jìn)行解碼。這種類(lèi)型的信令被稱(chēng)為反向散射調(diào)制且其特征在于讀取器4用于將返回消息推向(power)其自身。

已經(jīng)提出將生物識(shí)別傳感器(例如指紋掃描器)結(jié)合到無(wú)源rfid裝置中。然而，生物識(shí)別傳感器具有相對(duì)高的電力需求，且因此需要對(duì)電力負(fù)載進(jìn)行精確的管理。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種用于無(wú)源或半無(wú)源rfid裝置的電路，其包括：用于接收rf信號(hào)的天線(xiàn)，該天線(xiàn)具有第一和第二對(duì)端子，其中第二對(duì)端子中的至少一個(gè)端子連接到在第一對(duì)端子之間的天線(xiàn)，由此使得當(dāng)rf信號(hào)由天線(xiàn)接收時(shí)，跨越第二對(duì)端子產(chǎn)生的電壓低于跨越第一對(duì)端子產(chǎn)生的電壓；用于控制rfid裝置的輸出的第一處理裝置，其中第一處理裝置由跨越天線(xiàn)產(chǎn)生的電壓供電，優(yōu)選地由跨越第一對(duì)端子產(chǎn)生的電壓供電；和與第一處理裝置分離的第二處理裝置；其中電路具有第一和第二操作模式，第二處理裝置在第一操作模式期間比在第二操作模式中需要更多的電力；并且其中電路被布置為當(dāng)電路在第一操作模式下操作時(shí)使用跨越第一對(duì)端子產(chǎn)生的電壓為第二處理裝置供電，并且當(dāng)電路在第二操作模式下操作時(shí)使用跨越第二對(duì)端子產(chǎn)生的電壓為第二處理裝置供電。

如本文所使用的，術(shù)語(yǔ)“無(wú)源rfid裝置”應(yīng)當(dāng)理解為意指其中第一處理裝置(例如rfid芯片)僅由從rf激勵(lì)場(chǎng)收集(例如由rfid讀取器產(chǎn)生)的能量供電的rfid裝置。也就是說(shuō)，無(wú)源rfid裝置依賴(lài)于rfid讀取器來(lái)供應(yīng)其用于廣播的電力。無(wú)源rfid裝置通常不包括電池，但是可以包括電池從而為電路的輔助部件供電(但不進(jìn)行廣播)；此類(lèi)裝置通常被稱(chēng)為“半無(wú)源rfid裝置”。

在本發(fā)明中，第二處理裝置也僅由收集的能量供電。然而，以這種方式僅可以收集低水平的能量，且因此重要的是，精確管理由電路汲取的電力。如果激勵(lì)場(chǎng)過(guò)載，則第一處理裝置將不接收足以廣播返回信號(hào)的電力。

本發(fā)明通過(guò)使用具有不同電壓輸出的第一和第二對(duì)端子的天線(xiàn)來(lái)克服這個(gè)問(wèn)題。當(dāng)?shù)诙幚硌b置在高電力操作模式下操作時(shí)，供應(yīng)較大電壓，但是當(dāng)在低電力操作模式下操作時(shí)，供應(yīng)較小的電壓，從而確保為第一處理裝置保留至少最小電壓水平以允許廣播信號(hào)。

優(yōu)選地，如上所述，第一處理裝置在第二操作模式中與rfid掃描器通信，例如通過(guò)反向散射調(diào)制。因此，在第二模式中，輸入rf信號(hào)的一部分不被傳遞到第二處理裝置，而是被保留用于第一處理裝置以確保其具有進(jìn)行廣播的足夠電力。

第二處理裝置優(yōu)選地包括生物識(shí)別傳感器諸如指紋掃描器。此類(lèi)裝置具有相對(duì)高電力要求，否則會(huì)防止第一處理裝置接收足夠的電力。

優(yōu)選地，在第一操作模式中，生物識(shí)別傳感器掃描生物識(shí)別數(shù)據(jù)并將其與預(yù)先存儲(chǔ)的生物識(shí)別數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。這部分處理具有最高電力需求，且因此在該時(shí)間期間優(yōu)選地使所有收集的電壓可用于第二處理裝置。

在一些實(shí)施例中，電路可以包括具有第一狀態(tài)和第二狀態(tài)的開(kāi)關(guān)(諸如晶體管)，其中當(dāng)開(kāi)關(guān)處于第一狀態(tài)時(shí)，第二處理裝置由跨越第一對(duì)端子產(chǎn)生的電壓供電，而當(dāng)開(kāi)關(guān)處于第二狀態(tài)時(shí)，第二處理裝置由跨越第二對(duì)端子產(chǎn)生的電壓供電。

開(kāi)關(guān)可以被控制為當(dāng)電路在第一操作模式下操作時(shí)處于第一狀態(tài)并且當(dāng)電路在第二操作模式下操作時(shí)處于第二狀態(tài)。

為了產(chǎn)生比跨越第一對(duì)端子電壓低的跨越第二對(duì)端子的電壓，第一對(duì)端子可以連接到天線(xiàn)，使得跨越端子的電壓是跨越天線(xiàn)的第一長(zhǎng)度(優(yōu)選為天線(xiàn)的全長(zhǎng))產(chǎn)生的電壓，并且第二對(duì)端子可以連接到天線(xiàn)，使得跨越端子的電壓是跨越天線(xiàn)的第二長(zhǎng)度產(chǎn)生的電壓，該第二長(zhǎng)度比第一長(zhǎng)度短。天線(xiàn)的兩個(gè)長(zhǎng)度優(yōu)選地重疊；也就是說(shuō)，跨越天線(xiàn)的一部分產(chǎn)生的電壓供應(yīng)至這兩組端子。

在一些實(shí)施例中，第一對(duì)端子中的一個(gè)端子也可以是第二對(duì)端子中的端子。因此，在使用開(kāi)關(guān)的情況下，開(kāi)關(guān)可以連接第一和第二對(duì)端子中的另一個(gè)端子。因此，單個(gè)開(kāi)關(guān)可以用于在第一對(duì)端子和第二對(duì)端子之間將電源切換到第二處理裝置。

雖然第一對(duì)端子可以沿著天線(xiàn)布置在中間，但是優(yōu)選地，它們?cè)诙瞬刻庍B接。因此，優(yōu)選地，跨越第一對(duì)端子產(chǎn)生的電壓基本上包括跨越天線(xiàn)產(chǎn)生的全電壓。

在優(yōu)選實(shí)施例中，rfid裝置是非接觸集成電路卡。

因此，優(yōu)選實(shí)施例提供一種用于無(wú)源rfid卡的電路，其包括：用于接收rf信號(hào)的天線(xiàn)，所述天線(xiàn)具有第一和第二對(duì)端子，其中第一對(duì)端子基本上接收跨越天線(xiàn)產(chǎn)生的全電壓，并且其中第二對(duì)端子中的至少一個(gè)端子連接到在第一對(duì)端子之間的天線(xiàn)，使得跨越第二對(duì)端子產(chǎn)生的電壓低于跨越第一對(duì)端子產(chǎn)生的電壓；用于控制rfid卡的輸出的rfid芯片，其中rfid芯片僅通過(guò)跨越第一對(duì)端子產(chǎn)生的電壓供電；與rfid芯片分離并包括指紋傳感器的生物識(shí)別處理裝置；以及具有第一狀態(tài)和第二狀態(tài)的開(kāi)關(guān)，其中當(dāng)所述開(kāi)關(guān)處于第一狀態(tài)時(shí)，生物識(shí)別處理裝置由跨越第一對(duì)端子產(chǎn)生的電壓供電，并且當(dāng)開(kāi)關(guān)處于第二狀態(tài)時(shí)，生物識(shí)別處理裝置由跨越第二對(duì)端子產(chǎn)生的電壓供電；其中電路具有第一和第二操作模式，生物識(shí)別傳感器在第一操作模式下掃描指紋數(shù)據(jù)并將其與預(yù)先存儲(chǔ)的指紋數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，并且rfid芯片在第二操作模式下與rfid掃描器通信；并且其中電路被配置為使得當(dāng)電路在第一操作模式下操作時(shí)開(kāi)關(guān)被控制為處于第一狀態(tài)，并且當(dāng)電路在第二操作模式下操作時(shí)路處于第二狀態(tài)。

在優(yōu)選方面，本發(fā)明還提供包括如上所述的電路的無(wú)源或半無(wú)源rfid裝置，該裝置可選地包括任何或所有優(yōu)選特征。

從另一方面來(lái)看，還可以看出本發(fā)明提供一種用于控制無(wú)源或半無(wú)源rfid裝置的電路的方法，該電路包括控制rfid裝置的輸出的第一處理裝置和與第一處理裝置分離的第二處理裝置，該方法包括：經(jīng)由rfid裝置的天線(xiàn)接收rf信號(hào)；使用跨越天線(xiàn)的第一對(duì)端子產(chǎn)生的電壓為第一處理裝置供電；在第一操作模式中，使用跨越天線(xiàn)的第一對(duì)端子產(chǎn)生的電壓為第二處理裝置供電；以及在第二操作模式中，使用跨越天線(xiàn)的第二對(duì)端子產(chǎn)生的電壓為第二處理裝置供電，其中第二對(duì)端子中的至少一個(gè)連接到在第一對(duì)端子之間的天線(xiàn)，使得當(dāng)rf信號(hào)由天線(xiàn)接收時(shí)，跨越第二對(duì)端子產(chǎn)生的電壓低于跨越第一對(duì)端子產(chǎn)生的電壓。

本發(fā)明的方法通過(guò)以下方式來(lái)克服上述問(wèn)題：當(dāng)?shù)诙幚硌b置在第一(例如，高電力)操作模式下操作時(shí)使用來(lái)自天線(xiàn)的第一對(duì)端子的全電壓來(lái)為第二處理裝置供電，而在第二裝置在第二(例如低電力)操作模式下操作時(shí)僅使用經(jīng)由第二對(duì)端子的電壓的一部分。因此，該方法確保為第一處理裝置保留至少最小電壓水平(其由天線(xiàn)的一部分產(chǎn)生未被用于為第二處理裝置供電)以允許廣播信號(hào)。

優(yōu)選地，該方法還包括在第二操作模式下，例如通過(guò)反向散射調(diào)制，使用第一處理裝置與rfid掃描器通信。

第二處理裝置優(yōu)選地包括生物識(shí)別傳感器諸如指紋掃描器。該方法然后優(yōu)選地還包括，在第一操作模式下，掃描生物識(shí)別數(shù)據(jù)，以及使用第二處理裝置將所掃描的生物識(shí)別數(shù)據(jù)與預(yù)先存儲(chǔ)的生物識(shí)別數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。在指紋掃描器的情況下，生物識(shí)別數(shù)據(jù)可為指紋數(shù)據(jù)。

該方法可以包括從第一操作模式轉(zhuǎn)換到第二操作模式以及控制開(kāi)關(guān)(如，晶體管)從第一狀態(tài)移動(dòng)到第二狀態(tài)，在該第一狀態(tài)中第二處理裝置由跨越第一對(duì)端子產(chǎn)生的電壓供電，在該第二狀態(tài)中第二處理裝置由跨越第二對(duì)端子產(chǎn)生的電壓供電。

為了產(chǎn)生比跨越第一對(duì)端子電壓低的跨越第二對(duì)端子的電壓，第一對(duì)端子可以連接到天線(xiàn)，使得跨越端子的電壓是跨越天線(xiàn)的第一長(zhǎng)度(優(yōu)選為天線(xiàn)的全長(zhǎng))產(chǎn)生的電壓，并且第二對(duì)端子可以連接到天線(xiàn)，使得跨越端子的電壓是跨越天線(xiàn)的第二長(zhǎng)度產(chǎn)生的電壓，該第二長(zhǎng)度比第一長(zhǎng)度短。天線(xiàn)的兩個(gè)長(zhǎng)度優(yōu)選地重疊；也就是說(shuō)，跨越天線(xiàn)的一部分產(chǎn)生的電壓供應(yīng)至這兩組端子。

優(yōu)選地，跨越第一對(duì)端子產(chǎn)生的電壓是跨越天線(xiàn)的基本上全長(zhǎng)上產(chǎn)生的電壓。

在優(yōu)選實(shí)施例中，rfid裝置是非接觸集成電路卡。

rfid裝置可以是以下中的任何一種：準(zhǔn)入卡、信用卡、借記卡、預(yù)付卡、會(huì)員卡、身份卡、密碼卡等。

還應(yīng)當(dāng)理解，電路的上述全部?jī)?yōu)選特征也單獨(dú)或組合地應(yīng)用于方法，反之亦然。

附圖說(shuō)明

現(xiàn)在將僅通過(guò)示例方式及參考附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明的某些優(yōu)選實(shí)施例，其中：

圖1示出現(xiàn)有技術(shù)的無(wú)源rfid裝置的電路；

圖2示出結(jié)合指紋掃描器的無(wú)源rfid裝置的電路；和

圖3示出結(jié)合指紋掃描器且具有改進(jìn)的電力負(fù)載管理的無(wú)源rfid裝置的電路。

具體實(shí)施方式

圖2示出rfid讀取器104和無(wú)源rfid裝置102的架構(gòu)，其是圖1所示的現(xiàn)有技術(shù)無(wú)源rfid裝置2的變型。圖2所示的rfid裝置102已經(jīng)適于包括指紋認(rèn)證引擎120。

rfid讀取器104是常規(guī)rfid讀取器且被配置為使用讀取器天線(xiàn)106產(chǎn)生rf激勵(lì)場(chǎng)。讀取器天線(xiàn)106還從rfid裝置102接收輸入的rf信號(hào)，該信號(hào)由rfid讀取器104內(nèi)的控制電路118解碼。

rfid裝置102包括用于接收rf(射頻)信號(hào)的天線(xiàn)108，由天線(xiàn)供電的無(wú)源rfid芯片110和由天線(xiàn)供電的無(wú)源指紋認(rèn)證引擎120。

天線(xiàn)包括調(diào)諧電路，在該布置中，該調(diào)諧電路包括感應(yīng)線(xiàn)圈和電容器，經(jīng)調(diào)諧以從rfid讀取器104接收rf信號(hào)。當(dāng)暴露于由rfid讀取器104產(chǎn)生的激勵(lì)場(chǎng)時(shí)，感應(yīng)出跨越天線(xiàn)108的電壓。天線(xiàn)108具有第一端部輸出線(xiàn)122和第二端部輸出線(xiàn)124，這兩個(gè)輸出線(xiàn)中的每個(gè)在天線(xiàn)108的每一個(gè)端部處，它們構(gòu)成一對(duì)端子。

天線(xiàn)108的輸出線(xiàn)連接到指紋認(rèn)證引擎120以向指紋認(rèn)證引擎120提供電力。在該布置中，提供整流器126以對(duì)由天線(xiàn)108接收的ac電壓進(jìn)行整流。使用平滑電容器對(duì)經(jīng)整流的dc電壓進(jìn)行平滑，并將經(jīng)整流的dc電壓供應(yīng)至指紋認(rèn)證引擎120。

指紋認(rèn)證引擎120包括處理單元128和指紋讀取器130。指紋認(rèn)證引擎120是無(wú)源的，且因此僅由從天線(xiàn)108輸出的電壓供電。

指紋認(rèn)證引擎120被布置成掃描呈現(xiàn)給指紋讀取器130的手指或拇指，并且使用處理單元128將所掃描的手指或拇指的指紋與預(yù)先存儲(chǔ)的指紋數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。然后作出確定：所掃描的指紋是否匹配預(yù)先存儲(chǔ)的指紋數(shù)據(jù)。

如果確定匹配，則rfid芯片110被授權(quán)向rfid讀取器104發(fā)射信號(hào)。在圖2的布置中，這通過(guò)閉合開(kāi)關(guān)132以將rfid芯片110連接到天線(xiàn)來(lái)實(shí)現(xiàn)。rfid芯片110是常規(guī)的，并且以與圖1所示的rfid芯片10相同的方式操作，以通過(guò)接通和斷開(kāi)晶體管116使用反向散射調(diào)制經(jīng)由天線(xiàn)108廣播信號(hào)。

在該布置中，從rfid讀取器104產(chǎn)生的激勵(lì)場(chǎng)收集用于rfid芯片110和指紋認(rèn)證引擎120的電力。重要的是，由這些電路汲取的電力要精確管理，否則通信會(huì)中斷。如果激勵(lì)場(chǎng)過(guò)載，則rfid芯片110可以接收到太小而不能使用的電力信號(hào)。

圖3示出rfid讀取器204和無(wú)源rfid裝置202的架構(gòu)，其是圖2所示的無(wú)源rfid裝置2的變型。根據(jù)本發(fā)明，圖3所示的rfid裝置202已經(jīng)被適配為更有效地處理電路內(nèi)的電力分布。

圖3所示的rfid裝置202和rfid讀取器204類(lèi)似于圖2所示的那些，并且與圖2所示的那些對(duì)應(yīng)的部件共用相同附圖標(biāo)記，其中標(biāo)記增加100。為了避免重復(fù)，下面將僅討論這些布置之間的差異。圖2中所示的部件的討論也以其他方式應(yīng)用于圖3中所示的相應(yīng)部件。

由指紋認(rèn)證引擎220汲取的電力隨著裝置202所處的周期的一部分而變化。在指紋感測(cè)和匹配(第一操作模式)期間，指紋認(rèn)證引擎220的電力汲取處于其最高值。在rfid芯片210連接至讀取器204并正在與其通信期間，指紋認(rèn)證引擎220的電力汲取非常低。

圖3所示的rfid裝置202還包括在其端部之間的位置處連接到天線(xiàn)108的中間輸出線(xiàn)233。因此，第一端輸出線(xiàn)222和中間輸出線(xiàn)232構(gòu)成第二對(duì)端子。

該電路還包括具有第一和第二狀態(tài)的電力控制開(kāi)關(guān)234。在第一狀態(tài)中，指紋認(rèn)證引擎220由跨越第一對(duì)端子222、224上產(chǎn)生的電壓供電，并且當(dāng)電力控制開(kāi)關(guān)處于第二狀態(tài)時(shí)，指紋認(rèn)證引擎220由跨越第一對(duì)端子222、232產(chǎn)生電壓供電。在該布置中，第一端部線(xiàn)222總是連接到整流器226并且電力控制開(kāi)關(guān)234交替地將第二端部輸出線(xiàn)224連接到整流器226(在第一狀態(tài)下(圖3所示))或?qū)⒅虚g輸出線(xiàn)232連接到整流器226(在第二狀態(tài)下)。然而，顯而易見(jiàn)的是，可以使用許多另選的開(kāi)關(guān)配置來(lái)實(shí)現(xiàn)相同的效果。

電路包括例如在指紋授權(quán)引擎220中的控制邏輯，其被配置為在指紋讀取和匹配期間將電力控制開(kāi)關(guān)234移動(dòng)到第一狀態(tài)，并且在rfid芯片210和讀取器204之間通信期間將電力控制開(kāi)關(guān)234移動(dòng)到第二狀態(tài)。

這種布置提供可以進(jìn)行的有價(jià)值的改進(jìn)，以確保在傳輸期間向rfid芯片210提供足夠電力。因此，當(dāng)在指紋認(rèn)證引擎中的微處理器控制下的電力控制開(kāi)關(guān)234處于第一位置時(shí)，通過(guò)指紋認(rèn)證引擎220從天線(xiàn)208汲取全電力信號(hào)，并且當(dāng)電力控制開(kāi)關(guān)234處于第二位置時(shí)，僅汲取天線(xiàn)208信號(hào)的一部分。