本发明涉及一种可变频率标签。另外，本发明涉及一种询问根据本发 明的一个或多个标签的方法。此外，本发明也涉及一种包括根据本发明的 一个或多个标签并且根据前述方法操作的标签系统。

标签能够接收询问辐射并且发出相应的响应辐射的标签是已经公知 的。这种标签的尺寸常常只有几毫米到几厘米且设计成附着于产品上或是 便于人们携带。另外，这种标签常常包括有源电子电路，例如一个或多个 放大器、微处理器和简单的逻辑电路。这些电子电路需要一个供电电位差 来进行操作。所述供电电位可由结合于标签中的电源来提供，例如一个或 多个钮扣电池。或者，所述电位可以从标签处接收的辐射中产生。

从所接收的辐射中产生供电电位导致了标签距相关标签询问设备的工 作范围相对有限，通常约为几米的距离。尤其是当所述设备在人们可能受 到辐射影响的环境中在微波频率上工作时，经常存在对这种询问设备发出 的辐射电场强度施加的限制。这种环境中的微波辐射被定义为频率在 500MHz到90GHz范围内的电磁辐射。

发明人明白，使用不依赖于本地电源的标签可获得相当大的好处。由 此可以延长标签的操作寿命，简化并进一步缩小标签的结构，以及降低标 签的生产成本。这种好处在采用标签来标注大量低成本产品的情况中很重 要，那些产品要长期存储，例如存储倒到期，然后在该时期结束时通过远 程询问所述标签而分别加以识别。

发明人同样明白，用于询问标签的询问设备必须能够在几个标签同时 响应询问的情况下解决多标签冲突。传统的存储区可以容纳成千上万个产 品，因此如果采用标签来标注这些产品，那么冲突问题可能较复杂。

因而，发明人明白，传统的标签至少存在一个相关问题，即：

(a)同时询问多个标签时的冲突问题；

(b)通过标签处接收到的辐射为标签供电时工作范围有限的问题；以 及

(c)通过本地电源向标签供电时标签寿命有限的问题。

为了解决上述的一个或多个问题，发明人设计了一种根据本发明的新 型标签。

根据本发明的第一方面，提供一种可变频率标签，包括：

(a)接口装置，用于在标签处接收询问辐射且产生相应的接收信号， 以及用于接收签名信号且辐射相应的响应辐射；

(b)处理装置，用于接收所述接收信号且响应其而输出所述签名信号， 所述签名信号包括用于识别该标签的签名代码；

(c)定时装置，用于控制签名代码输出的速率；以及

(d)供电装置，用于提供用来激励标签的电位差，

其特征在于：所述定时装置可操作用于以由接收信号的幅值决定的速 率来输出所述签名代码。

所述标签具备能够解决一个或多个上述问题的优点，即：

(a)解决在同时询问多个标签时的冲突问题；

(b)扩大了当通过标签处接收到的辐射向标签供电时的工作范围；以 及

(c)延长了由本地电源供电时标签的寿命。

签名代码的输出速率定义为以下一种或几种：

(a)签名代码本身重复输出的频率；以及

(b)每次输出签名代码时输出包含签名代码的数据位的速率。

签名代码将被解释为任一类型的代码，模拟的或数字的或者二者兼有 的，通过该代码识别所述标签。

最好是，为了回避让标签包括其自己的本地电源的需要或使其在较小 程度上使用其本地电源，使供电装置与接口装置耦合，所述供电装置可操 作以从所述接收信号获得电位差。因而，可由该处接收的辐射为标签供电， 或是由该处接收的辐射来决定其操作。

接收信号可能常常不具有足够的电压幅值以便整流而操作电子电路。 因而，供电装置最好包括一个变压器，其用于增高施加于定时装置和处理 装置的电位差。更可取的是，所述变压器为压电变压器，因为这种变压器 可以制造得小巧且可在其连接端口处提供适当的阻抗以操作标签。

为了获得有益的电压幅值提高以操作标签中的半导体装置，所述变压 器最好包括一个安排由接收信号来驱动的多层初级区，以及一个产生所述 电位差的单层次级区，所述初级及次级区以机械方式耦合。

发明人明白，当利用该处接收的相对强的辐射来操作时，过大的供电 电压可能会损坏标签。为了解决这种可能的损坏，供电装置最好是包括电 位差限制装置，以防止过大的供电电位破坏处理装置和定时装置。

实际上，特别希望采用无线电辐射来询问标签。因而，较方便的是接 口装置包括一个天线装置，其可操作以通过调整取决于标签功耗的天线装 置反射系数而从所接收的辐射中产生响应辐射。例如，所述天线装置有利 地包括一个折叠偶极天线。

为了协助解决冲突以及扩大标签工作范围，尤其可取的是定时装置可 操作以便以一种随电位差升高而提高的速率为处理装置定时。在许多类型 的电子电路中，例如互补型金属氧化物半导体(CMOS)电路中，功耗随 着定时速率而增大。因而，通过对相对较低的电位差降低定时速率，在较 大操作距离处接收信号相对弱的情况下，有利地降低了标签的功耗。

在某些标签询问系统中，最好采用标准化的频率。为了符合这种标准 化的频率，最好所述定时装置可操作，以响应所述电位差的升高而逐步提 高为处理装置定时的速率。最好是，所述定时装置包括数字分频装置，用 于将主时钟信号分频以产生用于为所述处理装置定时的时钟信号，所述主 时钟信号源于接收信号；采用所接收的辐射来定义主时钟信号具有这样的 好处，即在该频率上工作的标签可以同步地链接到询问该标签的询问设备。

或者，定时装置最好是包括数字分频装置，用于将振荡装置产生的主 时钟信号分频，在操作中所述主时钟信号基本上恒定。

在本发明的一个实施例中，希望所述定时装置响应所述电位差的升 高，而可操作地基本上按对数方式提高为所述处理装置定时的速率。或者， 尤其在预计标签操作距离较远的情况下，希望所述定时装置响应所述电位 差的升高，而可操作地基本上按对数方式提高为处理装置定时的速率。

低成本是标签的一个重要属性。发明人明白，通过将多个串联的逻辑 门与其周围的反馈连接在一起，可以简单廉价的方式实现所述定时装置， 以产生为处理装置定时的时钟信号，所述逻辑门具有作为所述电位差的函 数的信号传播，由此使时钟信号频率依赖于所述电位差。已经发现，最好 是让振荡器包括一个用于产生时钟信号的带反馈的三逻辑门环。

在设计标签时，发明人发现，最好是让所述处理装置占用操作标签所 需功率的大部分；这种功耗由定时速率决定且可用于为标签提供扩大的范 围。更可取的是，处理装置包括用于产生签名代码的CMOS逻辑电路，该 逻辑电路随其时钟频率升高而可操作地在操作中消耗更大的功率。

当多个标签同时进行响应时会产生冲突。为了给每个标签一个提供不 间断响应的机会，处理装置最好是可操作以便重复输出之间有暂停间隔的 签名代码，在所述暂停间隔期间不输出所述代码。

发明人明白还存在其他解决冲突的办法。因此，最好处理装置可以接 收所述接收信号中的一个或多个同步脉冲，并且可以切换到一个暂时等待 状态，在该暂时等待状态中，当标签输出其签名代码之后一个或多个同步 脉冲没有对准同步时间窗口时，处理装置不输出其签名代码。利用这种脉 冲及相关的时间窗口，可以使正在竞争的标签暂时停用，以允许从每个标 签分别接收不间断的响应。

在本发明的第二方面中，提供了一种用于询问根据本发明第一方面的 一个或多个标签的询问设备，所述设备的特征在于它包括：

(a)信号发生装置，用于产生询问信号；

(b)询问接口装置，用于辐射所述询问信号以作为对一个或多个标签 的询问辐射，以及用于从所述一个或多个标签接收响应辐射并产生相应的 响应信号；以及

(c)信号处理装置，用于过滤所述响应信号，并由此分离出来自所述 一个或多个标签中的每个标签的信号谱分量，以及从所述信号谱分量中提 取签名代码以识别所述一个或多个标签。

由于根据本发明第一方面的标签具有可变频率性质，因此所述设备利 用这种性质来解决同时进行响应的多个标签之间的冲突。

当操作所述一个或多个标签，使得其时钟频率由接收信号的幅值来决 定时，输出签名代码的速率由接收信号的幅值决定，并因此由标签距询问 设备的距离决定。因而，通过使所述多个标签在空间上相对于所述设备移 动，所述设备可接收到对应各标签的各种时钟频率，且这些时钟频率可用 于解决多个标签的冲突。因而，最好是所述设备包括标签传送装置，用于 在操作中在空间上相对于所述询问接口装置传送所述一个或多个标签，所 述信号处理装置可操作，以便每隔一段时间重复采样响应信号以解决多个 标签的冲突。

作为在空间上移动所述一个或多个标签的替代方案，可以在空间上使 所述设备本身重定位。这种重定位可通过使所述询问接口装置包括在空间 上相对于所述一个或多个标签设置的用于辐射询问辐射的多个天线而方便 地实现，所述信号处理装置可操作，以便顺次切换所述天线而从不同距离 处询问所述一个或多个标签，以及在所述设备处为解决多个标签的冲突而 处理相应的响应信号。

在本发明的第三方面，提供了一种标签系统，其包括一个或多个根据 本发明第一方面的标签和根据本发明第二方面的用于询问和识别所述一个 或多个标签的询问设备。

在本发明的第四方面，提供了一种利用询问设备询问可变频率标签的 方法，所述方法的特征在于它包括以下步骤：

(a)从所述设备向所述标签发出询问辐射；

(b)在所述标签处接收询问辐射并产生相应的接收信号；

(c)在所述标签的处理装置处接收该接收信号；

(d)响应在该处接收到该接收信号而从处理装置输出签名信号，该签 名信号包含用于识别所述标签的签名代码，该签名代码以取决于激励所述 标签的供电电位差的速率输出；

(e)从所述标签辐射所述签名信号以作为响应辐射；

(f)在该设备接收来自所述标签的响应辐射并在该处产生相应的询问接 收信号；

(g)在所述设备中过滤所述询问接收信号以分离出对应于所述标签的 一个或多个谱分量，从所述一个或多个谱分量中提取所述标签的签名代码， 然后使所述签名代码与一个或多个签名模板相关以识别所述标签。

在所述方法中，供电电位差最好来源于接收信号，以便回避在标签中 包含本地电源的需要。更可取的是，通过利用压电升压变压器来提高所述 供电电位差以使标签具有更大的工作范围。

在本发明的第五方面，提供一种解决被询问设备询问的多个可变频率 标签之间的冲突的方法，所述方法的特征在于它包括以下步骤：

(a)从所述设备向所述标签发出询问辐射；

(b)在每个标签处接收该询问辐射并产生相应的接收信号；

(c)在每个标签的处理装置处接收该标签处的所述接收信号；

(d)响应于在每个标签的处理装置处接收到该接收信号而从每个标签 的处理装置中输出签名信号，该签名信号包含用于识别该标签的相关签名 代码，该签名代码以取决于激励该标签的供电电位差的速率输出，所述供 电电位差源自于该标签的接收信号，所述签名代码重复输出，其间有暂停， 在暂停期间所述代码不输出；

(e)从每个标签辐射该标签的签名信号以作为响应辐射；

(f)在所述设备处接收来自该标签的响应辐射并在该处产生相应的询问 接收信号；

(g)在所述设备上过滤所述询问接收信号以分离出相应于所述标签的 一个或多个谱分量，从所述一个或多个谱分量中提取所述标签的签名代码， 然后使所述签名代码与一个或多个签名模板相关联以识别所述标签；以及

(b)存在有关一个或多个所述分量的冲突，则重复步骤(a)到(g)直到 冲突解决为止。

在本发明的第六方面，提供一种解决被询问设备询问的多个可变频率 标签之间的冲突的方法，所述方法的特征在于它包括以下步骤：

(a)从所述设备向所述标签发出询问辐射；

(b)在每个标签处接收该询问辐射并产生相应的接收信号；

(c)在每个标签的处理装置处接收该标签处的所述接收信号；

(d)响应在该处接收到所述接收信号而从每个标签的处理装置中输出 签名信号，该签名信号包含用于识别该标签的相关签名代码，以取决于激 励标签的供电电位差的一个速率而输出该签名代码，所述供电电位差源自 于标签的接收信号中，在重复输出签名代码期间具有暂停，在该暂停期间 不输出代码；

(e)从每个标签辐射该标签的签名信号以作为响应辐射；

(f)在所述设备处从标签中接收该响应辐射并在此产生一个相应的询问 接收信号；

(g)在所述设备中过滤所述询问接收信号以分离出相应于该标签的一 个或多个谱分量，从所述一个或多个谱分量中提取标签的签名代码，然后 使所述签名代码与一个或多个签名模板相关联以识别所述标签；以及

(h)如果对于一个或多个所述分量存在着冲突，重复步骤(a)到(g)直 到解决冲突为止。

在本发明的第七方面，提供一种解决询问设备中所询问的多个可变频 率标签之间冲突的方法，所述方法的特征在于它包括以下步骤：

(a)标签从所述设备向所述标签发出询问辐射；

(b)在每个标签处接收询问辐射并产生相应的接收信号；

(c)在每个标签的处理装置处接收该标签处的所述接收信号；

(d)在每个标签处识别存在于接收信号中的一个或多个脉冲，响应在 该处接收到所述接收信号，取决于所述一个或多个脉冲是否与与标签相关 的时间窗口相重合而从该标签的处理装置中输出相关签名信号，该签名信 号包含用于识别该标签的相关签名代码，该签名代码以取决于激励该标签 的供电电位差的速率输出，所述供电电位差源自于该标签的接收信号；

(e)从一个或多个所述标签辐射所述签名信号以作为响应辐射；

(f)在所述设备处接收来自所述一个或多个标签的响应辐射并在该处产 生相应的询问接收信号；

(g)在所述设备上过滤所述询问接收信号以分离出相应于所述一个或 多个标签的一个或多个谱分量，从所述一个或多个谱分量中提取所述一个 或多个标签的签名代码，然后使所述签名代码与一个或多个签名模板相关 联以识别所述标签；以及

(h)如果存在有关一个或多个所述分量的冲突，则在所述询问辐射中 输出所述一个或多个脉冲以暂时禁止一个或多个所述标签响应，并重复步 骤(a)到(g)直到解决冲突为止。

最好是，每个标签的时间窗口在时间上取决于为该标签的处理装置定 时的定时速率，而该定时速率取决于该标签的供电电位差。所述方法的优 点在于，询问设备可以分别控制一个或多个标签。

现在参考以下附图，通过纯示例方式来描述本发明的实施例，附图中：

图1是根据本发明的可变频率标签的基本部件的示意方框图；

图2是一个说明图1所示标签的第一实际实现方案的电路图，其采用 直接供电电位负载；

图3是一个说明图2所示标签的第一替换实现方案的电路图，其采用 直接标签输入负载；

图4是一个说明图2所示标签的第二替换实现方案的电路图，其采用 振荡器频率调制负载；

图5是一个说明图2所示标签的第三替换实现方案的电路图，其采用 用于提供反射辐射的辅助负载-调制天线；

图6是一个说明图2所示标签的第四替换实现方案的电路图，其采用 双振荡器；

图7显示了根据本发明的询问设备，其可用于询问图2、3、4、5、6 中所示类型的多个标签；

图8是说明图7所示设备接收的辐射频谱响应的图示；

图9是图7所示询问设备的修改形式，该修改形式包括多个发射天线， 用于解决同时询问如图1到6所示多个标签时的冲突问题；

图10是图2所示标签的修改形式的电路图，其包括一个压电变压器， 用于在通过该处接收的辐射进行供电时为标签提供扩大的工作范围；

图11是图10所示标签的修改形式的电路图，其包括对标签输入的直 接负载调制；以及

图12是一种替代询问设备的示意图，其包括正交设置的双环形天线， 该设备询问如图2所示的标签，该标签配有适于接收来自所述替换询问设 备的辐射的环形天线。

参考图1，图中显示了根据本发明的可变频率标签的基本部件；该标 签一般地用10表示。标签10包括多个互连的部件，即天线装置12、阻抗 匹配网络14、二极管检波装置16、压控振荡器18和逻辑单元20。逻辑单 元20可以实现成一个状态机，例如利用ROM和相关逻辑门；或者，逻辑 单元20可采用微控制器装置来实现。逻辑单元20包括互补金属氧化物半 导体(CMOS)装置，其电流消耗随时钟频率升高而增大。

现在描述标签10各部件的互连。

天线装置12经由匹配网络14耦合到二极管检波装置16的第一端口。 检波装置16包括连接到压控振荡器18电源输入端和逻辑单元20电源输入 端的第二端口。振荡器18的时钟信号CLK输出端耦合到逻辑单元20的时 钟输入端。

现在描述标签10的操作。

标签10在天线装置12处接收询问辐射22并产生相应的接收信号S1。 询问辐射22可以是例如具有约2.5GHz的载波频率的微波辐射，即在500 MHz到90GHz的范围内。或者，辐射22可以是具有约13.56MHz的载波 频率的高频辐射，即在5MHz到100MHz的范围内。作为进一步的替换， 辐射22可以是具有约125kHz的载波频率的低频辐射，即在20kHz到500 kHz的范围内，在此范围中存在明显的电感耦合效应。

信号S1经网络14传递到二极管装置16，在该处进行整流以提供基本 上单极但却波动的电位差P，电位差P施加到压控振荡器18和逻辑单元20 上。振荡器18产生时钟信号CLK，其频率F是电位差P的函数；频率F 随电位差P升高而提高。最好是，频率F与电位差P基本上线性相关，例 如在20％的线性偏差内。或者，可以使频率F相对于电位差P的变化以非 线性方式变化，例如基本上以对数方式变化。逻辑单元20由时钟信号CLK 提供定时，并且设计成向二极管装置16提供可变功率负载，例如通过耦合 到二极管装置16第二端口的逻辑单元20的输入/输出端，由此调制电位差 P。逻辑单元20用于以取决于编程到单元20中的签名代码的时变方式调制 差异P，所述签名代码唯一地将所述标签与其他类似的标签区分开。逻辑 单元20调制电位差P的速率由时钟信号CLK的频率决定。另外，如以上 所述，逻辑单元20的功耗随时钟信号CLK频率的升高而增大，该功耗占 标签10内功耗的主要部分。因而，当标签10在距标签询问设备较远距离 处工作时，振荡器18以较低频率输出时钟信号CLK，于是逻辑单元20消 耗较少的电力。反之，当标签10在距询问设备较近距离处工作时，振荡器 18以较高频率输出时钟信号CLK，于是逻辑单元20消耗较多电力；标签 10因此能够较快地回应询问设备。因而，通过当标签10在距标签询问设备 较远距离处工作时故意降低时钟信号CLK的频率，便可使标签10具有比 传统标签扩大的工作范围，传统标签的工作时钟脉冲频率基本上恒定，与 距相关询问设备的距离无关。询问设备检测标签10处接收到的询问辐射， 该询问辐射从该标签处反射而被询问设备回收；所反射的辐射量的时间变 化主要由逻辑单元20消耗的瞬时功率决定。

发明人明白，标签10的设计非常重要，必须将若干设计方面纳入考 虑，即：

(a)二极管装置16在其第一端口上表现为一个输入阻抗，该输入阻抗 是二极管装置16视频电阻的函数，而该视频电阻是第二端口上传递的输出 电流的函数；

(b)由于装置16表现为一个有限的输出电阻，因而二极管装置16第 二端口处提供的电位差P是该第二端口上传递的输出电流的函数；以及

(c)逻辑单元20通过其CMOS型结构，表现出基本上为电位差P的 平方的函数，且在给定电位差P上与信号CLK的频率以及基本上恒定的标 签10电路电容C线性相关或对数相关。

因此，标签10的功耗Q可以确定为等式1(Eq.1)的第一阶：

$Q=\mathrm{kF}\left(\frac{1}{2}C{P}^2\right)$ 等式1

其中：

k＝比例常数；以及

F＝f(P)，其中f是函数，例如基本上线性或对数性的函数。

可以理解，如上述函数f所定义，电位差P和信号CLK的频率之间的 几种关系可能取决于压控振荡器18的设计。

以可变时钟频率来操作标签10具有若干优点，即：

(a)标签10的空间工作范围可扩大而同时仍然响应相关询问设备；以 及

(b)标签10提供随工作距离频移的响应，这在同时询问若干设计类似 于标签10的时有助于解决冲突问题。

现在参考图2进一步详细描述图1所示标签10的各部分。

天线装置12包括一个折叠偶极天线，用于接收辐射22并在装置12 的第一和第二端子之间产生信号S1。阻抗匹配网络14由隔直流电容器24 来实现。二极管检波装置16由双零偏置肖特基二极管检波器26实现，其 包括一对串联的肖特基二极管和一个旁路电容器28。另外，逻辑单元20以 总部设在美国的Microchip Technology公司生产的型号为PIC12C509ESA 的CMOS微控制器的形式实现。

压控振荡器18实现为一个“三环”振荡器，其包括分别连接在所示 反馈环结构中的一系列第一、第二和第三反向逻辑门30a、30b、30c。另外， 振荡器18最好采用标准的专用74HC04 CMOS器件来实现。此外，“三环” 振荡器在由其反向逻辑门传播延迟决定的频率上振荡，所述传播延迟主要 取决于由二极管装置16产生的电位差P。

现在参考图2来描述标签10各部分的互连。

天线装置12的第一端子连接到隔直流电容器24的第一电极。电容器 24的第二电极如图所示耦合到双肖特基检波器26的中间阳极-阴极端。检 波器26的阴极连接到旁路电容器28的第一电极、微控制器的输入/输出(I/O) 端和正极供电VDD端、以及所述74HC04器件的正极供电VDD端。检波 器26的阳极耦合到天线装置12的第二端、旁路电容器28的第二电极以及 微控制器和74HC04装置的接地VSS端。74HC04器件包括输出时钟信号 CLK的第三端，第三端子耦合到微控制器的微控制器时钟输入端。

现在参考图2描述标签10的操作。

询问设备(图2中未显示)发出向标签10传播的询问辐射22，此辐 射由标签10的天线装置12接收。该装置12将接收的辐射22转换成信号 S1，信号S1通过隔直流电容器24耦合到双肖特基检波器26，双肖特基检 波器26将信号S1整流以在旁路电容器28上产生单极电位，即电位差P。 电位差P为74HC04器件供电，该器件进行振荡并将时钟信号CLK输出到 微控制器。电位差P也为微控制器供电而使其工作。

微控制器预先用对标签10唯一的签名代码编程。微控制器以受所述 签名代码控制的周期性方式切换其输入/输出端I/O，以旁路电容器28上表 现为一个时变负载。该负载的变化又影响双肖特基检波器26通过隔直流电 容器24向天线装置12呈现的阻抗，并由此影响由天线装置12反射回询问 设备的一部分辐射22。询问设备可接收返回到该处的辐射，将该反射的辐 射转换成一个信号，该信号随后经处理以产生暂时性波动并由此得到标签10 预编程的签名代码。该询问设备因此能够从标签10的签名代码确定标签10 的存在及其特定的身份。

应当理解的是，在不脱离本发明范围的情况下，可以修改图2所示的 标签10。例如，最好利用一个专用集成电路(ASIC)来实现双肖特基检波器 26、74HC04器件和微控制器；这种方法限制了装配制造标签10所需的部 件数量，由此降低其生产成本。另外，最好是采用蚀刻或印刷金属薄膜导 体廉价地实现天线装置12。

可以将标签10封装以保护它并使其它与周围环境隔离。这种封装在 例如将标签10用于干洗行业中标注衣物时很重要。在这些行业中，衣物易 受高温和大量有机溶剂中的一项或多项的影响；为了在清洗之后将衣物归 还给相应客户，必须将这些衣物加以唯一的标识。微控制器最好包括非易 失性存储器，例如E2PROM，以便可以用唯一的签名代码对其编程；这使 得可以大量生产标签10，然后在生产后加以定制。

应当明白的是，可对标签10加以修改以使其包括本地电源，例如一 个锂钮扣电池。修改的标签会保持如下特性：其压控振荡器18以取决于由 上述钮扣电池提供的供电电位的频率来输出时钟信号CLK。由此可以通过 在电池即将用尽时，即其内阻趋向于增大时降低电池的功耗，从而延长该 修改标签的工作寿命。

同样应当明白的是，该微控制器可以具有一个或多个附加的传感器， 以检测标签10的周围环境。例如，这种传感器可以是一个或多个温度传感 器、气敏传感器和生物传感器，以便标签10可用于远程监测采用标签来加 以唯一标识的产品的状态或老化。在这方面，标签10可有益地用于酿造和 食品加工行业。另外，在传感器指示磨损的情况下，标签10可用于用信号 通知与之相关联的部分何时已磨损且需要，例如在汽车应用中。

在图3中，50表示标签10的第一替换形式。第一替换标签50与标签 10相似，不同之处在于输入/输出(I/O)端经由负载电阻52连接到电容24的 第二电极。操作中，微控制器利用输入/输出(I/O)端来调制在负载电阻52上 形成的电压，并由此通过电容24将负载调制施加到天线12上。通过施加 这种负载调制，相应地调制了一部分从标签50反射的辐射22。

第一替换标签50具有这样的优点，即其可以比标签10中的可能频率 更高的频率对辐射22进行负载调制。允许更高的调制频率是因为第一替换 标签50中的微控制器不需要改变其由电容28缓冲的电位差P。因而，第 一替换标签50能够以比标签10高的数据率来响应询问辐射22。

在图4中，60表示标签10的第二替换形式。第二替换标签60与标签 10相似，不同之处在于振荡器18还包括第一电阻62、第二电阻64、隔直 流电容器66和变容二极管68。第一、第二和第三逻辑非门30a、30b、30c 分别串联连接，从第一逻辑门30a开始，以第三逻辑门30c结束。第三逻 辑门30c的输出端连接到微控制器的时钟输入端，并经由第一电阻62连接 到第一逻辑门30a的输入端，并且还经由电容66连接到变容二极管68的 阴极。所述阴极经过第二电阻64耦合到微控制器的输入/输出(I/O)端。

操作中，第二替换标签60在其天线装置12处接收辐射22并产生相 应的接收信号S1。信号S1经过电容24耦合到检波装置16，该检波装置16 对信号S1进行整流以产生电位差P。电位差P激励振荡器18以及微控制 器。振荡器18产生为微控制器定时的时钟信号CLK。微控制器在其输入/ 输出(I/O)端周期性地输出其签名代码，其调制变容二极管68表现出的电容 并因此调制振荡器18的振荡频率。主要产生于微控制器内的标签60的功 耗会随振荡器振荡频率变化，将由签名代码调制的不定负载提供给检波装 置16，其依次调制从标签60处反射的一部分辐射22。

在图5中，80表示标签10的第三替换形式。第三替换标签80与标签 10相同，除了它还包括一个辅助偶极天线82，该辅助偶极天线82包括经 由pin二极管86相互耦合的第一和第二偶极片84a、84b。第二偶极片84b 连接到二极管86的阴极，并且还连接到天线装置12的第二端子。第一偶 极片84a耦合到pin二极管86的阳极，并且还经由偏置电阻88耦合到微控 制器的输入/输出(I/O)端。

第三替换标签80以与标签10相同的方式进行操作，除了微控制器可 操作以调节流经pin二极管86的电流并由此调节其动态电阻率，从而调节 由辅助天线82接收的反射回来的一部分辐射22。

应当明白的是，可以通过将pin二极管86替换为砷化镓场效应晶体管 (GaAs-FET)来进一步修改第三替换标签80，所述场效应晶体管充当负阻 并由此从辅助天线82提供程度增强的反射辐射。另外，可将天线装置12 和辅助天线82分别调谐到不同的辐射频率，以便在通过包含第一和第二辐 射分量的辐射询问替换标签80时，第一分量有效地经天线装置12耦合并 激励标签80，而第二分量有效地耦合到辅助天线82中并在其中进行负载调 制。第三标签80还具有这样的优点，即可以比标签10更快地调制标签80 的反射辐射。

第三标签80可以通过包括一个声表面波(SAW)振荡器来进一步加以修 改，所述SAW振荡器包含一个SAW谐振器以及相关的增益元件如晶体管。 在这种进一步修改的标签中，SAW振荡器可由电位差P激励并由微控制器 进行选通控制，以一种传送签名代码的方式，以相对低的占空比，例如0.5～ 5％的时间来振荡，由此产生一个用于发射的信号作为来自辅助天线82的 反射辐射。这种进一步修改的标签具有这样的优点，即其以与激励该进一 步修改的标签的辐射22的频率不同的频率进行响应。

还可以进一步修改第三标签80，使微控制器包含一个E2PROM，例如 用于提供非易失性存储器来存储标签的签名代码。所述微控制器用于有意 地使振荡器18减速，以允许在执行能耗大的功能，例如以新的签名代码对 该E2PROM重新编程之前形成更大的电位差P。

在图6中，100表示标签10的第四替换形式。第四替换标签100与标 签10相同，除了它还包含一个耦合到微控制器时钟输入端的逻辑振荡器 102。另外，振荡器18耦合到微控制器的选通输入端。此外，如上所述， 微控制器的输入/输出(I/O)端经由负载电阻104耦合到检波装置16，以便对 其进行负载调制。

操作中，第四标签100接收辐射22，辐射22经由天线装置12、电容 器24和检波装置16耦合以产生电位差P。电位P激励振荡器18、102以 及微控制器。逻辑振荡器102设计成不管电位P如何波动，均以基本上恒 定的频率振荡，并因此以基本上恒定的速率为所述控制器定时。与此相反， 振荡器18以高度依赖于电位P的频率进行振荡，例如基本上以线性或对数 方式进行振荡。逻辑振荡器102确保所述微控制器在稳定的频率上工作并 因此以可预测的速率输出其签名代码。微控制器采用其从振荡器18接收的 时钟信号来确定以怎样的频率重复所述签名代码。第四标签100具有这样 的优点，即签名代码以可预测的速率输出，由此使询问第四标签100的设 备上的信号处理操作容易。由于标签代码重复频率取决于电位差P以及第 四标签100在输出其签名代码之间花费其例如90％或更多的大部分有效时 间空转，冲突因此得以回避，因为并发操作的多个第四标签100将异步输 出其签名代码；将会出现这样的时候：多个标签中只有一个输出其签名代 码，它因此可被询问所述多个第四标签的询问设备无歧义地识别出。

实际上，在专门改造的生产机械中可以大量地例如成百万地生产根据 标签10、50、60、80、100的设计的标签。使用时，许多这种标签经常会 同时处于前述询问设备的工作范围之内。询问设备的一个重要方面在于， 其可以在试图同时询问多个标签时解决标签之间的冲突。解决这种冲突是 任何商用标签系统的一个重要且实用的方面。

接着参考图7，图7显示了根据本发明的一种询问设备，其可用于询 问设计与图1和2所示标签10类似的多个标签10a、10b；该询问设备一般 地由200表示且显示为包括在虚线框210中。询问设备200包括射频振荡 器220、功率放大器230、发送器天线240、接收器天线250、接收器放大 器260、单边带混频器270、以及包含数字信号处理器和数字过滤器的基带 接收器280。

现在描述询问设备200内的互连。

振荡器220包括射频信号SRF输出，信号SRF与标签10可响应的射频 范围相匹配。信号SRF输出耦合到功率放大器230的信号输入端和混频器270 的第一输入端口。功率放大器230的输出耦合到发送器天线240。同样，接 收器天线250连接到接收器放大器260的输入端口。接收器260的输出端 耦合到混频器270的第二输入端口。混频器270的输出端口连接到基带接 收器280的信号输入端。

现在参考图7描述询问标签10a、10b的设备200的操作。标签10a、 10b空间上分布在与发送器天线240分别相距L1、L2处。

振荡器220产生信号SRF。信号SRF传播到放大器230以及混频器270 的第一端口。放大器230将所述信号SRF放大以产生相应的放大信号ASRF， 放大信号ASRF传送到发送器天线240，在该处作为辐射70向标签10a、10b 辐射。该辐射传播到标签10a、10b以产生接收信号S1，在标签10a、10b 中对信号S1整流以产生相应的供电电位差P。标签10a、10b如以上所述 那样运行，标签10a、10b具有其相关的分别工作在时钟频率F1和F2上的 压控振荡器50。在图7中，距离L1比距离L2短，这导致频率F1大于频率 F2。换句话说，以比标签10b大的速率为标签10a定时，因为标签10a比标 签10b更接近发送器天线240。

标签10a、10b分别调制其相应的辐射反射系数以提供反射辐射300、 310。所述辐射300、310分别从标签10a、10b传播到接收器天线250，在 该处将辐射300、310转换成相应的接收信号STF。信号STF传播到接收器 放大器260，在其中加以放大以产生相应的放大信号ASTF，放大信号ASTF 传送到混频器270的第二输入端口。然后混频器270将信号ASTF、SRF混 频即将其相乘以产生积分量，即产生基带信号SBB，基带信号SBB随后传播 到基带接收器280以接受稍后描述的其它信号处理。

现在参考图8，其中显示了说明信号SBB的频谱响应的图形。该图形包 括表示从左至右递增的频率的横坐标轴400，以及表示从下到上递增的信号 幅值的纵标轴410。信号SBB包括源于标签10b的第一边带分量420以及源 于标签10a的第二边带分量430。由于标签10b距离发送器天线240比标签 10a更远，所以在频谱响应中，第一边带分量420位于比分量430相对低的 频率上。

分量420、430分别包括有关标签10b、10a的签名代码的信息；另外， 分量420、430可以包括来自标签10b、10a的附加信息，例如来自连接到 标签10b、10a或结合到其中的传感器的传感器测量值。接收器280使用频 率选择性数字滤波器分离出分量420、430，然后从中提取签名代码。这种 滤波和提取技术在电子电路设计技术中是已知的。

标签10a、10b可设计成以曼彻斯特二相编码数据的形式调制其相应 的辐射反射系数；当采用曼彻斯特二相技术对数据编码时，将数据和时钟 信号异“或”以产生相应的曼彻斯特二相编码数据。可采用的替代调制形式 包括FM0和FM1格式，FM0和FM1是无线电通信系统技术领域中众所周 知的。

当从设备200同时询问设计上类似于标签10的许多标签时，在两个 或两个以上标签与发送器天线240等距离的情况下可能产生不确定的冲突。 当发生这种冲突时，由接收器280处理的来自标签的谱分量将会重叠在一 起而无法理解。本发明人理解，存在可据以操作设备200和标签10a、10b 以解决所述冲突的多种方法。

在第一种方法中，标签10a、10b经过设计，使得其相应的微控制器 不会连续地调制从其标签反射的辐射，而是仅在这些标签被询问期间的一 小段时间内对该辐射进行调制。由于实际上标签10a、10b的时钟频率会稍 有不同，它们将异步运行以便在某些时刻交替调制所述反射辐射。接收器280 会将这种交替看作频谱响应中签名代码交替的一个分量。可对接收器280 中的处理器进行编程以识别签名代码的这种交替并将其解释为表示存在不 止一个与发送器天线240等距离的响应标签。

在第二种方法中，图7所示的设备200修改成图9所示的替换询问设 备；该替换设备一般地用500表示。设备500包括三个发送器天线装置TX1、 TX2、TX3，它们分别连接到转换开关520的开关接线端a、b、c。转换开 关520的滑动端d连接到功率放大器230的输出端。基带接收器280也修 改为提供天线选择信号SANT，该天线选择信号SANT耦合到转换开关520，在 开关520处用于控制滑动端d到前述三个开关接线端a、b、c中首选的一 个端子上。

替换设备500另外包括一个可移动的传送带510，产品及其相关附加 标签10a、10b在该传送带上相对于天线装置TX1、TX2、TX3传送。图9 中用Lij表示与天线装置TX1、TX2、TX3的距离，其中下标i表示天线装 置，下标j表示标签本身。

操作中，设备500顺次使用天线装置TX1、TX2、TX3来询问标签10a、 10b。通过控制转换开关520的SANT信号分别依次选择装置TX1、TX2、TX3； 例如，当SANT信号将转换开关520设为将其滑动端d连接到端子a时，选 择装置TX1。由图9可见，当天线装置TX1、TX2、TX3基本上共线排列 时，每个标签10a、10b不可能与这些天线装置等距离。由于距离不等，因 此当基带接收器280依次选通天线装置TX1、TX2、TX3时，图8所示的 来自标签10a、10b的外差反射分量沿横坐标轴400移动。因而，如果对于 天线装置之一发生了分量420、430频率重迭，则在采用另一个天线装置时 可解决这些分量频率重叠的问题。因而，在由于两个或两个以上标签与一 个或多个天线装置等距离而发生冲突的情况下，基带接收器280能够为信 号处理目的分离外差分量。

如果需要，设备500可以进一步加以修改，以便其利用一个或多个天 线装置TX1、TX2、TX3，在标签10a、10b沿传送带510移动时每隔一段 时间监测标签10a、10b；随着标签10a、10b向前移动，它们与一个或多个 天线装置TX1、TX2、TX3的相对距离随之变化，从而使分量420、430沿 横坐标轴400移动。由于这种运动，某一瞬时标签10a、10b之间的冲突可 在标签10a、10b沿传送带510移动时的另一瞬时解决。

在解决冲突的第三种方法中，对设备200、500以及标签10a、10b的 微控制器进行了修改。设备200、500经过修改，使得每个设备中包括从其 相应基带接收器280到其射频振荡器220的连接，以便每隔一段时间将同 步脉冲插入信号SRF中。标签10a、10b中的微控制器也经过修改，以便它 们在操作中监视其上施加的电位差P，以检测上述同步脉冲的存在。如果 一个或多个标签10a、10b在输出其签名代码以调制其电位差P之后，未在 检测时间窗口内重复检测到同步脉冲，则该一个或多个标签10a、10b自动 切换进入不活动状态一段时间，在该不活动状态中，这些标签停止输出其 签名代码。每当设备200、500检测到信号SBB中存在签名代码之后，设备 200、500用于按周期性时间间隔输出同步脉冲，该时间间隔与所关心的特 定代码的时钟频率有关。采用这种方法，设备200、500能够向某个首选的 标签10a、10b发信号以指示其继续输出其签名代码，并强制另一个标签10a、 10b进入暂时受阻输出其签名代码的等待状态。这种方法当然也可用于存在 两个以上标签的情况。

现在参考图2和7进一步阐明与上述第三种方法相关的询问方法，此 询问方法利用设备200来询问标签10a、10b且优选标签10a而非标签10b；

步骤1：设备200接受与其相连的标签管理系统(未显示)的指示， 专门识别标签10a，而使所存在的其它标签强制进入等待状态；

步骤2：设备200以产生信号SRF为开始，接着将信号SRF放大来提供 放大信号ASRF，以便在其发送器天线240处作为辐射70输出。辐射70传 播到标签10a、10b并被其接收。辐射70在每个标签10a、10b中转换成信 号S1，并经整流以产生电位差P。每个标签10a、10b中的微控制器60受 该电位差P激励，并开始以与标签10a、10b的签名代码相关的方式将一个 波动负载施加到其电位差P上。所述波动负载导致一个相应的波动阻抗呈 现给标签10a、10b的天线装置20，从而瞬时修改其反射特性并由此从标签 10a、10b产生辐射70的带签名代码的反射分量300、310。反射分量300、 310传回设备200的接收器天线250并由其接收。

步骤3：辐射分量300、310在接收器天线250处转换为对应信号STF。 放大器260将信号STF放大以产生相应的放大信号ASTF。放大信号ASTF与 信号STF进行外差以产生基带信号SBB，基带信号SBB随后传送到基带接收 器280；

步骤4：接收器280对信号SBB滤波以从中分离出谱分量，然后检测 其瞬时振幅波动以识别存在于信号SBB中的签名代码。接收器280选择所 识别出的签名代码，其与从前述标签管理系统传送到设备200的签名标签 相关。在识别相关的签名代码后的一个响应时间间隔处，接收器向振荡器220 发出一个脉冲命令，于是振荡器220将脉冲插入信号SRF中，所述时间间隔 取决于接收器280测量的相关签名代码的定时速率；

步骤5：由放大器230放大包含了插入脉冲的信号SRF，以产生信号 ASRF，信号ASRF从发送器天线240作为辐射70发出；

步骤6：标签10a、10b在所接收的辐射70中监测插入的脉冲；如果 步骤2中标签10a、10b已输出其相应签名代码之后的一个时间窗口内出现 了所述脉冲，则标签10a、10b将据此确定它们是保持激活状态还是暂时转 入等待状态；在本示例中，脉冲存在于标签10a的预期时间窗口中，但未 出现在标签10b的预期时间窗口中，因此强制标签10b进入等待状态，而 标签10a保持激活。由于标签10b切换到等待状态，因此避免了标签10a、 10b之间的冲突；

步骤7：设备200如上述步骤4和5所述在辐射70中重复输出同步脉 冲，直到标签管理系统指示设备200搜索备选标签。因此，标签10b从等 待状态返回到激活状态，其中，可以在一段恢复周期之后选择标签10b，所 述周期例如在几微秒到一秒的范围内。

发明人明白可以修改标签10，以便在由标签10上接收的辐射为其供 电时扩展标签10的工作范围。图10提供了一种这种经过修改的标签的电 路，该经修改的标签一般地由600表示。与标签10相比，标签600另外包 括一个由610表示的压电变压器和显示为包括在虚线框660内的由650表 示的输出二极管检波单元。在标签600中，变压器610包括初级区620和 次级区630，它们集成在一起以形成一个伸长的机械部件。所述区域是由压 电合成物如锆钛酸铅(PZT)或类似的压电材料制造的。所述部件在其第一端 具有初级区620，而在其第二端具有次级次级区630。在操作中，该部件可 经激励进入谐振的延伸模式。由于初级区620包括一堆电气上平行连接的 压电板而次级区630包括一个压电材料片，因此变压器610能够升高从二 极管检波单元16输出并施加到初级区620上的信号的电压振幅，以便在二 极管检波单元650的输出端产生增高的电位差P来为逻辑单元20和压控振 荡器18供电。

最好是，变压器610设计成在其延伸模式下在10kHz到300kHz的频 率范围内谐振。所述谐振与约为20到500的品质因数相关。例如，可以这 样制造变压器610，使得：

(a)初级区620包括5到20层一堆的极化压电材料，每层的厚度在50:m 到0.2mm之间，且主要表面均是范围在1mm×1mm到5mm×5mm的 区域；所述堆可通过在这些主要表面上将这些层胶粘或焊接在一起而形成； 另外，可将这些主要表面金属化以形成电连接；以及

(b)次级区630可包括一个极化压电材料片，其具有前主要表面和后 主要表面，每个主要表面具有范围在1mm×1mm到5mm×5mm内的区 域，且厚度为0.3mm到1mm。

可将所述初级及次级区620、630胶粘或焊接在一起以形成一个整体 结构。

如图10中所示，检波单元650包括由670表示的肖特基二极管对和 以与检波单元16相似的方式连接在一起的相关旁路电容器680。初级区620 的初级、次级端T1、T2分别连接到旁路电容器28的第一和第二电极。如 图10所示，次级区630端子Ts连接到二极管对670的中点。

现在结合图7所示询问设备200描述标签600的操作。

设备200的发生器220产生适合于标签600的频率为f1的射频信号， 并在与变压器610的延伸谐振模式对应的频率f2上对该射频信号进行振幅 调制，如前所述，在频率f2上，变压器610能够提供从其初级区620到其 次级区630的电压升高。功率放大器230对该振幅调制信号进行放大并将 所得的放大信号由天线装置240输出，该放大信号在该天线装置240处作 为辐射22辐射出去。在标签600的天线装置12处接收所述辐射22，然后 在装置12的第一和第二端子上产生相应的接收信号SR。接收信号SR传到 二极管检波单元16，二极管检波单元16将信号SR整流以产生相应的单极 信号ST，信号ST包括主要在频率f2上的信号分量。信号ST将变压器610激 励进入沿其延伸轴的谐振状态，以在变压器650的次级区产生频率为f2的 信号SS，信号SS具有比信号ST更大的电压幅值。信号SS传到二极管检波单 元650，由其进行整流，以提供为逻辑单元20和振荡器18供电的电位差P， 如上所述。振荡器18提供频率随P升高而提高的时钟信号CLK。

变压器610尤其适用于标签600中；与变压器610相比，绕线式铁心 或空心变压器体积较大且不易提供适当的终端阻抗范围。另外，开关电容 型电压变压器也不合适，因为它们需要可察觉的电压来运行。

发明人明白，压电变压器610在谐振时可具有相对高的机械品质因数， 例如，数值经常超过几百，尤其是在在1kHz的测试频率下利用呈现0.005 或更低的介电损耗的硬PZT陶瓷材料的条件下。这种硬PZT材料例如可从 如下渠道获得：丹麦公司Ferroperm A/S，Hejreskovvej 18A，DK-3490 Kvistgaard，丹麦产品型号(under product reference)PZT26。压电材料的介 电损耗定义为电驱动该材料时所观测到的电损耗角的正切。所述介电损耗 还表示由该材料制成的压电变压器的并联等效电路的电阻与电抗之比。所 述介电损耗可以直接利用阻抗电桥来测量，例如在1kHz的激励频率下。

因此，变压器610具有一个用于负载调制的带宽限制滤波器，所述负 载调制是从微控制器经变压器610传回天线装置12的。为了提高标签600 的调制带宽，发明人设计了如图11中700所示的标签600的改进形式。标 签700与标签600相同，除了输入/输出(I/O)端经负载电阻710连接到电容 24的第二电极，如图所示。因而，标签700能够直接将负载调制施加到天 线装置12上，并因此可以与标签600相比更大的数据率进行响应。

发明人明白，虽然包括变压器610及其相关二极管检波单元650可以 提供扩展的标签工作范围，但包括变压器可能引入其他问题。然而，变压 器610的谐振频率随温度变化。在许多情况中，标签询问设备不具有有关 试图与之通信的标签的温度信息。因而，询问设备有可能选择不适当的频 率f2，该频率未正好与每个标签中变压器610的谐振频率重合。这种不精 确的重合在选择具有特别高的品质因数的变压器610来扩大标签600、700 的工作范围的情况下意义尤其重大。为了解决这种问题，发明人设计了一 种解决方案，其包括询问设备以循环的方式扫描辐射22的频率f2。在标签 600、700中，电位差P会随辐射22中的频率f2扫描经过变压器的谐振时 改变。因而，标签600、700输出其相应签名代码的速率将随扫描频率f2发 生变化；在图8中，这种扫描对应于沿横坐标轴400扫描分量420、430。 询问设备可经过编程以检测扫描频率f2时分量420、430的移动，由此确定 一个最适合操作每个标签600、700的频率f2。另外，通过精心安排标签600、 700使其具有互不相同的变压器610谐振频率，例如通过有意放宽他们的制 造公差，这种扫频方法便可用于协助解决标签之间的冲突；由于标签具有 互不相同的频率，因此他们的相应分量将达到最大值，该最大值对应于互 不相同的f2频率上横坐标轴400右侧的位置。

发明人还明白，标签询问设备不仅可用于确定特定标签是否存在，而 且可用于确定其相对于询问设备的角方位(angular bearing)。当标签及其 相关询问设备在较低频率上工作时，例如在100kHz到200kHz的范围内 工作时，所述设备和标签之间的耦合主要通过磁性H-场耦合来产生。此 外，在这种低频范围上首选环形天线，例如，类似长波无线电接收器中对 方向敏感的铁氧体线圈天线。因而，发明人设计了一种能够进行标签定向 测量的询问系统及相关联的兼容标签，所述系统由800表示，而标签由810 表示。

系统800包括一个耦合到由820表示的天线装置的询问设备830。装 置820包括如图所示互相正交设置的第一和第二环形天线822a、822b。标 签810与图1和图2所示的标签10类似，除了天线装置12以环形天线840 的形式实现。系统800以类似于设备500的结构设置，其中转换开关520 用于有选择地在环形天线822a、822b之间切换。

对于标签810相对于所述系统800的给定角度，标签810中形成的电 位差P的幅值在一级近似上分别与第一和第二环形天线822a、822b的cosN 和sinN成比例。如上所述，电位差P决定标签810输出其签名代码的速率。 签名代码输出速率取决于电位差P，并作为信息包含在标签810反射的辐 射中，该信息表示所述反射辐射中签名代码分量的频率。询问设备830接 收该反射辐射并加以处理，以分离出对应于标签810给两个天线822a、822b 的分量并确定它们的相对频移，例如沿图8中横坐标轴400的相对频移。 相对频移指示sinN与cosN之比，并由此指示tanN。应用反正切运算，至 少可以确定角N的一阶幅值，并因此可确定所建立的标签810相对于系统 800的方向。

标签设计技术领域的技术人员会理解，可调整标签10、50、60、80、 100、600、700，以使其适于接收其它频率的辐射。例如，标签10的天线 装置12可以用压电超声波换能器来替换，以便可以使用超声辐射，例如在 20kHz到500kHz频率范围内的超声辐射来询问所述标签以及为该标签供 电；包含这种超声波换能器使标签10能够用于海洋应用，例如可用于近海 石油工业。或者，标签10、50、60、80、100、600、700的天线装置12可 以替换为例如用于接收询问光辐射并从中产生标签工作功率的光电检测 器；标签返回辐射可以利用脉冲发光二极管(LED)源或受激微反射镜来 提供。本发明范围中光辐射的意思是指自由空间波长范围在10:m到100nm 之间的电磁辐射。

应当进一步理解的是，图2、3、4、5、6、10和11所示的压控振荡 器18还可以其它方式实现。例如，振荡器18还可以选择采用一个在操作 中向数字分频器输出固定频率的振荡器，该数字分频器在其分频输出端提 供时钟信号CLK，分频因子由电位差P通过一个或多个电压比较器以及用 于控制该分频器的相关逻辑门来控制。例如，可以修改标签10、600，将振 荡器18实现为一个符合目前为标签设立的国际标准频率的固定频率13.56 MHz振荡器，例如Philips Icode集成电路中所采用的那种。固定频率的振 荡器输出最好根据电位差P的变化进行选择性分频，如表1所提供的那样：

表1     电位差P     13.56MHz固定频率振荡器之后选     择的分频比  CLK脉冲信号的频率     1.8伏     256  52.96875kHz     2.0伏     128  105.9375kHz     2.2伏     64  211.875kHz     2.4伏     8  1.695MHz     2.6伏     2  6.789MHz

当输入辐射22在13.56MHz的频率上时，信号1可直接用于提供要 根据表1进行分频的固定频率振荡器输出信号，以便为逻辑单元20中的微 控制器定时。这种方法导致如此修改的多个标签10、50、60、80、100、600、 700在同时被询问时可以同步操作；这种同步操作使所采用的询问设备和所 述经过修改的标签中的信号处理任务容易。

此外，应当明白的是，标签10、50、60、80、100、600、700可以在 非常接近询问设备200、500处操作，以致于压控振荡器18和逻辑单元20 可能被过高电位差P损坏。为了回避这种损坏，发明人明白可在标签10、 50、60、80、100、600、700中包含一个或多个限压元件。在标签10中包 含限压元件的一种便利方式是将一个齐纳二极管与分流电容器28并联，该 齐纳二极管的阴极和阳极区分别连接到电容器28的第一和第二电极。同样 地，在标签600、700中包含限压元件的一种便利方式是将一个齐纳二极管 与电容器680并联，该齐纳二极管的阴极和阳极区分别连接到逻辑单元20 的微控制器的VDD端和VSS端。