CN101253517A - 具有射频接口的数据载体 - Google Patents

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Abstract

一种用于无接触数据载体的电路包括用于与数据载体的传输装置连接的第一电路接点和第二电路接点；电源电压产生装置，其被连接至第一电路接点，并且电源电压产生装置包括电源电压电路接点和参考电势电路接点，并且电源电压产生装置被设计成根据接收到的载波信号产生可在电源电压电路接点获取的相对于参考电势电路接点的第一电源电压；直流去耦装置，其被连接在第二电路接点和参考电势电路接点之间，并且直流去耦装置被设计成禁止第二电路接点和参考电势电路接点之间的直流通过；和电流传导装置，其被设计成用于电流从参考电势电路接点到第二电路接点的单向传导。

Description

具有射频接口的数据载体
技术领域
本发明涉及用于数据载体的电路。
本发明还涉及具有如前段所述的电路的数据载体。
背景技术
工业的近期发展已经显示出射频识别系统(RFID系统)正变成物流和运输应用集成的一部分。一方面，这种RFID系统典型地包括至少一个数据载体，该数据载体包括集成电路和与集成电路连接的传输装置。另一方面，这种RFID系统包括读/写站，该读/写站提供射频(RF)载波信号，其用于对数据载体的集成电路供电并且以无接触方式利用RF载波信号与所述集成的数据载体交换数据。由于对长距离RFID系统的需求的增加，对这种物流和运输应用而言，对高达GHz频率范围进行操作的超高频(UHF)RFID系统领域最近正变得十分重要。这种(UHF)RFID系统典型地被设计成根据国际标准ISO18000-6进行操作。
图1示出了现有技术RFID数据载体1，其包括上述传输装置2和集成电路3。集成电路3示出了形成第一电路连接点的第一连接焊盘4和形成第二电路连接点的第二连接焊盘5。环状天线基本上被设计成偶极子，其中偶极子的外部端点彼此短接，该环状天线实现了传输装置2。但是，这种环状天线的其它设计对本领域技术人员而言也是已知的。偶极子的内部端点被分别连接至第一连接焊盘4和第二连接焊盘5。已知的电路3进一步包括电源产生装置6，其被设计成根据接收到的载波信号CS来产生电源电压VDD并且在电路电源电压接点7上提供用于电路3的所述电源电压VDD。从所述电源电压接点7上可获得相对于参考电压电路接点GND的电源电压VDD。电路3进一步包括连接在第二连接焊盘5和参考电压电路接点GND之间的电容器8。对本领域技术人员而言已知的是，在此描述的用于环状天线的接口是用于连接环状天线的不平衡输入，这是因为电容器8对连接至第二连接焊盘5的偶极子的一个内部端点表现为相对于参考电势的交流(AC)短路。现有技术数据载体1还包括信号处理装置9，其被示意性地示出。信号处理装置9典型地包括(图1中未示出)微处理器或者等效的逻辑电路，其用于利用载波信号CS对存储在内部存储器中的数据或者接收到的数据或者要被发送的数据进行逻辑和/或算术运算，还包括调制级和解调级。调制级和解调级都被连接到第一连接焊盘4和例如微处理器并且用于以已知方式接收和发送数据。现有技术数据载体存在这样的问题，它总是要求用于正确操作的射频(RF)信号，这尤其需要使用相对昂贵的测试设备来测试电路3。
发明内容
本发明的目的是提供说明书第一段提到的类型的电路和说明书第二段提到的类型的数据载体，它们克服了上述缺点。
为了实现上述目的，根据本发明的电路提供了根据本发明的特征，所以根据本发明的电路特征如下：一种用于数据载体的电路，所述数据载体包括传输装置，所述传输装置被设计成以无接触方式从读/写站接收载波信号并与所述电路连接从而将所述接收到的载波信号馈入所述电路，其中所述电路包括第一电路接点和第二电路接点，所述第一电路接点和第二电路接点被设计成被连接至所述数据载体的所述传输装置；以及电源电压产生装置，所述电源电压产生装置被设计并布置成与所述第一电路接点和所述第二电路接点接触以接收所述载波信号，并且所述电源电压产生装置包括电源电压电路接点和参考电势电路接点，并且所述电源电压产生装置被设计成根据所述接收到的载波信号产生可在所述电源电压电路接点获取的相对于所述参考电势电路接点的第一电源电压；以及直流去耦装置，所述直流去耦装置被连接在至少一个被设计成连接至所述传输装置的电路接点和所述电源电压产生装置之间，并且所述直流去耦装置被设计成禁止在被设计成连接至所述传输装置和所述电源电压产生装置的所述各个电路接点之间的直流通过；以及电流传导装置，其与所述直流去耦装置并联，其中所述电流传导装置被设计用于电流从所述第一电路接点经由所述电源电压产生装置至所述第二电路接点的单向传导。
为了实现上述目的，根据本发明的数据载体包括根据本发明的电路。
根据本发明的典型特征的提供产生了这样的优势，不要求射频信号产生装置执行数据载体的电路的正确操作。与基于射频信号的测试设备比较而言，本发明允许使用用于测试的更便宜和简单的测试设备，同时不需要其它的焊盘或者连接器来执行芯片测试操作和连接传输装置。此外，电路的射频(RF)操作同样不会被本发明的设计影响，这是因为本发明的措施提供了对射频(交流)信号的正确操作、以及对通过两个电路连接焊盘馈入电路的直流信号的正确操作，所述连接焊盘典型地被连接至传输装置。
根据本发明的一些方案提供了这样的优势，用于将电能提供至电路中必须被供电的一些部分的电源电压能以基于RF信号和直流信号的两种方式产生。优势还在于，可以具有通过直流输入信号建立的第二电源电压值，其不同于基于RF信号建立的第一电源电压。
根据本发明的其它方案提供了这样的优势，为了提供第二电源电压，并不一定需要显著地改变基于仅仅通过RF信号操作电路的思想的电源电压产生装置的原始设计。在特定方案中，仅仅需要用相对简单的旁路装置对电源电压产生装置的一部分进行旁路。
根据本发明的另一些方案提供了这样的优势，数据还可以被提供至电路并且这些数据可被处理，如果它们是由RF信号提供的那么它们可能应该已经被处理过了。事实证明，如果直流信号的结构对应于在电路由RF信号控制时用于提供数据的已调制载波信号的包络，那么本发明尤其具有优势。这提供了这样的优势，在不需要任何载波信号或者对这些载波信号的调制时，数据可被相对简单地发送至电路。
根据本发明的另一些方案提供了这样的优势，除了基本上被设计成用于RF信号的输入级以外，可在对基于RF信号的电路的原始设计不做任何改变的情况下利用电源电压产生装置的一部分。仅仅要考虑的措施是相对简单的耦接装置，其确保了在基于DC信号的操作被启动的同时电源电压产生装置和解调装置不会与基于RF信号的操作彼此干扰。
本发明的这些或者其它的方面将通过参考下述实施例而予以描述并变得明显。
附图说明
参考附图中所示的实施例，通过非限制性的示例，下文将更加详细地对本发明进行描述。
图1示意性地示出了包括根据现有技术的电路的数据载体的框图。
图2以与图1同样的方式示出了根据本发明第一实施例的数据载体。
图3示出了可被用于与根据图1或者根据图2的数据载体通信的已调制载波信号。
图4示出了可被用于与根据图2的数据载体通信的直流信号。
图5以与图1同样的方式示出了根据本发明第二实施例的数据载体。
具体实施方式
图2示出了被设计成符合国际标准ISO18000-6的数据载体10。数据载体10包括传输装置11和集成电路12。集成电路12包括形成第一连接电路点的第一连接焊盘13和形成二连接电路点的第二连接焊盘14。
传输装置11被设计成以无接触方式从读/写站(图2中未示出)接收载波信号CS并且被电连接至集成电路12。环状天线LA实现了传输装置11，该环状天线基本上被设计成偶极子天线DA，其中偶极子的外部端点OE1和OE2彼此短接SC。偶极子天线DA的第一内部端点IE1被连接至第一连接焊盘13以及偶极子天线DA的第二内部端点IE2被连接至第二连接焊盘14。
电路12包括静电放电级15，其被连接至第一连接焊盘13和第二连接焊盘14。静电放电级15被设计成保护电路12使其不受静电电荷造成的损坏。
电路12还包括电源电压产生装置16，其被设计成根据所接收到的射频(RF)载波信号CS产生相对于参考电势GND的第一电源电压VDD1并且在电源电压电路接点17提供用于电路12的第一电源电压VDD1。第一电源电压VDD1可在操作期间从电源电压电路接点17和参考电压电路接点18之间获取。电路12还包括连接在第二连接焊盘14和参考电势电路接点18之间的电容器C。
对本领域技术人员而言已知的是，在此描述的用于环状天线的接口IF是用于环状天线的不平衡输入，这是因为电容器C对连接至第二连接焊盘14的偶极子的第二内部端点表现为相对于参考电势的交流(AC)短路。
电路12还包括解调装置19、响应装置20和处理级21。解调装置19、响应装置20和处理级21实现了处理装置PM，处理装置PM被设计成用于处理在无接触通信中接收到的输入数据或者仅仅计划被内部处理的数据或者计划被发回至读/写站的输出数据。
电源电压产生装置16被包括第一电荷泵级22、第二电荷泵级23、第三电荷泵级24和第四电荷泵级25的多级电荷泵实现。第一电荷泵级22包括连接至第一连接焊盘13的第一输出端22I。如图2所示，第一电荷泵级22还连接至参考电势电路接点18。第一电荷泵级22还包括第一输出端220。剩下的每个电荷泵级23、24和25都包括输入端和下文中描述的输出端230、240和250。电荷泵级22、23、24和25彼此串行连接。在这个串行连接中，第一电荷泵级22的第一输出端220形成了第二电荷泵级23的第二输入端，第二电荷泵级23的第二输出端230形成了第三电荷泵级24的第三输入端，第三电荷泵级24的第三输出端240形成了第四电荷泵级25的第四输入端，第四电荷泵级25包括第四输出端250。第四输出端250实现了电源电压电路接点17。第一电荷泵级22实现了具有作为第一电荷泵级22的第一输出端220的第一电荷泵单元。电荷泵级23、24和25实现了具有作为第四电荷泵级25的第四输出端250的第二电荷泵单元。在当前情况下，第一电荷泵单元仅仅包括一个电荷泵级22，而第二电荷泵单元包括三个电荷泵级23、24和25。
电源电压产生装置16还包括旁路装置26，其一侧被连接至所述第一电荷泵级22的第一输出端220并且另一侧被连接至第四电荷泵级25的第四输出端250。在当前情况下，旁路装置是通过正极连接至第一输出端220而负极连接至第四输出端250的二极管实现的。于是，旁路装置被设计成用于在从第一输出端220到第四输出端250的方向上单向传导电流。在当前情况下，旁路装置26在电荷泵级23、24和25上桥接。
解调装置19包括输入级27和解调级28。输入级27的输入侧27I连接至第一连接焊盘13，并且输入级27被实现成第五电荷泵，其被用于建立一个电压，该电压示出了在数据通过RF载波信号的方式接收时适合被解调的值。通过利用第五电荷泵来建立所述电压，输入级27被设计成用于提供信息表示信号IRS，信息表示信号IRS代表了由所述载波信号CS的调制而被提供了数据的信息。信息表示信号IRS代表了已调制载波信号CS的包络曲线。图2中示出了具有所述包络(虚线)的载波信号CS。解调级28被设计成在其输入端28I接收信息表示信号IRS，并且对信息表示信号IRS进行解调，并且将数据信号DS释放至处理级21，其中数据信号DS包括代表了由所述载波信号CS的调制提供的信息的数据。
电路12还包括耦接装置29，其一侧被连接至所述第一电荷泵级22的第一输出端220并且另一侧被连接至解调级28的输入端DSI。在当前情况下，耦接装置是通过负极连接至第一输出端220而正极连接至解调级28的输入端DSI的二极管实现的。
根据另一个实施例，第一电荷泵单元可包括两个电荷泵级22和23，而第二电荷泵单元可包括两个电荷泵级24和25，并且旁路装置26在两个电荷泵级24和25上桥接，同时耦接装置29将第二电荷泵级23的第二输出端230和解调级28的输入端28I耦接在一起。根据另一个实施例，第一电荷泵单元可包括三个电荷泵级22、23和24，而第二电荷单元可包括一个电荷泵级25，并且旁路装置26在电荷泵级25上桥接，并且耦接装置将第三电荷泵级24的第三输出级240和解调级28的输入级28I耦接在一起。但是，事实证明，第一电荷泵单元最好包括尽可能少的电荷泵级22…24以最小化在这些电荷泵级22…24上的电压损失(电压降)。响应装置20的输出端连接至第一连接焊盘13而其输入端连接至处理级21。响应装置20被设计成从处理级21接收响应数据RD，并且根据响应数据RD为输入载波信号CS改变电路12的输入端的阻抗，于是在读/写站侧产生了可被检测的回波信号。
电路12还包括连接在第二连接焊盘14和参考电势电路接点18之间的电流传导装置30，其中电流传导装置30被设计成用于电流从参考电势电路接点18到第二电路接点14的单向传导。在当前情况下，电流传导装置30是由负极连接至电势电路接点18而正极连接至第二电路接点14的二极管实现的。
通过提供上述措施，电路12允许如图4所示的直流信号通过第一连接焊盘13和第二连接焊盘14被馈入电路12，从而操作电路12，这是由于在RF载波信号CS通过数据载体10的传输装置11被接收时，电路12可被操作，其中图4在结构上示出了图3所示的载波信号的包络形状。操作中，电流传导装置30通过对电容器C进行旁路而允许第一连接焊盘13和第二连接焊盘14之间的直流通过，所述电容器C基本上不允许任何直流通过。但是，由于二极管在高频被电容器C短路，电路的射频操作不会被干扰。文中，数据载体10中电路12接收RF载波信号并利用该信号供电的操作被称为“RF操作”。通过提供旁路装置26至电源电压产生装置16，电源电压产生装置16被设计成接收所述直流并且根据所述直流信号提供可在第三电路接点17’和参考电势电路接点18之间获取的第二电源电压VDD2。
在一些实施例中，可在不同于电源电压电路接点17的第三电路接点17’(图中未示出)上获得数值上与第一电源电压VDD1不同的第二电源电压VDD2是有用的。但是，根据图2所示的实施例，第三电路接点17’就是电源电压电路接点17，并且第一电源电压VDD1的数值等于第二电源电压VDD2的数值。
通过利用耦接装置29将电源电压产生装置16耦接至解调装置19，可在第一电荷泵级22的第一输出端220上获得的直流信号可在解调级28被用于产生用于处理级21的数据信号DS。因此，直流信号优选地包括连续的直流电平序列，已调制的射频载波信号CS可示出其包络形状。在这些条件下，提供至解调级28的直流信号是在电路12的射频信号操作期间从解调级19的输入级27提供来的信息表示信号IRS的替代。于是，在电路12的“包络直流信号操作”期间，输入级27被电源电压产生装置16的第一电荷泵级22实现。
在这种包络直流信号操作中，解调装置19的输入级27阻止了直流信号，并且对输入级27的任何干扰都被避免了。另一方面，在射频操作期间，耦接装置29的单向电流传导性能为解调装置19提供独立于电源电压产生装置16的无干扰操作。
为了确保直流信号通过电源电压产生装置16的相对无损失通道，第一电荷泵级22示出了稍微地不同于其它电荷泵级23、24、和25的设计。如图2所示，不同于电荷泵级23、24、和25，电荷泵级22中去除了显示在电荷泵级23、24、和25的输入电容器CI，并且第一电荷泵级22仅仅包括由三个二极管实现的整流器结构，其中电容器与整流器结构并联地连接至第一输出端220。
众所周知的是，处理级21必须被处理级电源电压VDD供电。在当前情况下，处理级电源电压VDD不同于第一电源电压VDD1。实际上，需要提供其它的电源电压产生装置来根据第一电源电压VDD1建立处理级电源电压VDD。这些其它的电源电压产生装置在图2中未示出。但是，在另一个实施例中，处理级21还可以被设计成以第一电源电压VDD1操作。同样的陈述也适合于第二电源电压VDD2。
在图5所示的本发明第二实施例中，电源电压产生装置16还包括用来产生希望的电源电压VDD1的多个级，其中块B1、B2至Bn指示了这些级。旁路装置26也被示出。
不同于图2，耦接装置29在电源电压电路接点17将电源电压产生装置16耦接至解调装置19。第二电容器C2被连接在解调装置19的输入侧27I和参考电势GND之间。另一个耦接装置29’在电源电压电路接点17将电源电压产生装置16耦接至处理级21。这个另一个耦接装置29’将电源电压VDD1或者VDD2分别提供至处理级21。第三电容器C3的一侧连接在另一个耦接装置29’和处理装置21之间，而其另一侧连接至参考电势GND。第三电容器C3的值高于第二电容器C2的值，这是因为第二电容C2器缓冲了解调通道而第三电容器缓冲了电源电压通道。第一实施例公开的优势同样适合于本发明的第二实施例。
虽然在描述过的本发明实施例中，直流传导装置被描述为普通的二极管，但是应该注意到，特殊的二极管，例如“肖特基”二极管或者作为二极管操作的晶体管，同样可以用于实现直流传导装置。对于熟悉本发明的思想的本领域技术人员而言，具有适当特性的其它电子元件被认为是包括在内的。
本文所述的数据载体及其电路还可被设计为符合其它无线电识别系统相关标准，例如ISO18000-3AAAAA、ISO18000-4，或者可以是所述传输装置11至电路12的不平衡耦接所产生的问题需要被解决的一种普通设计。
可以提一下，在另一个实施例中，直流耦合去耦装置(C)还可以被布置在第一电路接点(13)和电源电压产生装置(16)的输入端之间，并且电流传导装置(30)被并联地连接至直流去耦装置(C)从而允许从第一电路接点(13)经由电源电压产生装置(16)至第二电路接点(14)的直流通过。
还可以提一下，在另一个实施例中，提供了多个天线，并且一个通用接地焊盘被用于应用本发明的思想。
最后，应该注意的是，上述实施例说明了而不是限制了本发明，并且本领域技术人员将能在不脱离所附权利要求的范围的情况下设计出多种替换实施例。在权利要求中，括号中的标号不应该被解释为限制权利要求。词语“包括”及类似词语的使用并不排除除了权利要求中所陈述的元素和步骤之外其它元素和步骤的存在。单个元素的使用并不排除多个该元素的存在，反之亦然。在列举了多个装置的设备权利要求中，这些装置中的多个可通过同一种硬件(或软件)实现。事实仅仅在于，在相互不同的从属权利要求中陈述的某些方法并不表示这些方法的结合不能用作优选实施例。

Claims (6)

1.一种用于数据载体(10)的电路(12)，所述数据载体(10)包括传输装置(11)，所述传输装置(11)被设计成以无接触方式从读/写站接收载波信号(CS)并与所述电路(12)连接从而将所述接收到的载波信号(CS)馈入所述电路(12)，
其中所述电路(12)包括：
第一电路接点(13)和第二电路接点(14)，所述第一电路接点(13)和第二电路接点(14)被设计成被连接至所述数据载体(10)的所述传输装置(11)；
电源电压产生装置(16)，所述电源电压产生装置(16)被设计并布置成与所述第一电路接点(13)和所述第二电路接点(14)接触以接收所述载波信号(CS)，并且所述电源电压产生装置(16)包括电源电压电路接点(17)和参考电势电路接点(18)，并且所述电源电压产生装置(16)被设计成根据所述接收到的载波信号(CS)，来产生可在所述电源电压电路接点(17)获取的相对于所述参考电势电路接点(18)的第一电源电压(VDD1)；
直流去耦装置(C)，所述直流去耦装置(C)被连接在被设计成连接至所述传输装置(11)的至少一个所述电路接点(13，14)和所述电源电压产生装置(16)之间，并且所述直流去耦装置(C)被设计成禁止各个电路接点(13，14)之间的直流通过，所述各个电路接点(13，14)被设计成连接至所述传输装置(11)和所述电源电压产生装置(16)；以及电流传导装置(30)，其与所述直流去耦装置(C)并联，其中所述电流传导装置(30)被设计用于电流从所述第一电路接点(13)经由所述电源电压产生装置(16)至所述第二电路接点(14)的单向传导。
2.根据权利要求1所述的电路(12)，其中所述电源电压产生装置(16)被设计成接收施加在所述第一电路接点(13)和所述第二电路接点(14)之间的直流信号，并且根据所述直流信号提供可在所述电源电压电路接点(17)获取的相对于所述参考电势电路接点(18)的第二电源电压(VDD2)。
3.根据权利要求2所述的电路(12)，其中所述电源电压产生装置(16)是通过多级电荷泵的方式实现的，所述多级电荷泵至少包括第一电荷泵单元和第二电荷泵单元，其中所述第一电荷泵单元包括第一输出端以及所述第二电荷泵单元包括第二输出端，所述第二输出端实现了所述电源电压电路接点(17)，并且
所述电源电压产生装置(16)进一步包括连接在所述第一电荷泵单元的所述第一输出端和所述第二电荷泵单元的所述第二输出端之间的旁路装置(26)，其中所述旁路装置(26)被设计用于电流从所述第一输出端至所述第二输出端的单向传导。
4.根据权利要求2所述的电路(12)，其中提供了处理装置(21)，所述处理装置(21)被耦接至所述电源电压电路接点(17)，并且被设计成由所述第一电源电压(VDD1)或者所述第二电源电压(VDD2)供电，以及其中所述处理装置(21)被设计成至少接收所述直流信号的表示并且在各个时间周期内处理由所述直流信号不同电平代表的数据。
5.根据权利要求3所述的电路(12)，其中提供了解调装置(19)，所述解调装置(19)被设计成对代表了由所述直流输入信号所提供的信息的信息表示信号(IRS)进行解调，并且所述解调装置(19)包括输入级(27)和解调级(28)，其中所述输入级是由所述第一电荷泵单元实现的，并且所述第一电荷泵单元的所述第一输出端被耦接装置(29)耦接至所述解调级(28)。
6.一种数据载体(10)，所述数据载体包括传输装置(11)，所述传输装置(11)被设计成以无接触方式从读/写站接收载波信号(CS)，并与电路连接从而将接收到的载波信号(CS)馈入所述电路，其中所述电路是根据权利要求1至5之一所述的电路(12)。
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