CN101373524A - 一种射频识别标签电路系统结构及其工作方法与应用 - Google Patents

Abstract

一种射频识别标签电路系统结构及其工作方法与应用，其特征在于它是由天线、电压整流器电路、电压稳定电路、保护电路、上电复位电路、解调电路、调制电路、时钟产生电路、逻辑控制电路、存储器组成；它作为射频识别卡电路，用于射频识别系统。本发明的优越性在于：1.提出了一种射频识别标签电路结构，能够极大的提高利用能量效率，避免了普通结构中由于电压稳定电路带来的能量损耗，提高了利用从天线输入的能量的效率，增大RFID系统的读写距离；2.该电路结构能够降低噪声的串扰，从而提高电路工作可靠性。

Description

一种射频识别标签电路系统结构及其工作方法与应用

(一)技术领域：

本专利涉及与射频识别标签有关的电路及其工作方法以及对该电路的射频识别系统的应用。

(二)技术背景：

目前射频识别标签系统构成通常结构如图4所示。首先由天线接收到空间电磁波，将电磁波的能量转化为交流电信号输出为RF1和RF2，然后通过电压整流器电路将输入的交流电信号转化为直流电信号VDD，作为整体电路的电源，为电路提供能量。VDD是高于电路工作的电压，因此需要电压稳定电路把输入电源电压稳定到适合电路工作的电压REGVDD。上电复位电路用来监测REGVDD的电压，当达到适合电路工作的范围时，对于整体电路进行复位，系统开始工作。同时还有解调用于接收读卡器的数据，调制电路用于发送数据返回给读卡器。电路的核心控制模块为逻辑控制电路，用来处理来自解调电路的数据并输出处理后的返回数据给调制电路，发送给读卡器。同时逻辑控制电路还要与存储器通讯，完成读出或修改存储器存储数据的功能。存储器中包含有高压产生电路用于对存储单元完成擦写操作。整体电路的输入部分设有保护电路，对于整体电路进行输入限压保护以及ESD保护。

通常情况下高压产生电路的输入是来自REGVDD的这样就会降低高压产生电路利用能量的效率，从而减小了RFID系统的写距离。而且电压整流器电路只有一个VDD输出用于给整体电路各个模块提供电源，这样必然导致当各个子模块工作时，各个子模块之间通过公共的电源而产生很大的相互干扰，降低了整体电路工作的可靠性。

如上所述，利用从天线输入的能量的效率会极大影响射频识别标签电路的工作距离，并且由于结构的不合理会导致一些可靠性的问题。这些问题会影响射频识别标签电路的性能。

(三)发明内容：

本发明的目的在于提供一种射频识别标签电路系统结构及其工作方法与应用，它为了解决与现有技术相关的上述问题，是一种比普通射频识别标签电路结构利用能量效率更高，并且能够提高电路工作可靠性的一种新型射频识别标签电路结构。

本发明的技术方案：一种射频识别标签电路系统结构，其特征在于它是由天线、电压整流器电路、电压稳定电路、保护电路、上电复位电路、解调电路、调制电路、时钟产生电路、逻辑控制电路、存储器组成，其中：天线输出连接电压整流器电路输入；电压整流器电路输出包括一个以上的支路，分别为电压稳定电路、调制电路、解调电路、限幅电路以及存储器电路高压产生模块提供直流电压输入；电压稳定电路输出直流电源电压，为整个系统提供适合电路工作的电源电压；上电复位电路输入连接电压稳定电路输出的电源电压，输出上电复位信号POR给逻辑控制电路；解调电路输入连接电压整流器电路的一个输出支路，输出解调信号DATA_IN给逻辑控制电路；调制电路输入连接逻辑控制电路输出信号DATA_OUT，输出连接电压整流器电路一个输出支路；时钟产生电路输出时钟信号CLK为逻辑控制电路的输入；逻辑控存储器电路输入存储器电路中高压产生电路的电源直接连接电压整流器电路一个输出支路；存储器电路输入输出信号与逻辑控制电路相连。

一种上述射频识别标签电路系统结构的工作方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)天线吸收空间的电磁波能量，把电磁波能量转化为电信号输入；

(2)电压整流器电路把从天线收集的能量转化为直流电压，为整个RFID芯片提供直流电源；

(3)电压稳定电路，将由电压整流器电路输出的直流电压调整为适用于芯片工作的直流电源电压；

(4)对于整个电路起到保护的作用的保护电路进行ESD保护以及泄放多余的输入功率；

(5)当电压稳定电路输出电压达到系统工作允许范围时，上电复位电路向解调电路、逻辑控制电路、时钟产生电路发出上电复位指示信号POR；

(6)解调电路解调从天线接收到的调制信号，把解调数据输出给逻辑控制电路进行处理；

(7)调制电路发送RFID卡响应读卡器的数据，使用负载调制的方法，把数据调制到读卡器发送的载波上，发送给读卡器；

(8)时钟产生电路在输入信号为10％~100％调制深度情况下产生适合芯片逻辑电路工作的频率的时钟；

(9)逻辑控制电路处理来自于解调电路的解调数据并输出响应读卡器的数据；

(10)存储器存储数据，选择可擦写存储器，通过控制逻辑读出和修改存储器中的内容；电压整流器电路的一个输出支路VDD1直接提供给存储器高压产生电路的电源，并直接从天线输入能量。

一种上述射频识别标签电路系统结构的应用，其特征在于它作为射频识别卡电路，用于射频识别系统。

本发明的优越性和特点在于：1、提出了一种射频识别标签电路结构，能够极大的提高利用能量效率，避免了普通电路结构中由于电压稳定电路带来的能量损耗，提高了利用从天线输入的能量的效率，增大RFID系统的读写距离；2、该电路结构能够降低噪声的串扰，从而提高电路工作可靠性。

(四)附图说明：

图1为本发明所涉一种射频识别标签电路系统结构及其工作方法与应用中的射频识别标签电路系统整体结构示意图；

图2为本发明所涉一种射频识别标签电路系统结构及其工作方法与应用中的电压整流器电路结构图；

图3为本发明所涉一种射频识别标签电路系统结构及其工作方法与应用中的不同调制方式输出的时钟信号波形；

图4为现有技术的射频识别标签电路系统结构图；

图5为现有技术的电压整流器结构图。

(五)具体实施方式：

实施例：一种射频识别标签电路系统结构(见图1)，其特征在于它是由天线、电压整流器电路、电压稳定电路、保护电路、上电复位电路、解调电路、调制电路、时钟产生电路、逻辑控制电路、存储器组成，其中：

天线输出连接电压整流器电路输入；电压整流器电路输出分为5个支路，如图1所示VDD1~VDD5，为电压稳定电路、调制电路、解调电路、限幅电路以及存储器电路高压产生模块分别提供直流电压输入。电压稳定电路输出直流电源电压，为整个系统提供适合电路工作电源电压。上电复位电路输入连接电压稳定电路输出的电源电压，输出上电复位信号POR给逻辑控制电路。解调电路输入连接电压整流器电路的一个输出支路，输出解调信号DATA_IN给逻辑控制电路。调制电路输入连接逻辑控制电路输出信号DATA_OUT，输出连接电压整流器电路一个输出支路。时钟产生电路输出时钟信号CLK为逻辑控制电路的输入。逻辑控存储器电路输入存储器电路中高压产生电路的电源直接连接电压整流器电路一个输出支路。存储器电路输入输出信号与逻辑控制电路相连。

上述电路的工作方法如下：天线，用于吸收空间的电磁波能量，并把电磁波能量转化为电信号输入。电压整流器电路，用于把从天线收集的能量转化为直流电压，为整个RFID芯片提供直流电源，电压整流器电路输出分为5个支路，分别为电压稳定电路、调制电路、解调电路、保护电路提供直流电压输入(如图1所示，VDD2~VDD5)，由于各个模块由电压整流器电路分别输出提供电源，避免了使用一个公共电源而导致的彼此之间通过电源相互干扰的问题，提高了电路工作的可靠性。电压稳定电路，用于将由电压整流器电路输出的直流电压调整为适用于芯片工作的直流电源电压。保护电路，用于进行ESD保护，以及用于泄放多余的输入功率，对于整个电路起到保护的作用。上电复位电路，当电压稳定电路输出电压达到系统工作允许范围时，向解调电路，逻辑控制电路，时钟产生电路发出上电复位指示信号POR。解调电路，用于解调从天线接收到的调制信号，把解调数据输出给逻辑控制电路进行处理。调制电路，用于发送RFID卡响应读卡器的数据，使用负载调制的方法，把数据调制到读卡器发送的载波上，发送给读卡器。时钟产生电路可以在输入信号为100％调制深度情况下可以产生适合芯片逻辑电路工作的频率的时钟。逻辑控制电路，用于处理来自于解调电路的解调数据，并输出响应读卡器数据。存储器，为可擦写存储器，用于存储数据，并可以通过控制逻辑读出和修改存储器中的内容。存储器高压产生电路的电源直接由电压整流器电路的一个输出支路VDD1提供，这样的就可以直接利用从天线输入能量，避免了普通结构中由于电压稳定电路带来的能量损耗，从而提高了利用从天线输入的能量的效率，这样可以增大RFID系统的读写距离。

上述RFID芯片电路系统结构作为射频识别卡电路，用于射频识别系统。

Claims (3)

1.一种射频识别标签电路系统结构，其特征在于它是由天线、电压整流器电路、电压稳定电路、保护电路、上电复位电路、解调电路、调制电路、时钟产生电路、逻辑控制电路、存储器组成，其中：天线输出连接电压整流器电路输入；电压整流器电路输出分为包括一个以上的支路，分别为电压稳定电路、调制电路、解调电路、限幅电路以及存储器电路高压产生模块提供直流电压输入；电压稳定电路输出直流电源电压，为整个系统提供适合电路工作电源电压；上电复位电路输入连接电压稳定电路输出的电源电压，输出上电复位信号POR给逻辑控制电路；解调电路输入连接电压整流器电路的一个输出支路，输出解调信号DATA_IN给逻辑控制电路；调制电路输入连接逻辑控制电路输出信号DATA_OUT，输出连接电压整流器电路一个输出支路；时钟产生电路输出时钟信号CLK为逻辑控制电路的输入；逻辑控存储器电路输入存储器电路中高压产生电路的电源直接连接电压整流器电路一个输出支路；存储器电路输入输出信号与逻辑控制电路相连。

2.一种如权利要求1所述的射频识别标签电路系统结构的工作方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)天线吸收空间的电磁波能量，把电磁波能量转化为电信号输入；

(2)电压整流器电路把从天线收集的能量转化为直流电压，为整个RFID芯片提供直流电源；

(3)电压稳定电路，将由电压整流器电路输出的直流电压调整为适用于芯片工作的直流电源电压；

(4)对于整个电路起到保护的作用的保护电路进行ESD保护以及泄放多余的输入功率；

(5)当电压稳定电路输出电压达到系统工作允许范围时，上电复位电路向解调电路、逻辑控制电路、时钟产生电路发出上电复位指示信号POR；

(6)解调电路解调从天线接收到的调制信号，把解调数据输出给逻辑控制电路进行处理；

(7)调制电路发送RFID卡响应读卡器的数据，使用负载调制的方法，把数据调制到读卡器发送的载波上，发送给读卡器；

(8)时钟产生电路在输入信号为10％~100％调制深度情况下产生适合芯片逻辑电路工作的频率的时钟；

(9)逻辑控制电路处理来自于解调电路的解调数据并输出响应读卡器的数据；

(10)存储器存储数据，选择可擦写存储器，通过控制逻辑读出和修改存储器中的内容；电压整流器电路的一个输出支路VDD1直接提供给存储器高压产生电路的电源，并直接从天线输入能量。

3.一种射频识别标签电路系统结构的应用，其特征在于它作为射频识别卡电路，用于射频识别系统。

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