CN102142100A

CN102142100A - 一种高频无源rfid模拟前端电路

Info

Publication number: CN102142100A
Application number: CN 201110087880
Authority: CN
Inventors: 刘冬生; 邹雪城; 李奉波; 童乔凌; 王巨智; 李大为
Original assignee: Huazhong University of Science and Technology
Current assignee: Huazhong University of Science and Technology
Priority date: 2011-04-08
Filing date: 2011-04-08
Publication date: 2011-08-03

Abstract

本发明公开了一种高频无源RFID模拟前端电路，其结构为：保护电路和整流电路均与天线接口相连，它获取能量，存储在内部的一个大电容中，输出一个高电压到电源产生电路；电源产生电路连接到整流电路，它将输入的电压整合为适合电路内部工作的电平，输出接到复位电路，解调电路，时钟电路，调制电路，为它们提供电源；解调电路连接到天线接口，作用是解调出天线上接收到的信号，并将它输出；时钟电路连接到天线，作用是从天线上接收到的信号中恢复出时钟，输出时钟信号；复位电路连接到整流电路，它在上电和掉电时，都能进行复位。本发明通过接入接收天线和谐振电容后，能够完成RFID系统中的信号传输，且具有高可靠性，低成本等诸多优点。

Description

一种高频无源RFID模拟前端电路

技术领域

本发明属于射频识别技术领域，具体为一款模拟前端电路，尤其适用于高频无源条件下的射频识别电路的开发和射频识别技术应用。

背景技术

RFID(radio frequency identification)射频识别技术在近年来越来越受到重视。同早期的条形码等识别技术相比，射频卡具有非接触、读取距离长、可识别运动目标等优点。

RFID标签主要分为无源标签(Passive，或者batteryless tag)和有源标签(Active tag)两种类型。无源RFID标签的能量来自读写器发射的射频能量，无须内置电源，具有体积小、重量轻、成本低、几乎无使用寿命限制等优点，但需要较大功率的读写器；有源RFID标签的能量来自其内置电源，具有长距离识别、对读写器的发射功率依赖小等优点，但是成本高、使用寿命有限。RFID系统的成本中占最主要因素的是大量使用的RFID标签，RFID市场大幅成长需要低廉的RFID标签推动才有可能完成，无源RFID标签及系统技术是未来RFID主流发展趋势。

在无源RFID系统中，模拟前端需要完成的工作有两种。一是搭建读卡器和RFID标签的通信桥梁，也就是说模拟前端接收读卡器发出的模拟信号，经过处理，得到原始的数字信号，提供给RFID标签的数字基带进行处理；同时，模拟前端接受数字基带需要返回给读卡器的信号，经过处理，以读卡器能够识别的方式发送出去。从而协助完成读卡器和RFID标签之间的通信。在无源RFID系统中，模拟前端的另一个作用是为RFID标签芯片的工作提供能量，模拟前端从读卡器的载波中获取能量，通过适当的转换，为RFID标签系统提供稳定的工作电压。

发明内容

本发明提供了一种高频无源RFID模拟前端电路，它能够很好的实现RFID系统中读卡器和RFID标签之间的通信，同时给RFID标签提供最够的能量和稳定的电压。

本发明提供的一种高频无源RFID模拟前端电路，其特征在于，该模拟前端电路包括解调电路、保护电路、复位电路、整流电路、电源产生电路、调制电路、时钟电路和第一、第二天线接口；

解调电路的三个输入端分别连接到电源产生电路和第一、第二天线接口，它的一个输出端连接到时钟电路，另一个输出端连接到模拟前端电路输出端口；

保护电路直接连接到第一、第二天线接口；

复位电路的输入端连接到第一、第二天线接口和电源产生电路，其输出端连接到模拟前端电路输出端口；

整流电路的输入端连接到第一、第二天线接口，其输出连接到电源产生电路；

电源产生电路的输入端连接到整流电路，其第一输出端VDD连接到解调电路、复位电路、调制电路和时钟电路，同时第一输出端VDD还连接到模拟前端电路输出端口；电源产生电路的第二输出端VCC连接到模拟前端电路输出端口；

调制电路的输入端连接到电源产生电路和外部调制数据输入端口，其输出端连接到第一、第二天线接口；

时钟电路的输入端连接到电源产生电路、第一、第二天线接口和调制电路，其输出端口连接到芯片输出端口。

本发明的有益效果是，通过增加片外的接收天线和谐振电容，能够完成读卡器和RFID标签的通信。同时，它还可以和数字基带电路以及存储电路集成在一颗芯片上，以极低的成本制造出RFID标签。

附图说明

图1是一种高频无源RFID模拟前端电路。

图2是带有天线和数字基带以及EEPROM的RFID标签。

具体实施方式

如图1所示，本发明所公开的一种高频无源RFID模拟前端电路100包括解调电路101、保护电路102、复位电路103、整流电路105、电源产生电路104、调制电路106、时钟电路107、天线接口108、109。

解调电路101的三个输入端连接到电源产生电路104和第一、第二天线接口108、109，它的一个输出端连接到时钟电路107，另一个输出端连接到模拟前端电路输出端口。

保护电路102直接连接到第一、第二天线接口108、109。

复位电路103的输入端连接到第一、第二天线接口108、109和电源产生电路104，其输出端连接到模拟前端电路输出端口。

整流电路105的输入端连接到第一、第二天线接口108、109，其输出连接到电源产生电路104。

电源产生电路104输入端连接到整流电路105，其输出端VDD连接到解调电路101、复位电路103、调制电路106和时钟电路107，同时输出端VDD还连接到模拟前端电路输出端口；另一个输出端VCC连接到模拟前端电路输出端口。

调制电路106的输入端连接到电源产生电路104和外部调制数据输入端口，其输出端连接到第一、第二天线接口108、109。

时钟电路107的输入端连接到电源产生电路104、天线接口108、109和调制电路106，其输出端口连接到芯片输出端口。

保护电路102通过感应输入端口的信号强度来判定此时电路的工作情况，当信号的强度过高时，保护电路102通过加大电路负载的方式，使得输入端口的信号强度减弱，起到保护电路102的作用；当信号强度比较弱时，保护电路102转入低能耗模式，此时它不对电路起任何作用。

整流电路105接收到输入端口的交流电源信号，通过整流电路105将交流信号整流为带有一定纹波的直流信号，该直流信号输入电源产生电路104。该直流信号的电平和输入端口的信号强度成正比；同时为了满足高频协议中100％调制模式条件下的无能量供给阶段，我们还采用了一个电容起储能的作用。

整流电路105整流出的信号还不能直接对RFID标签中的其它部分进行供电，为此，我们采用了电源产生电路104对其进行降压、稳压处理，得出一个直流电源。该电源为后续电路提供能量，是满足后续电路工艺所要求的，纹波系数在10％之内的直流电平。同时，该电源还可以在模拟前端电路的负载突然变化时，迅速反应，保持电路输出的稳定。

解调电路101接收到输入端口的信号，通过取包络、放大、比较和整形处理，得到和载波中信号一致的解调信号，该信号连接到模拟前端电路的输出端口。同时，在高频协议中100％调制模式下，该电路还会检测出100％调制信号，此信号输入时钟电路107，用以防止时钟电路107产生错误时钟。

时钟电路107的作用是为RFID标签提供和读卡器内部一致的时钟。本发明从载波信号中恢复出读卡器的时钟，用以保证RFID标签的时钟和读卡器时钟一致。

复位电路103在系统上电时和掉电时都产生复位信号。它给出足够的时间让模拟前端电路以及和模拟前端电路一起构成RFID标签芯片的电路的各种设置恢复到初始状态。

如图2所示，本发明所公开的一种高频无源RFID模拟前端电路100，通过外接一个电感L_T110，一个谐振电容C111，一个数字基带121和一个EEPROM存储电路122就组成一个完整的RFID标签。

读卡器向标签发出一个探寻命令，高频RFID标签通过天线电感L_T110感应到信号，通过谐振电容111产生谐振，得到一个信号强度加强的信号，输入芯片的输入端口108和109。芯片对该信号进行处理后，输出如下信号到芯片输出端口：VCC电源供给EEPROM存储电路122，VDD电源供给数字基带121，时钟信号供给数字基带121和EEPROM存储电路122，解调数据供给数字基带121，复位信号供给数字基带121和EEPROM存储电路122；同时接收数字基带121返回的调制数据信号。

数字基带121接收复位信号后，将内部的各种寄存器复位，并控制EEPROM的状态。然后数字基带准备好接收命令，它收到解调信号后，对信号进行解码和识别，判断出是一个探寻指令；下一步，它控制EEPROM，读取存储在EEPROM中的RFID标签ID号，然后经过协议要求的编码，传回给模拟前端。模拟前端经过相应的处理，将其调制上天线端口108和109，信号传回读卡器。读卡器对信号进行相应的处理，这样就完成了一次读卡器和RFID标签的通信。

本发明不仅局限于上述具体实施方式，本领域一般技术人员根据本发明公开的内容，可以采用其它多种具体实施方式实施本发明，因此，凡是采用本发明的设计结构和思路，做一些简单的变化或更改的设计，都落入本发明保护的范围。

Claims

1. 一种高频无源RFID模拟前端电路，其特征在于，该模拟前端电路包括解调电路（101）、保护电路（102）、复位电路（103）、整流电路（105）、电源产生电路（104）、调制电路（106）、时钟电路（107）和第一、第二天线接口（108、109）；

解调电路（101）的三个输入端分别连接到电源产生电路（104）和第一、第二天线接口（108、109），它的一个输出端连接到时钟电路（107），另一个输出端连接到模拟前端电路输出端口；

保护电路（102）直接连接到第一、第二天线接口（108、109）；

复位电路（103）的输入端连接到第一、第二天线接口（108、109）和电源产生电路（104），其输出端连接到模拟前端电路输出端口；

整流电路（105）的输入端连接到第一、第二天线接口（108、109），其输出连接到电源产生电路（104）；

电源产生电路（104）的输入端连接到整流电路（105），其第一输出端VDD连接到解调电路（101）、复位电路（103）、调制电路（106）和时钟电路（107），同时第一输出端VDD还连接到模拟前端电路输出端口；电源产生电路（104）的第二输出端VCC连接到模拟前端电路输出端口；

调制电路（106）的输入端连接到电源产生电路（104）和外部调制数据输入端口，其输出端连接到第一、第二天线接口（108、109）；

时钟电路（107）的输入端连接到电源产生电路（104）、第一、第二天线接口（108、109）和调制电路（106），其输出端口连接到芯片输出端口。