CN102395982A - 用于具有规定调制系数的载波信号调幅的方法和电路 - Google Patents

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Abstract

测量在阻抗匹配块的输出端处的载波信号的振幅，作为第一振幅值。计算在阻抗匹配块的输出端处的信号振幅值，作为第二振幅值，第二振幅值是由所述载波信号的具有所述调制系数的调幅产生的信号应呈现的振幅值，所述载波信号具有为第一振幅值的振幅。改变发射器的设定，以降低在阻抗匹配块的输出端处的载波信号振幅。测量在阻抗匹配块的输出端处的新载波信号的振幅，作为新振幅值。发射器设定持续改变多次，直到新振幅值等于或小于所述第二振幅值或者在所述第二振幅值周围的预定容差范围之内为止。最新发射器设定参数被保存为发射器设定参数，借助所述发射器设定参数，发射器将生成按照规定方式调幅的发射信号。具有规定调制系数的调幅的设定是自动进行的。简化了发射器电路的设计。

Description

用于具有规定调制系数的载波信号调幅的方法和电路
技术领域
本发明涉及用于具有规定调制系数的载波信号调幅的方法和电路，所述方法和电路最好专门用在例如用于近场通信RFID系统的询问器中，便于自动设定发射器，以实现所述调幅。
背景技术
RFID系统内的询问器和应答器之间的通信通常是借助调幅载波信号实现的。
由于在多数RFID系统中，询问器借助载波信号向无源应答器供电，因此调幅载波信号的调制系数必须在规定的范围内。如果调制深度过浅，那么可能检测不到调制。另一方面，如果调制深度过大，那么无源应答器可从询问器接收的能通量过低，并且甚至会停止工作。这同样适用于两个询问器之间的近场通信(标准ISO 18092)。
各个RFID系统的调制系数由标准规定。带有具有频率为13.56MHz的载波信号的RFID系统具有的调制系数范围为8％～14％(按照标准ISO 14443B的规定)，10％～30％(按照标准ISO 15693的规定)，和8％～30％(按照标准FeliCaTM的规定)。
归因于具有带有持续高达约100μs的调制的时间间隔的NRZ编码(不归零编码)，标准ISO 14443B是一种特定的标准。在无调制间隔期间，无源应答器不能截取足够的能通量并把足够的能量保存在芯片上的电容器中，从而必须从调制载波信号接收电力。
载波信号通常是由发射器内的驱动器的输出阻抗的增大调幅的。
已知天线信号调幅方法和电路(US6700551B2)。控制电路在其中所有双态端口(binary port)都具有低阻抗，导致具有较大振幅的非调制载波信号随后传导到天线的状态，和至少一些双态端口具有高阻抗，导致具有较低振幅的调制载波信号随后被传导到天线的状态之间，切换相互并联连接的双态端口。
此外，已知一种询问器电路，其发射器通过阻抗匹配块连接到天线，所述发射器包括具有一组PMOS晶体管和一组NMOS晶体管的驱动器，所述两组晶体管被相互并联连接(WO2006/006104A1)。当按照载波信号的半周期反相接通和断开所述两组晶体管的所有晶体管时，驱动器生成具有较大振幅的非调制载波信号。载波信号是由驱动器输出阻抗的增大而获得调幅的。这是通过按照例如在第一半周期中，只有一些PMOS晶体管导通而所有NMOS晶体管截止，而在第二半周期中，只有一些PMOS晶体管截止而所有NMOS晶体管导通的方式，控制PMOS晶体管和NMOS晶体管实现的。高发射器输出功率仅仅由在几欧姆范围之内的输出驱动器的低阻抗实现，而天线LC电路的阻抗为几千欧姆的数量级。因此，在它们之间插入匹配块的阻抗。在询问器的发射和接收电路中，在天线LC电路和接收器之间插入衰减器。
在设计阻抗匹配块和天线LC电路时，或者通过计算，或者根据经验确定为了把具有规定调制系数的调幅载波信号传导到天线而需要的驱动器的输出阻抗的增大。
迫切需要这样的设计。即，归因于阻抗匹配块，当载波信号从非调制形式变成调制形式，或者从调制形式变成非调制形式时，发射器驱动器的输出阻抗和载波信号的振幅的比值不会表现为完全线性的。
按照在无调制的时间间隔中，使发射器驱动器的输出阻抗和天线阻抗彼此匹配的方式设计阻抗匹配块。不过当增大发射器驱动器的输出阻抗时，在带有调制的时间间隔中，发射器驱动器与天线显然不再阻抗匹配。
通常用MOS晶体管具体体现的发射器驱动器的输出阻抗还取决于电源电压。因此，仅仅在标称电源电压下，匹配块的阻抗和天线LC电路的阻抗才彼此匹配。电源电压的变化影响调制系数的确定值。
发射器驱动器的输出阻抗还是电子组件参数值的函数。所述参数值在容差范围内，不过由于阻抗匹配块的极高阻抗比(所述阻抗比甚至在几个数量级的范围中)的结果，参数值的变化会强烈地影响阻抗调整。
在这种情况下，即使在无调制的时间间隔中，发射器驱动器的输出阻抗和天线阻抗也不相互匹配。确定的调制系数的值不等于规定值。
对应支持具有不同调制系数的几种协议的询问器来说，阻抗匹配块的所述设计甚至更复杂。
发明内容
就设计阻抗匹配块方面的上述缺陷来说，当从发射器的假定已知的输出阻抗和天线LC电路的已知阻抗出发时，本发明的技术问题是提出一种用于自动设定发射器参数，以便为现有的发射器、现有的阻抗匹配块和现有的天线LC电路确定规定的调制系数的方法和电路。
所述技术问题由本发明的具有规定调制系数的载波信号的调幅方法和本发明的实现所述方法的电路解决，所述调幅方法由第一权利要求的特征部分的特征表征，所述电路由第六权利要求的特征部分的特征表征，所述方法和电路的实施例的变形由从属权利要求表征。
按照本发明，在RFID询问器中自动进行具有规定调制系数的载波信号的调幅的设定。对由其实际参数值也可能偏离标称值的电子组件构成的现有询问器电路实现所述设定，对于此设计了阻抗匹配块。因此，一方面增强了调幅的精确度，另一方面简化了询问器电路的设计。
附图说明
下面参考附图，并利用本发明的具有规定调制系数的载波信号的调幅方法和本发明的实现所述方法的电路的实施例的描述，更详细地说明本发明，附图中：
图1是RFID询问器中的发射和接收电路的方框图，本发明改进了所述电路，以进行具有规定调制系数的调幅，和
图2是提出的信号振幅电平计的电路。
具体实施方式
本发明提出的用于具有规定调制系数的载波信号调幅的方法和电路主要意图用在RFID询问器的发射和接收电路中。图1中表示了这种RFID询问器的方框图。控制器C控制发射器T中的驱动器D。驱动器D驱动可单独受控的晶体管PMOS、NMOS、PMOS′、NMOS′。来自发射器T输出端的数字载波信号或调制载波信号通过阻抗匹配块IMB被传导到发射和接收天线a的连接端子。图中表示了主要适合于近场通信的天线LC电路。另一方面，发射和接收天线a的连接端子通常通过衰减器A连接到与控制器C连接的接收器R。
本发明按照下述方式，改进具有规定调制系数的载波信号的调幅。每次在通信开始之前，或者在电源电压或晶体管栅极电压已改变之后，都执行本发明的包含下述步骤的方法。
测量在阻抗匹配块IMB的输出端处的所述载波信号的振幅。所述振幅被保存为第一振幅值。
计算由所述载波信号的具有所述调制系数的调幅产生的信号在阻抗匹配块IMB的输出端处应呈现的信号振幅值，所述载波信号具有为第一振幅值的振幅。所述计算的振幅值被保存为第二振幅值。
按照降低在阻抗匹配块的输出端处的载波信号振幅的方式，改变发射器T的设定。
测量在阻抗匹配块IMB的输出端处的新载波信号的振幅。比较新振幅值和所述第二振幅值。
发射器T的设定应持续改变多次，直到新振幅值等于或小于所述第二振幅值或者在所述第二振幅值周围的预定容差范围之内为止。
最终，最新发射器设定参数被保存为发射器设定参数，借助所述发射器设定参数，发射器将生成按照规定方式调幅的发射信号，即，具有规定的调制系数。
对于改变发射器T的设定参数的方式，提出两个下述变形实施例，在本发明的方法中，发射器T的设定是借助所述设定参数改变的。
单调地改变发射器T的设定参数，借助所述发射器T的设定参数改变发射器设定。
按照逐次逼近法改变发射器T的设定参数，借助所述发射器T的设定参数改变发射器设定。
提出将发射器T内的驱动器D的输出阻抗作为发射器T的设定参数，借助所述设定参数改变发射器T的设定。在这种连接中，可以改变驱动晶体管或输出电阻的数目。
另外，可以首先衰减在阻抗匹配块IMB的输出端处的所述载波信号的振幅，随后测量衰减后的振幅作为所述方法的所述第一步骤中的第一振幅值，然后作为新振幅值。比较所述新振幅值和与按衰减系数减小的第二振幅值相等的振幅值。
本发明的方法便于RFID询问器中具有规定调制系数的载波信号的调幅的自动设定。
本发明按照下述方式改进RFID询问器的发射和接收电路(图1)。
信号振幅电平计SALM的输入端连接到阻抗匹配块IMB的输出端与天线a的公共端子。信号振幅电平计SALM的输出端连接到控制器C的输入端。
按照本发明，控制器C是按照下述方式配置的：
控制器计算在阻抗匹配块IMB的输出端处的信号振幅值，作为第二振幅值，所述第二振幅值是由所述载波信号的具有所述调制系数的调幅产生的信号应呈现的振幅值，所述载波信号具有测量的振幅；
控制器按照降低在发射器T的输出端处的载波信号振幅的方式，改变发射器T的设定；
控制器持续改变发射器T的设定多次，直到载波信号的新振幅值等于或小于所述第二振幅值或者在所述第二振幅值周围的预定容差范围之内为止；
控制器将最新发射器设定参数保存为发射器设定参数，借助所述发射器设定参数，发射器T将生成按照规定方式调幅的发射信号。
提出信号振幅电平计SALM的下述两个变形实施例。
在信号振幅电平计SALM内，串联连接整流器二极管d和模数转换器ADC(图2)。整流器二极管d的输出端经并联连接的电容器c和电阻器r被集中(mass)连接。
信号振幅电平计SALM是混合电路。
还提出一种变化的实施例，按照该实施例，在阻抗匹配块IMB的输出端和信号振幅电平计SALM的输入端之间插入衰减器A。现在比较衰减的新振幅值和按衰减器A的衰减系数减小的第二振幅值。

Claims (9)

1.一种用于具有规定调制系数的载波信号调幅的方法，
按照所述方法，数字载波信号通过阻抗匹配块从发射器输出端被传导到天线的连接端子，
其特征在于
测量在阻抗匹配块的输出端处的所述载波信号的振幅，作为第一振幅值，
计算在阻抗匹配块的输出端处的信号振幅值，作为第二振幅值，第二振幅值是由所述载波信号的具有所述调制系数的调幅产生的信号应呈现的振幅值，所述载波信号具有与第一振幅值相等的振幅，
改变发射器设定，以降低在阻抗匹配块的输出端处的载波信号振幅，
测量在阻抗匹配块的输出端处的新载波信号的振幅，作为新振幅值，
发射器设定持续改变多次，直到新振幅值等于或小于所述第二振幅值或者在所述第二振幅值周围的预定容差范围之内为止，和
最新发射器设定参数被保存为发射器设定参数，借助所述发射器设定参数，发射器将生成按照规定方式调幅的发射信号。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于
单调地改变发射器设定参数，借助所述发射器设定参数改变发射器设定。
3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于
按照逐次逼近法改变发射器设定参数，借助所述发射器设定参数改变发射器设定。
4.按照任一前述权利要求所述的方法，其特征在于
发射器内的驱动器的输出阻抗是所述发射器设定参数，借助所述发射器设定参数改变发射器设定。
5.按照任一前述权利要求所述的方法，其特征在于
衰减在阻抗匹配块的输出端处的所述载波信号的振幅，随后测量衰减后的振幅作为第一振幅值以及新振幅值，和
比较所述新振幅值和按衰减系数减小的第二振幅值。
6.一种用于具有规定调制系数的载波信号调幅的电路，
在所述电路中，数字载波信号通过阻抗匹配块(IMB)从由控制器(C)控制的发射器(T)的输出端被传导到天线(a)的连接端子，
其特征在于
信号振幅电平计(SALM)的输入端连接到阻抗匹配块(IMB)的输出端与天线(a)的公共端子，
信号振幅电平计(SALM)的输出端连接到控制器(C)的输入端，和
控制器(C)
计算在阻抗匹配块IMB的输出端处的信号振幅值，作为第二振幅值，第二振幅值是由所述载波信号的具有所述调制系数的调幅产生的信号应呈现的振幅值，所述载波信号具有测量的振幅，
改变发射器(T)的设定，以降低在发射器(T)的输出端处的载波信号振幅，
持续改变发射器(T)的设定多次，直到载波信号的新振幅值等于或小于所述第二振幅值或者在所述第二振幅值周围的预定容差范围之内为止，
将发射器(T)的最后变化的设定参数保存为发射器设定参数，借助所述发射器设定参数，发射器(T)将生成按照规定方式调幅的发射信号。
7.按照权利要求6所述的电路，其特征在于
在信号振幅电平计(SALM)内，串联连接整流器二极管(d)和模数转换器(ADC)，所述整流器二极管(d)的输出端经并联的电容器(c)和电阻器(r)被集中连接。
8.按照权利要求6所述的电路，其特征在于
信号振幅电平计(SALM)是混合电路。
9.按照权利要求6-8任意之一所述的电路，其特征在于
在阻抗匹配块(IMB)的输出端和信号振幅电平计(SALM)的输入端之间插入衰减器(A)，和
比较衰减的新振幅值和按衰减器(A)的衰减系数减小的第二振幅值。
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