CN102810180A - 一种用于无源rfid标签芯片的宽解调范围的ask解调电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于无源RFID标签芯片的宽解调范围的ASK解调电路，包络信号提取电路，用于提取RFID标签芯片接收到的两路天线电压信号，得到包含快变包络信号和慢变包络信号的两路天线包络信号；比较电路，用于比较包络信号提取电路输出的两路天线包络信号采样电压的大小，得到天线包络信号的包络变化边沿；判决电路，用于判定比较电路的输出电压，得到并输出解调数据。本发明解调电路杜绝了天线包络信号的过冲对解调电路的影响，提高了解调电路的精度，且能够解调深度在7%-100%的ASK调制信号，同时具有比较强的抗噪能力，可广泛应用于无源RFID标签芯片。
Description
技术领域
本发明涉及非接触式RFID标签芯片的解调电路，尤其是一种用于无源RFID标签芯片的宽解调范围的ASK解调电路。
背景技术
非接触式RFID标签协议规定：阅读器将数据进行ASK调制以后通过电磁波发送出去，RFID标签芯片进入阅读器的发射场后需要把已调数据解调出来，以完成接收阅读器发送过来的数据和命令。根据协议规定,阅读器发送的ASK信号有两种调制深度:10%和100%，然而实际上阅读器发送的ASK信号调制深度能达到7%-100%。因此，为了准确解调出阅读器发送的数据，宽解调范围的ASK解调电路非常重要。
一般来说，解调ASK信号的方法主要有两种，分别是包络检波法以及相干解调法。运用相干解调法的解调电路精度高，但是电路复杂，面积和功耗都比较大，在无源RFID标签芯片上实现起来比较困难；运用包络检波法的解调电路结构比较简单，面积和功耗相对较小，无源RFID标签芯片一般采用此方法进行数据解调。
传统的包络检波法是先利用由二极管、电容和电阻构成的低通滤波器提取包络信号，再利用整形电路对包络信号进行处理，最后得到数据信号。这种方法运用在调制深度较大的ASK信号解调电路中可以达到很好的解调精度，但用于调制深度较小的ASK解调电路时，由于低通滤波器提取出来的包络信号不明显，整形电路往往比较复杂，而且包络信号中的过冲现象很容易使整形电路产生误触发，导致解调数据出错。因此，必须提出一种新的电路结构来解决这个问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种应用于非接触式RFID标签的宽解调范围的ASK解调电路。该电路能够解调调制深度在7%-100%之间的ASK信号，解决了天线信号过冲导致的解调出错问题，而且电路的解调精度高。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种用于无源RFID标签芯片的宽解调范围的ASK解调电路，包括：
包络信号提取电路，用于提取RFID标签芯片接收到的两路天线电压信号，得到包含快变包络信号和慢变包络信号的两路天线包络信号；
比较电路，用于比较包络信号提取电路输出的两路天线包络信号采样电压的大小，得到天线包络信号的包络变化边沿；
判决电路，用于判定比较电路的输出电压，得到并输出解调数据。
优选地，所述包络信号提取电路包括用于将RFID标签芯片接收的两路天线电压信号转换为直流信号的整形电路，所述整形电路经一级低通滤波电路输出快变包络信号，所述一级低通滤波电路经二级低通滤波电路输出慢变包络信号。
所述比较电路包括依次连接的预放大电路、用于判断输入信号大小的判断电路及后放大电路。
所述判决电路采用SR锁存器对比较电路输出的电平信号进行判决，得到并输出解调数据。
优选地，所述整形电路为全波整形电路。
本发明的有益效果是：本发明用于无源RFID标签芯片的宽解调范围的ASK解调电路，通过包络信号提取电路从两路天线电压信号得到快变包络信号和慢变包络信号，利用比较电路得到天线包络信号变化边沿，再由判决电路对比较电路输出的电平信号进行比较得到并输出解调数据，杜绝了天线包络信号的过冲对解调电路的影响，提高了解调电路的精度，且能够解调深度在7%-100%的ASK调制信号，同时具有比较强的抗噪能力。
附图说明
图1为本发明解调电路的整体原理方框图；
图2为本发明解调电路中包络信号提取电路实施例电路图；
图3为本发明解调电路中比较电路原理框图；
图4为本发明解调电路中比较电路实施例电路图；
图5为本发明解调电路中判决电路的原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
如图1所示，本发明包括用于提取RFID标签芯片接收的ASK解调信号的包络信号的包络信号提取电路、用于比较两路包络信号的比较电路以及用于判断比较电路输出，得出并输出解调数据的判决电路。天线信号anten1和anten2输入到包络信号提取电路中，得到快变包络信号vfast以及慢变包络信号vslow；这两路包络信号输入到比较电路之中，得到两路比较输出结果vs和vr；比较电路的输出连接到判决电路的输入端进行判决，最后得到数据信号data；来自数字模块的控制信号enable同时接到判决电路中，控制判决电路的输出。
图2所示为本发明的包络信号提取电路具体实施例的电路图。二极管VD1-VD4连接成全波整形电路，对天线信号anten1和anten2进行交流-直流转换；整形输出经过限流电阻R1后接到由R2和C1组成的一级低通滤波电路之后得到快变包络信号vfast；vfast信号再经过由R3和C2组成的二级低通滤波电路之后得到慢变包络信号vslow。快变包络信号是天线信号经过全波整形和一级低通滤波之后得到的，所以其能够比较快速地跟随天线电压信号包络的变化，而慢变包络信号经过了两级的低通滤波处理，故其包络信号变化较为缓慢。天线包络信号携带着被发送的数据信息，表现为包络信号的变化，当天线包络电平下降时，慢变包络信号的电压比快变包络信号的电压高，当天线包络电平上升时，慢变包络信号的电压比快变包络信号的电压低，利用快变和慢变两路包络信号在天线包络变化时产生的电压差，就可以检测出阅读器发送的数据信号。
图3所示为本发明的比较电路的原理框图，该比较电路是由三级电路级联组成的，即位于输入端的预放大电路、判断电路以及后放大电路。预放大电路进行输入信号的放大，提高比较器的敏感度；判断电路用于判断比较器哪一路的输入信号大一些；后放大电路则把判断得到的信号放大，输出数字信号。
图4为本发明优选实施例中比较电路的电路图，参照图4,场效应管M1-M5构成预放大电路，M6-M11构成判断电路，M12-M15构成后放大电路。来自包络信号提取电路的慢变包络信号和快变包络信号vslow和vfast分别连接到比较电路的输入场效应管管M2和M3的栅极，M2和M3将变化的输入电压转换为变化的电流，并在漏极与漏栅连接的M4和M5连接，M1为偏置管，其源级接地，栅极接偏置电压vbias，漏极与输入管M2和M3的源级连接。M6与M4、M7及M5构成电流镜，将变化的电流镜像到判断电路中。M8-M11组成一个正反馈电路，M8漏栅短接并与M9的漏极接到M6的漏极，同时接到M10和M12的栅极；M11漏栅短接并与M10的漏极接到M7的漏极，同时接到M9和M14的栅极。M13的漏栅短接，接到M12的漏极以及输出端vs；M15的漏栅短接，接到M14的漏极以及输出端vr。当天线包络电压下降时，在一段时间内vslow电压高于vfast，流过M2和M4管的电流比M3和M5管的电流大，由于M4和M6，M5和M7是镜像电流镜，故流过M6的电流比M7的要大，此时判断电路输出vp1为较高电平，而vp2为较低电平，判断电路输出经过后放大之后得到vr为低电平，vs为高电平，过一段时间后，vslow电压与vfast电压几乎相等，流过M6和M7的电流相等，此时vp1和vp2电压相等，vs和vr输出为低电平；同理地，当天线包络电压上升时，在一段时间内，vr为高电平，vs为低电平，过一段时间后，vr和vs同为低电平。
图5所示为判决电路的原理图，vr经过两级反相器INV1和INV2整形后接到两输入与非门NAND1其中一个输入端，vs经过两级反相器INV3和INV4整形后接到两输入与非门NAND2其中一个输入端，两输入与非门NAND1和NAND2的另外一个输入端接来自数字模块的控制信号enable，与非门NAND3和NAND4组成SR锁存器，其输入接到NAND1和NAND2的输出，enable同时接到NAND3的其中一个输入端。当enable信号为高电平时，NAND1-NAND4门打开，判决电路正常工作；当enable信号为低电平是，NAND1-NAND4门关闭，判决电路始终输出低电平。阅读器发送的一个码元周期内，天线包络信号电压经历一个下降过程和一个上升过程，在天线包络电压下降时，vr为低电平，vs为高电平，因此data为高电平，在天线包络电压上升时，vr为高电平，vs为低电平，data为低电平，这样就可以把一个码元检测出来，由于vslow电压需要一段时间才能跟上vfast的电压，所以可以避开天线包络电压过冲对解调电路的影响，从而提高了解调电路的精度。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可以作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (5)
1.一种用于无源RFID标签芯片的宽解调范围的ASK解调电路，其特征在于，包括：
包络信号提取电路，用于提取RFID标签芯片接收到的两路天线电压信号，得到包含快变包络信号和慢变包络信号的两路天线包络信号；
比较电路，用于比较包络信号提取电路输出的两路天线包络信号采样电压的大小，得到天线包络信号的包络变化边沿；
判决电路，用于判定比较电路的输出电压，得到并输出解调数据。
2.根据权利要求1所述的一种用于无源RFID标签芯片的宽解调范围的ASK解调电路，其特征在于：所述包络信号提取电路包括用于将RFID标签芯片接收的两路天线电压信号转换为直流信号的整形电路，所述整形电路经一级低通滤波电路输出快变包络信号，所述一级低通滤波电路经二级低通滤波电路输出慢变包络信号。
3.根据权利要求1所述的一种用于无源RFID标签芯片的宽解调范围的ASK解调电路，其特征在于：所述比较电路包括依次连接的预放大电路、用于判断输入信号大小的判断电路及后放大电路。
4.根据权利要求1所述的一种用于无源RFID标签芯片的宽解调范围的ASK解调电路，其特征在于：所述判决电路采用SR锁存器对比较电路输出的电平信号进行判决，得到并输出解调数据。
5.根据权利要求2所述一种用于无源RFID标签芯片的宽解调范围的ASK解调电路，其特征在于：所述整形电路为全波整形电路。
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