CN103051334A

CN103051334A - 一种射频识别读写器锁相环

Info

Publication number: CN103051334A
Application number: CN2011103145028A
Authority: CN
Inventors: 孙晓翔
Original assignee: WUXI QILIAN ELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: WUXI QILIAN ELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2011-10-17
Filing date: 2011-10-17
Publication date: 2013-04-17

Abstract

本发明实施例公开了一种射频识别读写器锁相环，环路滤波器的第一输入节点与第一电荷泵的输出端电连接；环路滤波器的第二输入节点与第二电荷泵的输出端电连接。本发明实施例通过在锁相环的环路滤波器输入节点上分别连接双电荷泵的方式，克服了现有技术中需要连接芯片外较大电容造成的电路复杂度高的缺点，实现了利用较少芯片空间并无需增加片外芯片便达到抑制输出信号带内相位噪声和降低锁相环的带宽的目的。

Description

一种射频识别读写器锁相环

技术领域

本发明涉及射频通信技术领域，更具体地说，涉及一种射频识别读写器锁相环。

背景技术

射频识别RFID技术是一种非接触式的自动识别技术，一般地，应用RFID技术的系统由RFID标签和RFID读写器组成，RFID标签在接收到RFID读写器发出的信号后，把存于标签内部的信息返回到RFID读写器上。RFID标签分为有源RFID标签和无源RFID标签，其中无源RFID标签由射频读写器发射连续的大功率信号保证读写器和RFID标签的正常工作。所述RFID读写器的接收信号与发射信号耦合同一天线上。该种共用天线的方式易将信噪比不高的连续大功率信号从所述RFID读写器的发射端泄露到接收端的输入端，从而淹没RFID标签返回的射频信号，同时所述信噪比也将影响到发射信号的边带的性能。

现有技术中采用模拟锁相环实现降低本地振荡器的噪声，即提高RFID读写器信噪比(如图2所示)，通常要降低锁相环的带内相位噪声，就需要增加所述锁相环电荷泵的电流，以抑制输出信号带内相位噪声贡献。在不改变其他锁相环参数的情况下，就要增加锁相环环路滤波器的电容值。同时要降低压控振荡器VCO对输出信号相位噪声贡献，就要降低锁相环的带宽，亦需要增加锁相环环路滤波器的电容值。

然而，为了达到较大的电容值则需安装体积较大的电容，目前RFID读写器的本地振荡器的环路滤波器电容使用的都是芯片外的贴片电容，甚至将整个环路滤波器都用芯片外的元器件来实现，由于增加了多个芯片外元器件，并占用锁相环电路中的管脚，对于整个锁相环电路来讲增加了RFID读写器实现的复杂度和成本。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种射频识别读写器锁相环，以实现用简洁的双电荷泵电路结构实现抑制输出信号带内相位噪声和降低锁相环的带宽的目的。

一种射频识别读写器锁相环，环路滤波器的第一输入节点与第一电荷泵的输出端电连接；

环路滤波器的第二输入节点与第二电荷泵的输出端电连接。

所述第二电荷泵的输入电流量与第一电荷泵的输入电流量，以及，所述第二电荷泵输入电流量与第一电荷泵输入电流量的比例由寄存器控制。

为了完善上述方案：

所述第一电荷泵的输入端与所述锁相环的鉴频鉴相器的第一输出端电连接；

所述第二电荷泵的输入端与所述锁相环的鉴频鉴相器的第二输出端电连接。

或者：

所述第二电荷泵电路由所述第一电荷泵电路电流镜像生成。

优选地，所述第一输入节点和第二输入节点之间由电容连接。

或者：所述第一输入节点和第二输入节点之间由电阻连接。

优选地，所述第二输入节点通过一电阻接虚地。

或者所述第二输入节点通过一电容接虚地。

从上述的技术方案可以看出，本发明实施例通过在锁相环的环路滤波器输入节点上分别连接双电荷泵的方式，克服了现有技术中需要连接芯片外较大电容造成的电路复杂度高的缺点，实现了利用较少芯片空间并无需增加片外芯片便达到抑制输出信号带内相位噪声和降低锁相环的带宽的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例公开的一种射频识别RFID系统原理结构示意图；

图2为本发明实施例公开的一种现有技术中典型锁相环电路结构示意图；

图3为本发明实施例公开的一种现有技术中锁相环电路片外环路滤波器结构示意图；

图4a为本发明实施例公开的一种射频识别读写器锁相环结构示意图；

图4b为本发明实施例公开的一种射频识别读写器锁相环电荷泵连接结构示意图；

图4c为本发明实施例公开的一种射频识别读写器锁相环电荷泵连接结构示意图；

图5a为本发明又一实施例公开的一种射频识别读写器锁相环结构示意图；

图5b为本发明又一实施例公开的一种射频识别读写器锁相环结构示意图；

图6为本发明又一实施例公开的一种射频识别读写器锁相环结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

发明人在对现有的RFID读写器的设计研究发现，当前RFID读写器的锁相环中，为了达到抑制输出信号带内相位噪声贡献和锁相环的带宽的目的，而保证锁相环环路滤波器的电容值足够大，将把整个环路滤波器都用芯片外的元器件来实现，如图3所示，此种实现形式将增加多个芯片外元器件及占用几个芯片管脚，从而增加了RFID读写器实现的复杂度、成本、系统的不稳定因素和调试难度，不利于系统的集成。

本发明实施例公开了一种射频识别读写器锁相环，以实现用简洁的双电荷泵电路结构实现抑制输出信号带内相位噪声和降低锁相环的带宽的目的。

需要特别指出的是，为了图示的清晰和说明的方便，本说明中的附图部分均仅对与环路滤波器相关的连接部分进行图示，不再对环路滤波器其他部件的连接关系进行描绘和赘述，总体连接形式参见图1所示。

图4a示出了一种射频识别读写器锁相环，结合图3给出的环路滤波器的结构和图4a中的连接关系，

环路滤波器的第一输入节点11与第一电荷泵12的输出端电连接；

环路滤波器的第二输入节点21与第二电荷泵22的输出端电连接。

上述实施方式可采用环路滤波器中的较小的电容和电阻值，及占用较小芯片空间，即可实现抑制带内噪声及减小所述锁相环的带宽的目的：

由于电荷泵在占用芯片空间上相对于片外环路滤波器来说要小，两个电荷泵的设置相对于一个电荷泵的设置，且更易达到提高环路滤波器电路增加锁相环电荷泵的电流的效果；

同时，根据环路滤波器的零点计算公式，本实施例中的电荷泵设置情形下，由公式：

\frac{1}{s (C_{1} + C_{2} + C_{3})} \cdot \frac{1 + (1 + K) \cdot {sR}_{1} C_{1}}{1 + \frac{C_{2} + C_{3}}{C_{1} + C_{2} + C_{3}} \cdot {sR}_{1} C_{1} + \frac{C_{1} + C_{2}}{C_{1} + C_{2} + C_{3}} \cdot {sR}_{2} C_{3} + \frac{C_{1} C_{2} C_{3}}{C_{1} + C_{2} + C_{3}} \cdot s^{2} R_{1} R_{2}}

其中：所述K是电荷泵输出电压比上电荷泵输出电压的值。现有的环路滤波器计算公式中所述系数K。而选择合适的K系数就能以较小的电容和电阻值来实现较低的环路滤波器零点，从而实现较低的环路带宽的目的。

在图4b中，如图所示：所述第一电荷泵21的输入端与所述锁相环的鉴频鉴相器的第一输出端电连接；

所述第二电荷泵22的输入端与所述锁相环的鉴频鉴相器的第二输出端电连接；

从图中可以看出，所述第一输出端和第二输出端整合于所述鉴频鉴相器的一个芯片的管脚上。

图4c中示出了又一种双电荷泵的连接形式，如图所示：

所述第一电荷泵21的输入端与所述锁相环的鉴频鉴相器的第一输出端电连接；

所述第二电荷泵22电路由所述第一电荷泵21电路电流镜像生成。

图4b和图4c中示出的双电荷泵的输入连接形式作为优选在本实施例中采用，需要明确的是，双电荷泵的输入形式并不局限于该种实施方式。

图5a示出了又一射频识别读写器锁相环，如图所示，所述第一输入节点11和第二输入节点12之间由电容连接；所述第二输入节点12通过一电阻接虚地。图5b示出了又一种射频识别读写器锁相环，所述第二输入节点通过一电阻接虚地的形式。

如图6所示，示出了又一射频识别读写器锁相环，所述第一输入节点11和第二输入节点12之间由电阻连接；所述第二输入节点通过一电容接虚地。

所述环路滤波器的实现方式可以只有电容C1和电阻R1，也可以包括电容C1，电阻R1和电容C2，且C1、C2和R1接地方式也有多样，所述环路滤波器的内部的连接形式可根据实际应用情况进行调整，不做过多局限及一一图示及赘述。

综上所述：

本发明实施例通过在锁相环的环路滤波器输入节点上分别连接双电荷泵的方式，克服了现有技术中需要连接芯片外较大电容造成的电路复杂度高的缺点，实现了利用较少芯片空间并无需增加片外芯片便达到抑制输出信号带内相位噪声和降低锁相环的带宽的目的；

进一步地，降低了RFID读写器实现的复杂度、成本、系统的不稳定因素和调试难度，利于系统的集成。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种射频识别读写器锁相环，其特征在于，环路滤波器的第一输入节点与第一电荷泵的输出端电连接；

环路滤波器的第二输入节点与第二电荷泵的输出端电连接。

2.根据权利要求1所述的锁相环，其特征在于，所述第一电荷泵的输入端与所述锁相环的鉴频鉴相器的第一输出端电连接；

3.根据权利要求1所述的锁相环，其特征在于，所述第一电荷泵的输入端与所述锁相环的鉴频鉴相器的第一输出端电连接；

所述第二电荷泵电路由所述第一电荷泵电路电流镜像生成。

4.根据权利要求1所述的锁相环，其特征在于，所述第一输入节点和第二输入节点之间由电容连接。

5.根据权利要求1所述的锁相环，其特征在于，所述第一输入节点和第二输入节点之间由电阻连接。

6.根据权利要求4所述的锁相环，其特征在于，所述第二输入节点通过一电阻接虚地。

7.根据权利要求5所述的锁相环，其特征在于，所述第二输入节点通过一电容接虚地。

8.根据权利要求1所述的锁相环，其特征在于，所述第二电荷泵的输入电流量与第一电荷泵的输入电流量，以及，所述第二电荷泵输入电流量与第一电荷泵输入电流量的比例由寄存器控制。