CN103312342B - Rfid系统中的发射器及包含所述发射器的收发器 - Google Patents
Rfid系统中的发射器及包含所述发射器的收发器 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种RFID系统中的发射器，所述发射器包括一具有一PIN二极管且产生一第一信号的一信号产生器、一连接至所述PIN二极管的一阴极的一方向单元；及一连接至所述方向单元的天线，其中所述信号产生器具有一第一终端，其用于接收一第一控制信号来控制所述第一信号的一频带，及一第二终端，其用于接收一第二控制信号来控制所述第一信号的一调变深度。
Description
技术领域
本发明涉及一种发射器和收发器，特別涉及一种射频识别(Radio-frequencyidentification，RFID)系统中的发射器及包含所述发射器的收发器。
背景技术
RFID技术现今已很普遍，且应用到多种产业中，例如电子付款、保全及库存盘点等;图1所示为RFID系统中一种传统读取器1的结构,读取器1可包括一具有四个埠(101、102、103与104)的一方向耦合器10、一天线11、一发射器部12与一接收器部13;发射器部12包括一振荡器121、一表面声波(Surfaceacousticwave，SAW)装置122、一放大器123、一第一二极管124与一顺向功率校准控制器125;接收器部13包括一第二二极管131、一放大器132与一比较器133。
来自发射器部12的一信号可经由方向耦合器10传送至天线11,但是，四埠方向耦合器10可能大幅衰减来自发射器部12的信号，因此由天线11发射的所述等经衰减的信号可能不具有充足的功率来启动一电子标签(未示出)。
请仍参照图1，第一二极管124与顺向功率校准控制器125形成一回授路径来监视输出功率，并维持被发射的RF信号的振幅在一需要位准处，必须开发出复杂的回授机制来协助第一二极管124与顺向功率校准控制器125来控制所述输出功率，再者，当设计所述回授机制时，会花费许多工夫来解决象是稳定性的问题。
因此需要利用一简化的电路以提供一种具有成本效率的装置。
发明内容
本发明的实施例可以提供一RFID系统中的发射器，所述发射器包括一具有一PIN二极管且产生一第一信号的一信号产生器、一连接至所述PIN二极管的一阴极的一方向单元；及一连接至所述方向单元的天线，其中所述信号产生器具有一第一终端，其用于接收一第一控制信号来控制所述第一信号的一频带，及一第二终端，其用于接收一第二控制信号来控制所述第一信号的一调变深度。
本发明一些实施例亦可提供一RFID系统中的发射器，所述发射器包括一信号产生器与一方向单元，所述信号产生器具有一载波产生器、一自所述载波产生器接收一载波信号的放大器、一PIN二极管，其包括连接至所述放大器一输出的一阳极，及一偏压电路，其具有一第一终端以接收一第一控制信号来控制所述载波信号的一频带、一第二终端连接至所述PIN二极管的一阳极与所述放大器的所述输出，及一第三终端连接至所述PIN二极管的一阴极，且所述方向单元连接至所述PIN二极管的所述阴极。
本发明的一些实施例亦可提供一RFID系统中的收发器，所述收发器包括一具有一PIN二极管且产生一第一信号的一信号产生器、一连接至所述PIN二极管的一阴极的一方向单元；及一连接至所述方向单元的接收电路，其中所述信号产生器包含一第一终端，其用于接收一第一控制信号来控制所述第一信号的一频带，及一第二终端，其用于接收一第二控制信号来控制所述第一信号的一调变深度。
于下文的说明中将部份提出本发明的其他特点与优点，而且从所述说明中将了解本发明其中一部份，或者通过实施本发明亦可习得。通过随附的权利要求中特别列出的元件与组合将可了解且达成本发明的特点与优点。
应该了解的是，上文的概要说明以及下文的详细说明都仅供作例示与解释，其并未限制本文所主张的发明。
附图说明
图1为一RFID系统中一现有的读取器1的方块图；
图2A为根据本发明一实施例的一RFID系统中一发射器2的方块图；
图2B另例示根据本发明一实施例中如图2A所示的发射器2的方块图；
图3为根据本发明一实施例的一RFID系统中一收发器2’的方块图。
【主要元件符号说明】
1读取器
2发射器
2’收发器
3微控制单元
3’微控制单元
4数字处理器
4’数字处理器
5方向单元
5’三埠方向单元
6天线
6’天线
7标签
7’标签
8存储器
9服务器
10四埠定向耦合器
11天线
12发射器部
13接收器部
20信号产生器
20’信号产生器
30接收电路
101、102、103、104埠
121振荡器
122表面声波装置
123放大器
124第一二极管
125顺向功率校平控制器
131第二二极管
132放大器
133比较器
201载波产生器
201＇载波产生器
202放大器
202’放大器
203二极管
203’二极管
204偏压电路
204’偏压电路。
具体实施方式
现将详细参照于本发明实施例，其例示图解于附图之中，尽其可能，所有图式中将依相同元件符号以代表相同或类似的部件。
图2A为根据本发明一实施例的一RFID系统中一发射器2的方块图，请参照图2A，发射器2可包括一微控制单元(Microcontrolunit，MCU)3、一数字处理器4、一信号产生器20、一方向单元5与一天线6。
数字处理器4可连接至MCU3，信号产生器20可连接于数字处理器4与方向单元5之间，方向单元5可连接至天线6，藉此可传送一信号至一标签7；在另一实施例中，数字处理器4与MCU3可被整合成一控制电路(未示出)。
信号产生器20可包括一载波产生器201、一放大器202、一二极体203与一偏压电路204；数字处理器4可连接至偏压电路204的一第一终端，偏压电路204的一第二终端可连接至二极管203的所述阳极与放大器202的一输出端，偏压电路204的一第三终端可连接至二极管203的所述阴极，放大器202可具有一输入终端，其可连接至载波产生器201，偏压电路204的第三终端与二极管203的所述阴极可连接至方向单元5。
载波产生器201可产生一频率为fts1的一信号TS1，然后所述信号TS1可被传送至放大器202，放大器202可接收所述信号TS1，然后放大信号TS1的电压及/或功率，并依此输出一放大的信号TS2，其可被传送至二极管203；在另一实施例中，所述频率fts1可为但不限于大约433.92百万赫(Megahertz，MHz)，且放大器202可线性地放大所述信号TS1，在又一实施例中，所述频率fts1可为但不限于大约915MHz。
二极管203可为但不限于一PIN(p型本质n型，p-intrinsic-n)二极管，由MCU3管控的数字处理器4可传送一控制信号至偏压电路204来改变横跨二极管203的电压位准，其另可改变二极管203的阻抗，依此方式，可改变信号TS2的振幅来对信号TS2执行一振幅偏移(Amplitude-shift-keying，ASK)调变，二极管203可输出及传送一ASK调变信号TS3至方向单元5，方向单元5可处理所述信号TS3，并传送一信号TS4至天线6，所述信号TS4可由天线6发射至标签7。
偏压电路204的一第四终端可连接至一终端VM，其可供应至少一电压位准至偏压电路204的所述第四终端，例如，所述终端VM可供应一相对较低电压位准至偏压电路204，使得信号产生器20可执行具有75%调变深度的ASK调变；在另一实施例中，所述终端VM可供应一相对较高电压位准至偏压电路204，使得信号产生器20执行具有50%调变深度的ASK调变，在另一实施例中，所述终端VM可被排除，且偏压电路204的所述第四终端可连接至数字处理器4。
图2B为根据本发明一实施例中如图2A所示的发射器2的另一方块图，请参照图2B，偏压电路204可包括一可变电阻器VR、两个电阻器R1与R2、两个电感器L1与L2、一开关SW与一晶体管Q1。
所述可变电阻器VR可具有一连接至供应一直流电(Directcurrent，DC)电压位准的一电压终端VDD的终端，所述可变电阻器VR的另一终端可连接至并联连接的所述电阻器R1与所述开关SW，所述开关SW可连接至数字处理器4，所述电阻器R2可连接至串联的所述电阻器R1与所述电感器L1，所述电感器L1可具有连接至放大器202的所述输出与二极管203的所述阳极的一终端，所述电感器L2可具有连接至二极管203的所述阴极与方向单元5的一终端，及被接地的另一终端；所述晶体管Q1可具有连接至所述终端VM的一第一终端，所述晶体管Q1另可具有一第二终端与一第三终端，且所述电阻器R2可连接于所述晶体管Q1的所述等第二与第三终端之间；在一实施例中，所述晶体管Q1可为但不限于一互补式金属氧化物半导体(Complementarymetal-oxide-semiconductor，CMOS)晶体管，在另一实施例中，所述开关SW与所述晶体管Q1可为但不限于由集成电路(Integratedcircuit，IC)制程所制作的一晶体管。
来自数字处理器4的所述控制信号可用于开启/关闭所述开关SW，当所述开关SW为关闭(开回路)时，信号产生器20可执行所述ASK调变，换言之，数字处理器4可决定信号产生器20是否要执行所述ASK调变，所述终端VM可供应一相对较低电压位准至所述晶体管Q1，使得信号产生器20可执行具有75%调变深度的ASK调变；在另一实施例中，所述终端VM可供应一相对较高电压位准至所述晶体管Q1，使得信号产生器20执行具有50%调变深度的ASK调变，在又一实施例中，所述终端VM可被排除，且所述晶体管Q1可连接至数字处理器4。
在一实施例中，所述可变电阻器VR的电阻范围在10Ω到50kΩ，所述等电阻器R1与R2的每一者的电阻为10kΩ，所述等电感器L1与L2的每一者的电感为100nH(Nano-Henry)，但是，上述的电阻与电感的数值可在另一实施例中变化来改变所述调变深度。
图3为根据本发明一实施例的一RFID系统中一收发器2’的方块图，请参照图3，收发器2’可包括一MCU3’、一数字处理器4’、一信号产生器20’、一方向单元5’及一天线6’，其类似于参照图2A所例示与描述的MCU3、数字处理器4、信号产生器20、方向单元5与天线6，除了可加入一存储器8与一接收电路30至收发器2’，三埠方向单元5’相较于图1的所述四埠定向耦合器10不会造成一巨大信号衰减。
接收电路30可连接于方向单元5’与MCU3’之间，在一实施例中，接收电路30可为但不限于一侦测电路，其可包括一二极体、一运算(operational，OP)放大器与一比较器(未示出)，所述二极管、所述运算放大器与所述比较器可串联耦合来解调变由天线6’收到的信号。
接收电路30可整流自天线6’收到的信号，并自所述整流的信号移除所述载波，借以得到所述整流的信号的包络，接收电路30另可解调变所述包络来产生一解调变信号，由此，在自天线6’收到的信号中得到的数据可由MCU3’取得。
存储器8可连接至MCU3’，在一实施例中，存储器8可为但不限于一非挥发性存储器并可程序化，存储器8可包括一第一场域，其可含有第一组识别信息，存储器8亦可包括一第二场域，其可含有第二组识别信息，所述第一组与第二组识别信息可包括但不限于一系列的数字及/或符号，所述第一组识别信息可为永久性，而所述第二组识别信息可以改变，在另一实施例中，存储器8可由两个独立存储器取代，以个别地储存所述第一组识别信息与所述第二组识别信息。在其它实施例中，存储器8可与MCU3’或数字处理器4’整合成一单一芯片。
在一实施例中，MCU3’可以存取存储器8，并取得所述等第一与第二组识别信息。MCU3’与数字处理器4’控制信号产生器20’以产生含有关于所述等第一与第二组识别信息的信息的一信号TS5，方向单元5’可以处理所述信号TS5，且另可经由天线6’发射一信号TS6至服务器9；在另一实施例中，所述信号TS5可由另一界面传送至服务器9，例如以太网络(Ethernet)、通用序列总线(Universalserialbus，USB)或蓝牙(Bluetooth)，在又另一实施例中，MCU3’取得所述等第一与第二组识别信息，并由有线或无线联结传送至服务器9，例如一USB或Bluetooth界面。
服务器9可以辨识所述第一及/或第二组识别信息，如果所述识别信息被辨识，服务器9可以使用所述等第一及/或第二组识别信息来产生一第三组识别信息，服务器9可传送含有所述第三组识别信息的一信号至收发器2’，其中这种信号可由接收电路30解调变，使得MCU3’可取得所述第三组识别信息，并储存所述信息在存储器8的所述第二场域中，所述第三组识别信息可用于在下一次通讯中辨识收发器2’，依此方式，收发器2’于信息上传或下载程序期间被认证。
图2A与图2B所示的发射器2及图3所示的收发器2’皆使用一开回路控制来取代参照图1所例示的所述复杂回授控制电路。
熟习此项技艺者应即了解可对上述各项实施例进行改变，而不致悖离其广义的发明性概念，因此，应了解本发明并不限于本揭的特定实施例，而系为涵盖归属如权利要求所定义的本发明精神及范围内的修饰。
另外，在说明本发明的代表性实施例时，本说明书可将本发明的方法及/或制程表示为一特定的步骤次序；不过，由于所述方法或制程的范围并不系于本文所提出的特定的步骤次序，故所述方法或制程不应受限于所述的特定步骤次序，身为熟习本技艺者当会了解其它步骤次序也是可行的，所以，不应将本说明书所提出的特定步骤次序视为对权利要求的限制，此外，亦不应将有关本发明的方法及/或制程的权利要求仅限制在以书面所载的步骤次序的实施，熟习此项技艺者易于了解，所述等次序亦可加以改变，并且仍涵盖于本发明的精神与范畴之内。
Claims (16)
1.一种RFID系统中的发射器，其特征在于，所述发射器包含：
一信号产生器，其具有一PIN二极管且产生一第一信号；
一方向单元，其连接至所述PIN二极管的一阴极；及
一天线，其连接至所述方向单元，其中
所述信号产生器包含一第一终端，其用于接收一第一控制信号来控制所述第一信号的一频带，及一第二终端，其用于接收一第二控制信号来控制所述第一信号的一调变深度，及一放大器，其具有连接至所述PIN二极管的一阳极的一输出端，及一偏压电路，其具有连接至所述第一终端的一第一埠、连接至所述PIN二极管的所述阳极及连接至所述放大器的所述输出端的一第二埠、连接至所述PIN二极管的所述阴极的一第三埠及连接至所述第二终端的一第四埠。
2.根据权利要求1所述的RFID系统中的发射器，其特征在于，所述信号产生器包含：
一载波产生器，其连接至所述放大器的一输入端。
3.根据权利要求1所述的RFID系统中的发射器，其特征在于，所述偏压电路另包含：
一可变电阻器，其被提供有一电压位准；
一开关，其串联连接至所述可变电阻器，且电性耦合至所述偏压电路的所述第一终端；
一第一电阻器，其并联连接至所述开关；
一第二电阻器，其串联连接至所述第一电阻器；
一第一电感器，其具有连接至所述第二电阻器的一第一终端，及电性耦合至所述偏压电路的所述第二埠的一第二终端；及
一第二电感器，其具有电性耦合至所述偏压电路的所述第三埠的一第一终端与一第二终端，其中所述第二终端被接地。
4.根据权利要求3所述的RFID系统中的发射器，其特征在于，所述偏压电路另包含一晶体管，其具有电性耦合至所述偏压电路的所述第四埠的一第一终端、一第二终端与一第三终端，其中所述第二电阻器连接于所述第二与第三终端之间。
5.根据权利要求4所述的RFID系统中的发射器，其特征在于，所述晶体管为一互补式金属氧化物半导体(CMOS)晶体管。
6.一种RFID系统中的发射器，其特征在于，所述发射器包含：
一信号产生器，其包含：
一载波产生器；
一放大器，用于接收来自所述载波产生器的一载波信号；
一PIN二极管，其具有连接至所述放大器的一输出端的一阳极；及
一偏压电路，其具有一第一终端用于接收一第一控制信号来控制所述载波信号的一频带、一连接至所述PIN二极管的一阳极与所述放大器的所述输出端的第二终端、及一连接至所述PIN二极管的一阴极的第三终端；及
一方向单元，其连接至所述PIN二极管的所述阴极。
7.根据权利要求6所述的RFID系统中的发射器，其特征在于，所述偏压电路另包含一第四终端，用于接收一第二控制信号来控制所述载波信号的一调变深度。
8.根据权利要求7所述的RFID系统中的发射器，其特征在于，所述偏压电路另包含：
一可变电阻器，其被提供有一电压位准；
一开关，其串联连接至所述可变电阻器，且电性耦合至所述偏压电路的所述第一终端；
一第一电阻器，其并联连接至所述开关；
一第二电阻器，其串联连接至所述第一电阻器；
一第一电感器，其具有连接至所述第二电阻器的一第一终端，及电性耦合至所述偏压电路的所述第二终端的一第二终端；及
一第二电感器，其具有电性耦合至所述偏压电路的所述第三终端的一第一终端与一第二终端，其中所述第二终端被接地。
9.根据权利要求8所述的RFID系统中的发射器，其特征在于，所述偏压电路另包含一晶体管，其具有电性耦合至所述偏压电路的所述第四终端的一第一终端、一第二终端与一第三终端，其中所述第二电阻器连接于所述第二与第三终端之间。
10.根据权利要求9所述的RFID系统中的发射器，其特征在于，所述晶体管为一互补式金属氧化物半导体(CMOS)晶体管。
11.一种RFID系统中的收发器，其特征在于，所述收发器包含：
一信号产生器，其具有一PIN二极管且产生一第一信号；
一方向单元，其连接至所述PIN二极管的一阴极；及
一接收电路，其连接至所述方向单元，其中
所述信号产生器包含一第一终端，其用于接收一第一控制信号来控制所述第一信号的一频带，及一第二终端，其用于接收一第二控制信号来控制所述第一信号的一调变深度，及一放大器，其具有连接至所述PIN二极管的一阳极的一输出端，及一偏压电路，其具有连接至所述第一终端的一第一埠、连接至所述PIN二极管的所述阳极及连接至所述放大器的所述输出端的一第二埠、连接至所述PIN二极管的所述阴极的一第三埠及连接至所述第二终端的一第四埠。
12.根据权利要求11所述的RFID系统中的收发器，其特征在于，所述信号产生器另包含：
一载波产生器，其连接至所述放大器的一输入端。
13.根据权利要求11所述的RFID系统中的收发器，其特征在于，所述偏压电路另包含：
一可变电阻器，其被提供有一电压位准；
一开关，其串联连接至所述可变电阻器，且电性耦合至所述偏压电路的所述第一埠；
一第一电阻器，其并联连接至所述开关；
一第二电阻器，其串联连接至所述第一电阻器；
一第一电感器，其具有连接至所述第二电阻器的一第一终端，及电性耦合至所述偏压电路的所述第二埠的一第二终端；及
一第二电感器，其具有电性耦合至所述偏压电路的所述第三埠的一第一终端与一第二终端，其中所述第二终端被接地。
14.根据权利要求13所述的RFID系统中的收发器，其特征在于，所述偏压电路另包含一晶体管，其具有电性耦合至所述偏压电路的所述第四埠的一第一终端、一第二终端与一第三终端，其中所述第二电阻器连接于所述第二与第三终端之间。
15.根据权利要求11所述的RFID系统中的收发器，其特征在于，另包含一存储器，其中一第一组信息与一第二组信息被储存在所述存储器中，所述第一与第二组信息被传送至一服务器。
16.根据权利要求15所述的RFID系统中的收发器，其特在在于，相关于所述第一与第二组信息的一第三组信息被接收并储存在所述存储器中。
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2012
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- 2012-07-02 CN CN201210223870.6A patent/CN103312342B/zh active Active
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