CN103988213B

CN103988213B - 用于射频识别电路的天线接口

Info

Publication number: CN103988213B
Application number: CN201280059791.4A
Authority: CN
Inventors: M·J·盖; F·L·多雷尔; F·德克勒克奇
Original assignee: Mawier International Trade Co Ltd
Current assignee: Kaiwei International Co; Marvell International Ltd; Marvell Asia Pte Ltd
Priority date: 2011-10-12
Filing date: 2012-10-10
Publication date: 2017-02-08
Anticipated expiration: 2032-10-10
Also published as: EP2766857B1; EP2766857A1; KR20140082801A; JP6233601B2; KR101956873B1; US20130093568A1; CN103988213A; US9361491B2; US8847735B2; WO2013054195A1; US20150009017A1; JP2015502677A

Abstract

描述了与射频识别(RFID)电路相关联的系统、方法和其它实施例。根据一个实施例，射频识别电路包括天线网络，天线网络包括天线以及耦合至天线的天线接口，其中天线接口包括第一和第二电容器，它们与天线串联耦合。集成电路包括分别耦合至第二电容器的第一节点和第二节点的第一引脚和第二引脚并且被配置为结合天线网络既作为读取器又作为标签进行操作，以及放大器，放大器嵌入集成电路之中并且被配置为提供由电流和电压负反馈信号的比率所确定的输出导纳，而使得在作为读取器进行操作时，相结合的集成电路和天线网络的频率响应可在不增加RFID功耗的情况下进行调节。

Description

用于射频识别电路的天线接口

相关申请的交叉引用

本专利公开要求于2011年10月12日提交的发明人为Gay等的题为“AntennaInterface for a Radio Frequency Identification Circuit”的第61/546,354号美国临时申请的优先权，出于所有目的通过全文引用的方式将其结合于此。

技术领域

本公开涉及射频识别领域，具体而言，涉及一种射频识别电路以及一种控制射频识别的方法。

背景技术

这里提供的背景技术描述是为了一般地呈现公开内容的背景的目的。至于在此背景技术部分中所描述的工作以及在提交时可能未被视为现有技术的描述方面，当前署名的发明人的工作既未明确也未隐含地被认可作为相对于本公开内容的现有技术。

射频识别(RFID)经由无线电波提供通信以将所存储的数据从标签传输至读取器。读取器被配置为向标签传送射频波(RF)以从标签收集数据，并且标签可以被配置为通过以读取器可检测和理解的方式对所传送的RF进行调制而向读取器传输所存储的数据。被配置为对所传送的RF进行调制的标签通常由所传送的RF进行供电并且通常并非是自行供电的，例如通过电池等。可替换地，如果标签是自行供电的，则标签可以被配置为在标签检测到读取器所传送的已知RF信号之后独立地将RF传送回读取器。由于RFID使用无线电波进行通信，所以标签和读取器不是必须互相接触。RFID的这种无接触通信与带磁条的卡和磁条读取器之间的、其中卡的磁条通过磁条读取器运行而使得磁条读取器中的拾取线圈等能够读取磁条中所编码的信息的典型通信形成了对比。RFID的这种无接触通信也与智能卡与智能卡读取器之间的、其中智能卡上的电触点与智能卡读取器上相对应的电触点形成电接触而使得智能卡读取器能够在智能卡上读取或写入信息的典型通信形成了对比。

由于RFID的无接触通信，已经针对该技术研发了多种应用。应用经常以能够通过收集标签中(例如，半导体存储器中)所存储的唯一信息而将标签识别为唯一的读取器为中心。例如，标签经常在员工证件中使用，员工证件被提供给公司员工而使得员工能够使得其员工证件接近读取器而获准进入公司建筑物。没有利用用于访问公司建筑物的特定唯一信息进行编码的标签的人通常将被读取器拒绝进入公司建筑物，读取器将不会收集到用于建筑物进入的特定唯一信息。上述员工获准安全进入建筑物的示例是更为一般的访问控制应用的一个示例。

除了访问控制之外，RFID还被用于产品、汽车、动物的识别，以及被用于电子护照和电子票据。例如，经由检测商店货架上的产品，其中产品包括标签，可以获得产品的相对快速且准确的存货清单。

RFID的附加应用包括银行应用、用于进行购买的应用、读取智能型海报中嵌入的标签等。对于这些附加应用，移动设备(例如，智能电话、个人数字助理、类似iPod的设备等)可以包括读取器和标签。例如，包括读取器的移动设备可以被配置为读取智能型海报中的标签并且显示与智能型海报相关联的网站。可替换地，移动设备的标签可以由移动设备之外的读取器所读取以用于该移动设备的用户所进行的购买并且读取器可以针对该购买而对用户的银行账户实施收费。

近场通信(NFC)是一种特定类型的RFID，其中读取器和标签时间的交互距离相对短，例如达到大约3厘米。NFC相对短的通信长度提供了一种防止标签被欺骗性的用户秘密地读取的安全措施。因此，NFC特别适用于要求高的安全级别的应用，诸如个人健康信息的交换、配对设备(例如，将耳机与移动设备配对、将两个移动设备配对等)、银行交易、消费者购买或者其它金钱交易。

为RFID和NFC设置标准的标准化组织的一个目标是移动设备中的读取器和标签共享天线。该目标的原因之一是使得移动设备中的天线数量最小化从而可以使得移动设备中的经常的多个天线之间的干扰最小化。例如，典型的智能电话可以包括用于移动电话类型的通信(例如，语音、消息收发等)的射频(RF)天线、用于互联网类型的通信的WiFi天线、蓝牙天线以及用于GPS类型通信的GPS天线。为读取器和标签提供一个天线对于减少天线干扰的设计考虑提供了限制。另外，在移动设备中提供读取器和标签共享天线限制了移动设备中所包括的电子组件的数量并且因此限制了制造移动设备的成本。

对于在移动设备中共享天线的读取器和标签而言存在着许多设计目标以及所关心的问题。例如，一种设计提供了单个集成电路(该单个集成电路在本文被称作“IC”)，其被配置为作为与天线相结合的读取器和标签进行操作。针对IC的一些设计试图具有与IC和天线之间的天线接口进行连接的尽可能少的引脚。IC可以提供频率调谐以支持各种天线尺寸并且对天线进行调谐以避免与其它RF信号的干扰。一些移动设备制造商规定了在移动设备外围的使用相对大型的天线，而其它移动设备制造商则规定了使用相对较小的天线的。IC还可以提供相对高的功率消耗，以便天线从发射相对强的RF场的读取器收集相对大的RF能量。典型地，相对高功率的消耗要求相对大的半导体衬底以提供相对高的功率消耗。如同移动设备中的多个电路所典型地，移动设备制造商进行尝试以减小移动设备中的RFID电路的占用空间。

针对共享天线的读取器和标签的其它设计可以包括提供IC和天线具有相对高的传输驱动能力以针对与根据相对较旧的ISO操作标准进行操作的弱标签进行的读取器操作驱动相对高功率的RF信号。IC和天线可以被配置为具有相对灵敏的接收器灵敏度，从而作为标签进行操作的IC和天线对于相对弱的读取器灵敏并且/或者提供距读取器相对更大的操作距离(例如，达到大约2厘米)。在读取器模式中，天线的驱动电流可以在读取器并未检测到标签的情况下被设置为相对小的数值，并且可以在读取器检测到标签的情况下被设置为更高数值。在一些设计中，作为标签进行操作的IC和天线对从读取器所接收的信号充分地进行负载调制而使得读取器例如可以以相对大的距离检测到标签。作为读取器进行操作的IC和天线可以对于通过标签对所接收信号进行的负载调制足够灵敏而使得读取器可以在相对大的距离从标签获取数据。这些类型的设计在单个RFID电路设计中难以实现。

如以上简要描述的，在RFID电路中，处于IC和天线之间的外部组件集合经常被称作天线接口。天线接口趋于对作为读取器和标签进行操作的RFID电路是否正确工作具有很大影响。图1是已知RFID电路100的简化示意图。RFID电路100包括单个天线110、IC 120以及包括一组外部组件130的天线接口125。天线接口125处于天线110和IC 120之间并且通常由图1中所示的括号125所标识。IC 120被配置为结合天线110和天线接口125而作为读取器和标签进行操作。IC 120包括用于与天线接口和天线进行连接的第一和第二引脚120a和120b。

外部组件集合中的特定外部组件以及外部组件的特定配置提供了针对RFID特别是NFC的上述设计目标可能并未被RFID电路100所满足。具体地，外部组件集合包括与第二电容器130b串联的第一电容器130a，其中第二电容器处于第一电容器的天线侧并且与天线并联。更具体地，第一电容器耦合至IC 120的第一引脚120a并且第二电容器耦合至IC 120的第二引脚120b。外部组件集合130还包括一组电阻器130c，它们耦合在天线和第二电容器之间并且耦合至IC 120的第二引脚120b。

外部组件以及外部组件的配置例如提供了针对NFC的NFC论坛规范无法以相对低的操作供电电压(例如，小于3伏)得到满足。

另外，由于外部组件的配置，RFID电路100的天线和天线接口在IC 120作为标签工作时无法在NFC载波频率发生谐振，具有相对高的端口阻抗，如果在IC 120作为读取器工作时在该频率发生谐振，则具有相对低的端口阻抗。无法维持谐振频率提供了RFID电路在增加了针对干扰信号的灵敏度的标签模式中可能被误调谐。

RFID电路100的另一种缺陷在于，天线接口和天线在天线端口形成串联谐振网络。结果，当RFID以读取器模式进行操作时，IC 120的驱动电流在天线和天线接口组合(下文中被称作天线网络)时为最大值，被精确调谐并且因此与操作Q成比例。该网络被精确调谐并且操作Q在不存在标签时为最大值。IC 120的驱动电流因此在没有供读取的标签的情况下基本上为最大值，并且存在供读取器读取的标签的情况下有所减小。由于RFID电路的驱动电流在不存在标签的情况下基本上为最大值，包括RFID电路的移动设备的电池电力将在移动设备的大部分操作时间以相对高的速率被使用，这是因为大部分操作时间内并不存在供读取的标签。此外，在RFID电路100作为标签工作时，RFID电路100的天线接口中用来减小天线接口和天线的最大Q并且因此减小最大驱动电流的电阻器130c也使得灵敏度下降。

发明内容

在一个实施例中，一种射频识别(RFID)电路包括天线网络，天线网络包括天线以及耦合至天线的天线接口，被配置为传送和接收射频波，其中天线接口包括第一和第二电容器，它们与天线串联耦合。集成电路包括分别耦合至天线接口的第二电容器的第一节点和第二节点的第一引脚和第二引脚并且被配置为结合天线网络既作为读取器又作为标签进行操作。集成电路还包括放大器器件，其嵌入输出电流和输出电压负反馈回路之中并且被配置为至少在该RFID作为读取器进行操作时提供由电流和电压负反馈信号的比率所确定的输出导纳，而使得在作为读取器进行操作时，相结合的集成电路和天线网络的频率响应可在不增加RFID功耗的情况下被调节为选择性特性。

在另一个实施例中，集成电路的电流和电压负反馈信号被配置为使得输出导纳包括电阻性分量，其将相结合的集成电路和天线网络的操作带宽增大为所选择的数值。在另一个实施例中，集成电路的电流和电压负反馈信号被配置为使得输出导纳包括电抗性分量，其将相结合的集成电路和天线网络的谐振频率调谐为所选择的数值。

在另一个实施例中，一种射频识别(RFID)电路包括天线网络，天线网络包括天线以及耦合至天线的天线接口，被配置为传送和接收射频波，其中天线接口包括与天线串联耦合的第一电容器和第二电容器。集成电路包括天线端口，天线端口包括分别耦合至天线接口的第二电容器的第一节点和第二节点的第一触点和第二触点。集成电路被配置为结合天线网络既作为读取器又作为标签进行操作。集成电路包括来自第一触点和第二触点的输入到输出放大器的输出电流和输出电压负反馈回路。集成电路进一步被配置为通过将来自输出电流和输出电压负反馈回路的信号应用在输出放大器周围而在天线端口处产生输出电导。

在另一个实施例中，一种方法包括利用天线网络接收射频波，天线网络包括天线以及耦合至天线的天线接口，其中天线接口包括与天线串联耦合的第一电容器和第二电容器，以及被配置为结合天线网络既作为读取器又作为标签进行操作的集成电路。从天线网络向集成电路提供输出电流负反馈信号和输出电压负反馈信号。在作为读取器进行操作时生成由输出电流负反馈信号和输出电压负反馈信号的比率所确定的输出导纳，以使得集成电路和天线网络的频率响应可在不增加功耗的情况下被调节为所选择的特性。

附图说明

结合于其中并且构成说明书一部分的附图图示了本公开内容的各种系统、方法和其它实施例。图中所图示的元件界限(例如，框、框的群组或其它形状)表示边界的一个示例。在一些示例中，一个元件可以被设计为多个元件，或者多个元件可以被设计为一个元件。在一些示例中，被示为另一元件的内部组件的元件可以被实施为外部组件，并且反之亦然。

图1是现有技术的RFID电路的简化示意图。

图2是根据本公开的一个实施例的RFID电路的示例示意图。

图3是根据本公开的第一实施例的RFID电路的示例示意图。

图4是根据本公开的第二实施例的RFID电路的示例示意图。

图5是根据本公开的第三实施例的RFID电路的示例示意图。

图6是根据本公开的第四实施例的RFID电路的示例示意图。

图7是根据本公开的第五实施例的RFID电路的示例示意图。

图8是与RFID电路相关联的方法的一个实施例。

具体实施方式

本文描述了与天线相关的系统、方法和其它实施例。更具体地，实施涉及用于天线的天线接口，其包括用于射频识别(RFID)的电路。

图2是RFID电路200的简化示意图的一个实施例。RFID电路200包括天线210、集成电路IC 220和天线接口225。天线接口225包括外部组件集合230。天线接口225通常由图2中所示的括号所标识。IC 220被配置为结合天线210和天线接口225作为读取器和标签这二者进行操作。

IC 220包括电耦合至天线网络的第一引脚220a和第二引脚220b。虽然IC 220被描述为具有引脚，但是引脚可以是各种类型的电触点，诸如IC封装的焊盘、IC封装上的焊接凸块或者IC自身、插口等。第一引脚220a和第二引脚220b提供用于IC的双向传输和接收端口。外部组件集合230包括第一电容器230a和第二电容器230b。第一电容器包括耦合至第一引脚220a的第一节点230a1，并且包括耦合至天线210的第一节点210a的第二节点230a2。如本文所使用的术语耦合包括直接耦合。第一电容器230a的第一节点230a1还耦合至第二电容器230b的第一节点230b1。第二电容器230的第一节点230b1耦合至IC的第一引脚220a，并且第二电容器230的第二节点230b2耦合至IC的第二引脚220b。第二电容器230b的第二节点230b2还耦合至天线210的第二节点210b。

图2的天线网络在IC 220的端口220a、220b处提供了并联谐振电路。因此，端口阻抗在RFID用作读取器时或者其用作标签时都可以为高。因此，天线网络然后在两种操作模式中会在载波频率出现谐振。

由于天线网络在端口220a、220b处提供了并联谐振电路，所以IC 220应当提供以产生期望的通过天线210的电流并且因此产生期望的场强度的电流在天线网络被精确调谐时为最小值，并且随着天线网络的操作Q相反地变化。

由于标签的出现改变了谐振频率并且降低了操作Q，其所遵循的是IC 220所应当提供的电流在没有标签出现的情况下为最小值并且随着标签接近而趋于增大。

由于IC 220所应当提供以产生期望的通过天线210的电流的电流随天线网络的操作Q相反地变化，所以其所遵循的是，Q如所期望的那样高以使得IC的功耗最小化。Q还如所期望的那样高而在RFID用作标签时使得其灵敏度最大化。然而，如果Q过高，RFID就无法在利用针对数据传输而调制的输出信号而作为读取器进行操作时满足某些瞬时响应要求。

可以像图1的RFID示例中那样通过向天线接口添加电阻器来减小Q，但是，由于这些将吸收能量，所以它们的协作将增加IC 220所要求的最小电流。其还使得从标签检测负载调制数据有所恶化并且在RFID用作标签时降低了灵敏度。

图3所示的实施例以及其它实施例通过对集成电路220进行配置以在用作读取器时在天线端口提供期望的输出导纳而回避了这一问题。该输出导纳能够被设置大小(例如，调节)而使得该集成电路和天线网络具有所选择的特性，诸如期望的Q和谐振。

由于导纳由集成电路220所生成，所以操作Q有所减小而其需要提供的输出电流并没有任何增加。此外，操作Q可以仅在RFID 200以读取器模式进行操作时减小：在标签模式中，生成输出导纳的电路可以被禁用。

注意到，附图仅示出了IC 220中与该实施例相关的用于作为读取器进行操作的那些部分。将要理解的是，节点220a和220b也将耦合至并未被示出的实施用于作为标签的操作的功能的元件。

图3是图2的RFID电路200的简化示意图，其图示了IC 220的一个实施例的细节。

在随后的讨论中，术语电压和电流是指信号电压和电流。此外，为了清楚，已经省略了必要的偏转电流和偏转电压生成器。因此，将要理解的是，术语接地基准是指并不产生出信号电压的节点。

在该实施例中，IC 220包括差分运算跨导放大器(OTA)250，其具有耦合至载波信号生成器260的输入节点250a1、250a2并且提供第一输出电流I1，第一输出电流I1在节点250b1和250b2之间流动并且耦合至天线端口220a、220b。放大器(OTA)250被配置为向天线网络提供足够的电流以产生在NFC标准或者其可能期望符合的其它标准中所规定的磁场强度。

OTA 250还提供在节点250c1和250c2之间流动的第二输出电流I2，以及在节点250d1和250d2之间流动的第三输出电流I3，它们与第一输出电流成比例，但是在一个实施例中明显更小(例如，小100至1000倍)。这样更小的成比例电流例如可以由这样的多个小型晶体管的输出所产生，该多个小型晶体管具有耦合至多个大型输出晶体管的相对应节点的输入节点。显然，能够实施元件的其它配置。

OTA 250的端口250a1、250a2处的输入电压由差分信号求和电路所提供，求和电路产生与输入信号Vin和所得出的负反馈信号之和之间的差值成比例的输出，上述负反馈信号中的一个从天线端口电压得出，而一个从天线端口电流得出。

存在有许多用来实施电压求和功能的电路配置。本文所公开的方法和配置仅是一个实施例，其被用来解释IC 220的操作，但是并非意在作为限制。

说明性的求和电路采用第一和第二晶体管M1、M2，它们使得其漏极节点分别耦合至在标称地相等的负载电阻器R6、R7的第一节点以及OTA 250的输入节点250a1、250a2。电阻器R6、R7的第二节点耦合至接地基准。输入电压Vin分别经由标称地相等的电阻器R1、R2耦合至晶体管M1、M2的源极节点。

标称地相等的一对电阻器R4、R5具有分别耦合至天线端口引脚220a、220b的第一节点以及分别耦合至晶体管M1、M2的栅极节点的第二节点。电阻器R3耦合在晶体管M1、M2的栅极节点之间。跨R3形成的并且差分耦合至M1、M2的栅极节点的电压因此是天线端口电压的部分R3/(R4+R5)。OTA跨导以及所描述连接的意义在于使得跨R3形成的电压提供负反馈。

OTA 250的输出电流节点250c1和250c2分别耦合至晶体管M1、M2的源极节点。应用戴维南理论，这些电流能够被与电阻器R1、R2串联的等效电压所替代。这些电压等于天线端口电流除以OTA250输出电流比率N(其中N＝I1/I2)并且乘以电阻器值。电流以及所描述连接的意义在于使得跨R1和R2形成的电压提供负反馈。

在一个实施例中，配置的回路增益足以确保输出电压V_in明显等于负反馈电压之和。因此，如果天线端口电压为V_ant并且天线接口225和天线210在天线端口处提供导纳Y_ant，则电压关系为：

V_{i n} = V_{a n t} \frac{R 3}{R 3 + R 4} + V_{a n t} \frac{Y_{a n t} (R 1 + R 2)}{N}

或者

V_{a n t} = V_{i n} \frac{1}{\frac{R 3}{R 3 + R 4} + \frac{Y_{a n t} (R 1 + R 2)}{N}}

卸载的电压增益Mo为：

M o = \frac{R 4 + R 5}{R 3}

输出导纳Y_out是Y_out的值，其将会把电压增益减小至其卸载值的一半，也就是：

\begin{matrix} Y_{o u t} = \frac{N R 3}{(R 3 + R 4) (R 1 + R 2)} \\ = \frac{N}{M o (R 1 + R 2)} \end{matrix}

在该实施例中，输出导纳是纯实数。其有效地与电容器230b并联连接。因此能够选择参数以减小天线网络的操作Q，而使得调制瞬时响应规范能够得以满足。

虽然天线网络的操作Q可以以所描述的方式有所减小，但是网络本身没有变化。因此带宽可以在不增加OTA 250产生期望的磁场强度所需的电流的情况下有所增加。

在该实施例中，通过将节点250d1、250d2耦合至标称地相等的电阻器R10、R11的第一节点而获得负载调制信号，电阻器R10、R11具有耦合至接地基准的第二节点。

图4图示了不同于图3的IC 220的另一个实施例，其被配置为具有复数输出导纳。在该实施例中，通过将图3的电阻器R3替换为分支R3a、C1、R3b获得复数形式。

电压反馈因数Bv则变为

\begin{matrix} B v = \frac{1 + j ω C 1 (R 3 a + R 3 b)}{1 + j ω C 1 (R 3 a + R 3 b + R 4 + R 5)} \\ = \frac{1 + j ω A v T v}{1 + j ω T v} \end{matrix}

其中

并且Tv＝C1(R3a+R3b+R4+R5)

并且ω是载波角频率

并且j是虚数算子。

输出导纳变为

\begin{matrix} Y_{o u t} = \frac{B v N}{R 1 + R 2} \\ = \frac{1 + j ω A v T v}{1 + j ω T v} \frac{N}{R 1 + R 2} \end{matrix}

其可以包括在载波频率处的并联的导电性和电感性分量。

将要理解的是，配置有所变化的频率依赖网络可以被集成在电压和/或电流反馈路径中以产生具有电抗性分量的输出导纳。

此外，集成可变元件将允许天线网络的谐振频率和带宽的可变化调谐。

负载调制信号从图3和图4所示实施例中的天线端口电流的像(image)中唯一获得。在一个实施例中，负载调制信号从天线端口电压的部分和天线端口电流的部分中获得。

天线负载的调制产生了天线端口电压的调制，其具有与天线端口电流的对应调制相反的意义。从每一个所获得的负载调制信号的分量因此被减去。该相减在图5所示的实施例中实施。

耦合至第一和第二晶体管M1、M2的栅极的天线端口220a、220b的电压反馈信号还分别耦合至第三和第四晶体管M3、M4的栅极。OTA 250的输出电流节点250d1和250d2分别耦合至晶体管M3和M4的源极节点，它们还耦合至标称地相等的电阻器R8、R9的第一节点，电阻器R8、R9的第二节点耦合至接地基准。

OTA 250的输出电流I3与输出电流I2在相反地意义上进行流动。该电路被配置为使得电流I2跨电阻器R1和R2所形成的电压被相加至晶体管M1和M2的栅极节点之间所建立的差分电压。结果，电流I3跨电阻器R8和R9所形成的电压从晶体管M3和M4的栅极节点之间所建立的差分电压中减去。该实施例中的负载调制信号因此从天线端口电流和天线端口电压(例如，端口220a、220b)的调制中加性地得出。

在另一个实施例中，晶体管M3和M4的栅极节点能够被耦合以接收天线端口电压的不同于在晶体管M1和M2的栅极节点之间所提供的部分。同样，减去从天线端口电压和电流所得出的信号能够利用其它电路配置来实施。

图5图示了IC 220的另一个实施例，其被配置为提供比图3和图4的实施例所提供的更大的负载调制信号。然而，该信号的载波水平也可能更大，并且特别地，例如当RFID200与以接近最大操作距离分隔开来的标签进行通信时，调制指数可以在天线电流小时有所减小。

图6所示的实施例在天线电流小时提供了有所改进的性能。

改进通过将电阻器R8和R9的第二节点分别耦合至输入电压生成器260的节点260a和260b而实现。

在没有负载调制以及高回路增益的情况下，输入信号明显与从天线端口电压和天线端口电流所得出的反馈信号之和相等。图5的实施例中的负载调制信号从相对应信号的差中所得出。在图6的实施例中，由于晶体管M3和M4的栅极节点分别耦合至晶体管M1和M2的栅极节点，所以从天线端口电压所得出的负载调制信号等于相对应的反馈信号分量。

其所遵循的是，由于天线端口电压而在晶体管M3和M4的栅极节点之间所形成的差分电压将通过输入电压的与天线电压反馈分量相匹配的部分而被匹配。

因此，该实施例所产生的负载调制信号的载波水平简单地与天线端口电流成比例并且独立于电压。因此，其在天线端口电流低时为低，从而调制指数有所改进。

注意，消除从天线电压信号所得出的载波分量并非暗示消除相对应的调制边带。这是因为，虽然输入电压的固定的部分在负载未调制时与电压反馈信号相匹配，但是电压和电流反馈分量之间的重新分配在负载被调制时有所变化。

图3、图4、图5和图6的实施例的天线端口电压在天线端口负载变化的情况下有所改变，这是因为RFID 200被设计为提供有限的输出阻抗。然而，在另一个实施例中，电压Vin可以被调适为将天线端口电压保持在优选水平，例如接近于IC制造工艺所允许的最大值。

这能够通过整合自动电平控制(ALC)电路来实现。

图7示出了图6所示的IC 220的另一个实施例，其被配置有自动电平控制(ALC)电路。例如，ALC包括电压电平检测器265、电压比较器270和可变增益放大器275。这些元件的细节并未示出，因为它们的具体电路能够以许多方式来实施以执行其功能并且配置可以取决于IC制造工艺的特性和/或与整个RFID单元相关的设计选择。

在一个实施例中，电压电平检测器265可以被配置为提供对峰值信号电平进行快速追踪的输出，包括在预见到负载调制时的调制包络，或者其可以被配置为用作峰值检测器，提供对信号包络的增大快速响应但是对其减小缓慢响应的输出。在概念上，采用峰值电压检测器的ALC回路能够在读取器传送数据时保持活跃。

如果使用峰值检测器，则输入电压V_in可以在标签发起负载调制时针对初始负载减小进行调适，但是在负载调制间隔期间将基本上保持恒定。随后以针对以上实施例所描述的方式产生负载调制信号。

如果使用追踪调制包络的检测器，则可变增益模块的输出处的电压将被调制以抑制天线端口电压的负载调制。该抑制增加了天线端口电流的调制。能够示出的是，这产生了具有这样的调制指数的负载调制信号，该调制指数等于或大于在使用峰值检测器时所产生的调制指数。

图8图示了用于由图2和3所示的RFID电路200对无线信号进行处理的方法800的一个实施例。在810，利用天线网络接收射频波，该天线网络包括天线210以及耦合至天线210的天线接口225(如图2和3所示)。如之前所解释的，集成电路220被配置为结合天线网络而既作为读取器又作为标签进行操作。在820，从天线网络向集成电路220提供输出电流和输出电压负反馈信号。例如，图3中图示出两条反馈路径，一条路径包括电阻器R4而另一条包括具有电阻器R5的路径。

在830，通过作为读取器进行操作时的输出电流和输出电压负反馈信号的比率生成并确定输出导纳。这使得集成电路220和天线网络的频率响应可在不增加功耗的情况下被调节为所选择的特性。这些特征结合图3进行了描述而并不在此重复。

在840，当集成电路220与附近标签进行通信时，通过减去输出电流和输出电压负反馈信号以生成具有更大调制指数的信号而恢复来自标签的数据。这些特征结合图3进行了描述而并不在此重复。

利用如本文所公开的IC 220和天线接口225的实施例，IC 220被配置为通过在输出放大器250周围应用电压和电流负反馈而在天线端口220a、220b处产生输出导纳和/或电纳。两个反馈信号被相加并且它们的比率确定了输出阻抗。以这种方式产生输出导纳允许对系统带宽进行控制而无功耗方面的成本。这与如图1中使用跨端口的开关电阻器相反，后者将明显增加功耗。

在另一个实施例中，当作为所谓的“读取器”进行操作时，IC 220被配置为提取其与之进行通信的标签所产生的信号。标签(未示出)通过对跨其天线线圈的电容器或电阻器进行有效开关而返回数据。这产生了天线210的阻抗的相对应变化。

在现有技术中，该数据从输出电流的变化而得以恢复。利用该IC 220，该数据通过减去电压和电流反馈信号而被恢复，这提供了具有更高调制指数的信号。

在另一个实施例中，IC 220能够进一步通过从其减去载波分量而增大所恢复的负载调制信号的调制指数。

定义

下文包括本文采用的所选择术语的定义。该定义包括落入术语范围之内并且可以用于实施方式的组件的各种示例和/或形式。示例并非意在进行限制。单数和复数形式的术语都可以处于定义之内。

对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”、“示例”等的引用指示这样描述的实施例(多个)或示例(多个)可以包括特定的特征、结构、特性、属性、要素或限制，但是并非每个实施例或示例都必然包括该特定的特征、结构、特性、属性、要素或限制。此外，短语“在一个实施例中”的重复使用并非必然是指代相同的实施例，虽然其可以如此。

如本文所使用的“逻辑”包括但并不局限于硬件、固件、存储在非瞬时介质上或者机器上执行的指令，和/或用来执行功能(多种)或动作(多个)和/或导致来自另一逻辑、方法和/或系统的功能或动作的每种的组合。逻辑可以包括软件受控微处理器、离散逻辑(例如，ASIC)、模拟电路、数字电路、编程逻辑设备、包含指令的存储器设备等。逻辑可以包括一个或多个门电路、门电路的组合或者其它电路组件。在描述多个逻辑的情况下，可能将多个逻辑整合到一个物理逻辑中。类似地，在描述单个逻辑的情况下，可能将单个逻辑分布在多个物理逻辑之间。本文所描述的组件和功能中的一个或多个可以使用逻辑元件的一个或多个来实施。

就在权利要求的详细描述中采用术语“包括”或“包括了”而言，以与术语“包含”相类似的方式，如果该术语在权利要求中被用作变过渡词时所解释的，其意在是包含性的。

虽然已经通过描述示例而对示例系统、方法等进行了阐述，并且已经对示例进行了相当详细地解释，但是申请人并非意在将所附权利要求的范围局限于或以任何方式限制为这样的细节。显然，不可能出于描述本文所描述的系统、方法等的目的而对组件或方法的每种可想到的组合进行描述。因此，本公开内容并不限于所示出并描述的具体细节、代表性装置和说明性示例。因此，本申请意在包括落入所附权利要求范围之内的变化、修改和改变。

Claims

1.一种射频识别电路，包括：

天线网络，包括天线以及耦合至所述天线的天线接口，所述天线网络被配置为传送和接收射频波，其中所述天线接口包括第一电容器和第二电容器，所述第一电容器和所述第二电容器与所述天线串联耦合；以及

集成电路，包括分别耦合至所述天线接口的所述第二电容器的第一节点和第二节点的第一引脚和第二引脚，并且被配置为结合所述天线网络既作为读取器又作为标签进行操作，并且

其中所述集成电路包括嵌入在输出电流和输出电压负反馈回路中的放大器器件，并且被配置为至少在所述射频识别电路作为读取器进行操作时提供由电流负反馈信号和电压负反馈信号的比率所确定的输出导纳，而使得相结合的集成电路和天线网络的频率响应能够不增加所述射频识别电路作为读取器进行操作时的功耗而被调节为选择性特性。

2.根据权利要求1所述的射频识别电路，其中所述集成电路的所述电流负反馈信号和所述电压负反馈信号被配置为使得所述输出导纳包括电阻性分量，所述电阻性分量将所述相结合的集成电路和天线网络的操作带宽增大为所选择的数值。

3.根据权利要求1所述的射频识别电路，其中所述集成电路的所述电流负反馈信号和所述电压负反馈信号被配置为使得所述输出导纳包括电抗性分量，所述电抗性分量将所述相结合的集成电路和天线网络的谐振频率调谐为所选择的数值。

4.根据权利要求1所述的射频识别电路，其中所述集成电路在所述天线接口处所形成的信号电压能够被自动电平控制回路调节为所选择的电平，所述自动电平控制回路包括：

电压电平检测器，耦合至对所述天线接口的输入端，

电压比较器，被配置为响应于所述电压电平检测器的输出和基准电压之间的差值而提供输出，以及

可变增益电路，被配置为接收恒定输入信号电压并且响应于所述电压比较器的所述输出而提供增益，并且具有耦合至所述放大器器件的输入端的输出端。

5.根据权利要求1所述的射频识别电路，其中所述放大器器件被配置为提供多个成比例的输出电流信号，其中第一输出电流信号被耦合以在所述第一引脚和所述第二引脚之间流动而向所述天线网络提供功率，第二输出电流信号经由电路器件耦合至所述放大器输入端以提供负反馈信号，并且第三输出电流信号被连接以向电流器件提供输入，所述电流器件在标签电磁耦合至所述天线时响应于所述标签的负载调制而产生输出。

6.根据权利要求5所述的射频识别电路，其中所述输出电流信号之一提供与所述天线网络的输入导纳成比例的信号，其中所述天线网络被配置为通过所述标签的负载的调制而接收从电磁耦合至所述天线的所述标签所传送的数据。

7.根据权利要求5所述的射频识别电路，其中所述集成电路被配置为使得所述输出电流信号之一形成电压，从所述电压减去在所述天线接口处所形成的电压的像而提供与所述天线网络的输入导纳成比例的信号，其中所述天线网络被配置为通过所述标签的负载的调制而接收从电磁耦合至所述天线的标签所传送的数据。

8.根据权利要求7所述的射频识别电路，其中所述集成电路被配置为从与所述天线网络的所述输入导纳成比例的所述信号中减去从针对所述放大器器件的输入所得出的信号以增大其调制指数。

9.一种射频识别电路，包括：

天线网络，包括天线以及耦合至所述天线的天线接口，所述天线网络被配置为传送和接收射频波，其中所述天线接口包括与所述天线串联耦合的第一电容器和第二电容器；以及

集成电路，包括天线端口，所述天线端口包括分别耦合至所述天线接口的所述第二电容器的第一节点和第二节点的第一触点和第二触点，其中所述集成电路被配置为结合天线网络既作为读取器又作为标签进行操作；

其中所述集成电路包括来自所述第一触点和所述第二触点的输入到输出放大器的输出电流负反馈回路和输出电压负反馈回路；并且

其中所述集成电路被配置为通过将来自所述输出电流负反馈回路和所述输出电压负反馈回路的信号应用在所述输出放大器周围而在所述天线端口处产生输出电导。

10.根据权利要求9所述的射频识别电路，其中所述天线接口的所述第一电容器包括连接至所述天线端口的所述第一触点并且连接至所述第二电容器的所述第一节点的第一节点；并且所述第一电容器的第二节点连接至所述天线的第一节点；

其中所述天线接口的所述第二电容器的所述第二节点连接至所述天线的第二节点并且连接至所述天线端口的所述第二触点。

11.根据权利要求9所述的射频识别电路，其中所述集成电路被配置为将来自所述输出电流负反馈回路和所述输出电压负反馈回路的信号进行组合，并且其中所述信号的比率确定用于控制所述集成电路的带宽的输出阻抗。

12.根据权利要求9所述的射频识别电路，其中所述输出电流负反馈回路和所述输出电压负反馈回路连接至第一晶体管的栅极并且连接至第二晶体管的栅极，其中所述第一晶体管的漏极连接至所述输出放大器的第一输入端并且所述第二晶体管的漏极连接至所述输出放大器的第二输入端。

13.根据权利要求9所述的射频识别电路，其中所述集成电路被配置为，通过减去来自所述输出电流负反馈回路和所述输出电压负反馈回路的信号来生成具有高调制指数的信号，以恢复来自与所述集成电路进行通信的标签的数据。

14.根据权利要求9所述的射频识别电路，其中所述输出放大器是差分运算跨导放大器，所述差分运算跨导放大器具有耦合至载波信号生成器的输入节点，并且其中所述输出放大器被配置为提供在耦合至所述天线端口的节点之间流动的第一输出电流。

15.一种控制射频识别的方法，包括：

利用天线网络来接收射频波，所述天线网络包括天线以及耦合至所述天线的天线接口，其中所述天线接口包括与所述天线串联耦合的第一电容器和第二电容器，以及被配置为结合所述天线网络既作为读取器又作为标签进行操作的集成电路；

从所述天线网络向所述集成电路提供输出电流负反馈信号和输出电压负反馈信号；以及

在作为读取器进行操作时生成由所述输出电流负反馈信号和所述输出电压负反馈信号的比率所确定的输出导纳，以使得所述集成电路和所述天线网络的频率响应能够不增加功耗地被调节为所选择的特性。

16.根据权利要求15所述的控制射频识别的方法，进一步包括：通过减去所述输出电流负反馈信号和所述输出电压负反馈信号来生成具有更大调制指数的信号，以恢复来自与所述集成电路进行通信的标签的数据。

17.根据权利要求15所述的控制射频识别的方法，进一步包括：通过将所述输出电流负反馈信号和所述输出电压负反馈信号应用在所述集成电路中的输出放大器周围，而在连接所述集成电路和所述天线接口的天线端口处产生输出电导；以及

将所述输出电流负反馈信号和所述输出电压负反馈信号相加，其中所述信号的比率确定用于控制所述集成电路的带宽的输出阻抗。