CN105022975A - 一种高频半有源rfid射频模拟前端电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高频半有源RFID模拟前端电路,其结构为:保护电路和整流/唤醒电路均与天线接口相连,它获取能量,存储在内部的一个大电容中,输出一个高电压到电源产生电路;电源产生电路连接到整流/唤醒电路,它将输入的电压整合为适合电路内部工作的电平,输出接到复位电路、解调电路、时钟电路、调制电路,解调电路连接到天线接口,作用是解调出天线上接收到的信号,并将它输出;复位电路连接到整流/唤醒电路,它在上电和掉电时,都能进行复位。
Description
技术领域:
本发明涉及射频识别技术领域,具体涉及一种高频半有源RFID射频模拟前端电路。
背景技术:
RFID(radio frequency identification)射频识别技术在近年来越来越受到重视。同早期的条形码等识别技术相比,射频卡具有非接触、读取距离长、可识别运动目标等优点。
RFID标签主要分为无源标签(Passive)或者(batteryless tag)、半有源标签(Semi-active tag)和有源标签(Active tag)三种类型。无源RFID标签的能量来自读写器发射的射频能量,无须内置电源,具有体积小、重量轻、成本低、几乎无使用寿命限制等优点,但需要较大功率的读写器,由于获取读写器的能量有限,一般不支持集成传感器的应用;半有源RFID标签自身携带电池,标签芯片支持传感器的使用;有源标签可实现标签与标签之间的通信,标签能够主动发射电磁波进行有源通信,支持ad-hoc网络功能,但是成本高、使用寿命有限。
随着物联网技术的发展,在众多的应用中,需要通过支持传感器的RFID标签能够识别目标对象的信息同事,也能获取目标对象所处的环境信息。例如,把温度传感器与RFID技术结合起来,不仅可以进行自动识别,而且可以实时监测目标对象所处的温度数据,基于CMOS技术研制温度传感器并将其集成于RFID标签芯片中,使得整个RFID温度传感器标签具有体积小、成本低、功耗低等优点,具有广泛的应用前景。
发明内容:
本发明的目的是提供一种高频半有源RFID射频模拟前端电路,它能够很好的实现RFID系统中读卡器和RFID标签之间的通信,同时给RFID标签提供足够的能量和稳定的电压。
为了解决背景技术所存在的问题,本发明是采用以下技术方案:它包含解调电路101、保护电路102、复位电路103、电源产生电路104、整流/唤醒电路105、调制电路106、时钟电路107、第一天线接口108、第二天线接口109,解调电路101的三个输入端分别连接到电源产生电路104和第一天线接口108、第二天线接口109,解调电路101的一个输出端连接到时钟电路107,另一个输出端连接到模拟前端电路输出端口a;所述的保护电路102两输入端分别连接到第一天线接口108、第二天线接口109,所述的复位电路103的输入端连接到电源产生电路104,复位电路103的输出端连接到模拟前端电路输出端口b,所述的电源产生电路104输入端连接到整流/唤醒电路105,其第一输出端VDD分别连接到解调电路101、复位电路103、调制电路106和时钟电路107,同时第一输出端VDD还连接到模拟前端电路输出端口c,电源产生电路104的第二输出端VCC连接到模拟前端电路输出端口d,所述的整流/唤醒电路105的输入端连接到第一天线接口108、第二天线接口109,其输出端连接到电源产生电路104,所述的调制电路106的输入端连接到电源产生电路104和外部调制数据输入端口f,其输出端连接到第一天线接口108、第二天线接口109,所述的时钟电路107的输入端连接到电源产生电路104、第一天线接口108、第二天线接口109和调制电路106输出端,其输出端口连接到芯片输出端口e。
所述的高频半有源RFID模拟前端电路100通过外接一个电感LT110、一个谐振电容C111、一个数字基带121和一个EEPROM存储电路122组成一个完整的RFID标签。
本发明具有以下有益效果:通过增加片外的接收天线和谐振电容,能够完成读卡器和RFID标签的通信;同时,它还可以和数字基带电路以及存储电路集成在一颗芯片上,以极低的成本制造出RFID标签。
附图说明:
图1是本发明前端电路结构示意图;
图2是带有天线和数字基带以及EEPROM的RFID标签。
具体实施方式:
参看图1,本具体实施方式采用以下技术方案:一种高频半有源RFID模拟前端电路100包含解调电路101、保护电路102、复位电路103、电源产生电路104、整流/唤醒电路105、调制电路106、时钟电路107、第一天线接口108、第二天线接口109;所述的解调电路101的三个输入端分别连接到电源产生电路104和第一天线接口108、第二天线接口109,解调电路101的一个输出端连接到时钟电路107,另一个输出端连接到模拟前端电路输出端口a;
所述的保护电路102两输入端分别连接到第一天线接口108、第二天线接口109;
所述的复位电路103的输入端连接到电源产生电路104,复位电路103的输出端连接到模拟前端电路输出端口b;
所述的电源产生电路104输入端连接到整流/唤醒电路105,其第一输出端VDD分别连接到解调电路101、复位电路103、调制电路106和时钟电路107,同时第一输出端VDD还连接到模拟前端电路输出端口c,电源产生电路104的第二输出端VCC连接到模拟前端电路输出端口d;
所述的整流/唤醒电路105的输入端连接到第一天线接口108、第二天线接口109,其输出端连接到电源产生电路104;
所述的调制电路106的输入端连接到电源产生电路104和外部调制数据输入端口f,其输出端连接到第一天线接口108、第二天线接口109;
所述的时钟电路107的输入端连接到电源产生电路104、第一天线接口108、第二天线接口109和调制电路106输出端,其输出端口连接到芯片输出端口e;
保护电路102通过感应输入端口的信号强度来判定此时电路的工作情况,当信号的强度过高时,保护电路102通过加大电路负载的方式,使得输入端口的信号强度减弱,起到保护电路102的作用;当信号强度比较弱时,保护电路102转入低能耗模式,此时它不对电路起任何作用。
整流/唤醒电路105接收到输入端口的交流电源信号,通过整流/唤醒电路105将交流信号整流为带有一定纹波的直流信号,该直流信号输入电源产生电路104。该直流信号的电平和输入端口的信号强度成正比;同时为了满足高频协议中100%调制模式条件下的无能量供给阶段,我们还采用了一个电容起储能的作用。整流/唤醒电路在其他电路有源供电工作的情况,可起到唤醒其他电路进行工作的作用,在进入读写器发送的磁场范围之外,唤醒电路没有工作,其他电路也处于休眠状态,节约能耗。
整流/唤醒电路105整流出的信号还不能直接对RFID标签中的其它部分进行供电,为此,我们采用了电源产生电路104对其进行降压、稳压处理,得出一个直流电源。该电源为后续电路提供能量,是满足后续电路工艺所要求的,纹波系数在10%之内的直流电平。同时,该电源还可以在模拟前端电路的负载突然变化时,迅速反应,保持电路输出的稳定。
解调电路101接收到输入端口的信号,通过取包络、放大、比较和整形处理,得到和载波中信号一致的解调信号,该信号连接到模拟前端电路的输出端口。同时,在高频协议中100%调制模式下,该电路还会检测出100%调制信号,此信号输入时钟电路107,用以防止时钟电路107产生错误时钟。
时钟电路107的作用是为RFID标签提供和读卡器内部一致的时钟。本发明从载波信号中恢复出读卡器的时钟,用以保证RFID标签的时钟和读卡器时钟一致。
复位电路103在系统上电时和掉电时都产生复位信号。它给出足够的时间让模拟前端电路以及和模拟前端电路一起构成RFID标签芯片的电路的各种设置恢复到初始状态
参看图1,所述的高频半有源RFID模拟前端电路100通过外接一个电感LT110、一个谐振电容C111、一个数字基带121和一个EEPROM存储电路122组成一个完整的RFID标签。
读卡器向标签发出一个探寻命令,高频RFID标签通过天线电感LT110感应到信号,通过谐振电容111产生谐振,得到一个信号强度加强的信号,输入芯片的输入端口108和109。芯片对该信号进行处理后,输出如下信号到芯片输出端口:VCC电源供给EEPROM存储电路122,VDD电源供给数字基带121,时钟信号供给数字基带121和EEPROM存储电路122,解调数据供给数字基带121,复位信号供给数字基带121和EEPROM存储电路122;同时接收数字基带121返回的调制数据信号。
数字基带121接收复位信号后,将内部的各种寄存器复位,并控制EEPROM的状态。然后数字基带准备好接收命令,它收到解调信号后,对信号进行解码和识别,判断出是一个探寻指令;下一步,它控制EEPROM,读取存储在EEPROM中的RFID标签ID号,然后经过协议要求的编码,传回给模拟前端。模拟前端经过相应的处理,将其调制上天线端口108和109,信号传回读卡器。读卡器对信号进行相应的处理,这样就完成了一次读卡器和RFID标签的通信。
Claims (2)
1.一种高频半有源RFID射频模拟前端电路,其特征在于它包含解调电路(101)、保护电路(102)、复位电路(103)、电源产生电路(104)、整流/唤醒电路(105)、调制电路(106)、时钟电路(107)、第一天线接口(108)、第二天线接口(109),解调电路(101)的三个输入端分别连接到电源产生电路(104)和第一天线接口(108)、第二天线接口(109),解调电路(101)的一个输出端连接到时钟电路(107),另一个输出端连接到模拟前端电路输出端口a;所述的保护电路(102)两输入端分别连接到第一天线接口(108)、第二天线接口(109),所述的复位电路(103)的输入端连接到电源产生电路(104),复位电路(103)的输出端连接到模拟前端电路输出端口b,所述的电源产生电路(104)输入端连接到整流/唤醒电路(105),其第一输出端VDD分别连接到解调电路(101)、复位电路(103)、调制电路(106)和时钟电路(107),同时第一输出端VDD还连接到模拟前端电路输出端口c,电源产生电路(104)的第二输出端VCC连接到模拟前端电路输出端口d,所述的整流/唤醒电路(105)的输入端连接到第一天线接口(108)、第二天线接口(109),其输出端连接到电源产生电路(104),所述的调制电路(106)的输入端连接到电源产生电路(104)和外部调制数据输入端口f,其输出端连接到第一天线接口(108)、第二天线接口(109),所述的时钟电路(107)的输入端连接到电源产生电路(104)、第一天线接口(108)、第二天线接口(109)和调制电路(106)输出端,其输出端口连接到芯片输出端口e。
2.根据权利要求1所述的一种高频半有源RFID射频模拟前端电路,其特征在于所述的高频半有源RFID模拟前端电路100通过外接一个电感LT(110)、一个谐振电容C(111)、一个数字基带(121)和一个EEPROM存储电路(122)组成一个完整的RFID标签。
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