CN105359169A - 射频识别应答器设备以及用于生产射频识别应答器设备的方法 - Google Patents

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Abstract

一种RFID应答器设备(TRX)，包括用于将天线系统(AS)耦接至设备(TRX)的天线端子(RFI1，RFI2，RFO1，RFO2)。发射机(TX)和接收机(RX)耦接至天线端子。设备(TRX)包括连接至天线端子中的至少一个天线端子的至少一个阻尼电阻(RD1，RD2，RD4)。根据发射突发脉冲时段期间天线端子处的电压摆幅，至少一个阻尼电阻连同串联连接的开关(SW4)一起与耦接至接收机(RX)的天线端子并联连接，或者至少一个阻尼电阻连同并联连接的开关一起连接在天线端子之一与发射机的端子之间。阻尼控制被配置为通过控制相应的开关来在发射突发脉冲时段之后的阻尼时段期间启用至少一个阻尼电阻。

Description

射频识别应答器设备以及用于生产射频识别应答器设备的方法
技术领域
本发明涉及射频识别(RFID)应答器设备以及用于生产这样的设备的方法。
背景技术
在电感耦合通信的各种应用中，使用RFID系统，该RFID系统例如在13.56MHz操作。通过RFID读取器线圈与RFID标签线圈之间的磁耦合来进行这些系统中的通信。RFID标签是无源器件，该RFID标签例如由集成电路和附接至集成电路的端子的某种天线组成。例如，使用负载调制将数据从标签发射至读取器。在其他实现方式中，使用有源发射以用于发射数据。可以在WO2013/002736A1中找到使用有源发射的系统的示例。
文档US2010/0245039A1示出了具有Q因子可以被调节的三个接收机天线以及分立发射机天线的低频唤醒设备。与RFID系统相反，使用不同的天线和频率来发射和接收信号。
有源发射系统需要将其内部频率源同步到由读取器发出的载波信号的频率和相位。这通常使用锁相环(PLL)系统，PLL系统锁定到标签的接收信号，特别是由读取器的磁场产生的感应信号。因此，在常规应用中，当标签没有发射时，这样的PLL在接收阶段期间处于锁定模式。当标签的有源发射开始时，发射信号的幅度，特别是在标签的天线处，可以比接收信号的幅度大两个数量级。这可以引起接收信号可能被发射信号完全掩盖。
因此，在此期间，PLL优选在未锁定状态或自由运行状态下进行操作。因为自由运行的PLL对读取器的载波信号保持其相位关系较长的时间段是不容易实现的，所以通常以适当的间隔执行再同步。例如，当在发射突发脉冲(burst)中存在停顿时，优选在数据帧的发射期间以短时隙执行再同步。然而，由于信号的发射与接收之间的不同振荡幅度，特别是对低振荡幅度的需要，所以针对再同步期望改变振荡幅度。
发明内容
要实现的目的是针对允许更准确的频率同步的RFID应答器系统提供一种改进的构思。
采用独立权利要求的主题来实现这个目的。实施方式和发展是从属权利要求的主题。
RFID应答器设备的各种实施方式例如包括用于将天线系统耦接至设备的天线端子。此外，这样的设备包括发射机以及接收机，该发射机耦接至天线端子并且被配置为向天线端子提供振荡信号，该接收机耦接至天线端子并且被配置为接收天线端子处的振荡信号。特别地，这样的设备被配置为在发射突发脉冲时段借助于该发射机而发射数据。例如，这样的应答器设备优选在使用有源发射的RFID标签中使用。
本发明是基于对于检测载波频率信号而言在发射突发脉冲时段期间天线端子处的电压摆幅太大的想法，该载波频率信号可以用作用于生成内部时钟信号的基准信号。为此，在发射突发脉冲时段之后的阻尼时段期间进行阻尼。然而，阻尼的类型取决于发射突发脉冲时段期间电压摆幅的绝对值。因此，根据发射突发脉冲时段期间的天线端子处的电压摆幅，阻尼电阻连同串联连接的开关一起与耦接至接收机的天线端子并联连接，或者阻尼电阻连同并联连接的开关一起连接在天线端子之一与发射机的端子之间。
因此，相应的RFID应答器设备还包括阻尼控制，该阻尼控制被配置为通过控制相应的开关来在阻尼时段期间启用至少一个阻尼电阻。特别地，对于具有串联连接的开关的电阻，开关在阻尼时段期间闭合，对于具有并联连接的开关的阻尼电阻，开关在阻尼时段期间打开。
例如，对于在发射突发脉冲时段期间的较低电压摆幅，可以使用与天线端子并联的阻尼电阻。优选地，阻尼电阻的电阻值分别与耦接至设备的天线系统，天线端子适配。特别地，阻尼电阻值是约10Ω至100Ω的数量级，特别地，阻尼电阻值大于单独来看的闭合开关的电阻值。
对于天线端子处的较高电压摆幅，可以使用串联连接在天线端子之一与发射机或接收机的端子之间的阻尼电阻。如果在由于技术规格没有设备的损坏或破坏的风险的情况下，对于操作相应设备的集成电路而言相应的电压过高，那么这样的应用是特别有用的。
在任何情况下，可以采用根据改进的构思的应答器设备来执行阻尼，使得具有改进的准确度以及在合理的短时间内的再同步是可能的。
如果预先已知电压摆幅的电压范围，根据改进的构思的应答器设备可以包括串联连接的阻尼电阻和并联连接的阻尼电阻两者，或者相应的阻尼电阻之一。如果在生产这样的应答器设备期间设置两种结构，那么可以暂时或永久停用未使用的阻尼结构。因此，可以有效地生产根据改进的构思的应答器设备。
例如，根据进一步关于发射机和接收机的改进的构思的RFID应答器设备的实施方式包括连接至天线端子中的至少一个天线端子的至少一个阻尼电阻。根据发射突发脉冲时段期间天线端子处的电压摆幅，至少一个阻尼电阻连同串联连接的开关一起与天线端子并联连接，或者至少一个阻尼电阻连同并联连接的开关一起连接在天线端子之一与发射机或接收机的端子之间。该设备还包括阻尼控制，该阻尼控制被配置为通过控制相应的开关来在发射突发脉冲时段之后的阻尼时段期间启动至少一个阻尼电阻。
优选地，阻尼时段包括从RFID读取器接收的载波信号的一至四个载波时段。例如，如例如在公知的标准ISO/IEC14443类型A或B中所限定的，两个发射突发脉冲时段之间的时段包括八个这样的载波时段。
根据改进的构思的应答器设备可以被配置为在同步时段期间同步至天线端子处接收的载波信号，同步时段在操作期间设备的阻尼时段与后面的发射突发脉冲时段之间。例如，同步时段可以包括阻尼时段与后面的发射突发脉冲时段之间的剩余载波时段的一部分或全部。
应当注意，对于根据改进的构思的应答器设备的各种实施方式，应答设备可以被实现为单端系统和差分系统两者。在没有阻尼的情况下，两种类型的系统在本领域是公知的。例如，应答器设备可以包括PLL电路，该PLL电路用于基于阻尼时段之后(特别是在阻尼时段与后面的发射突发脉冲时段之间)天线端子处的信号而生成内部时钟频率。这样的PLL电路可以位于接收机、发射机内或者可以与接收机和发射机组合在共用集成电路上。
根据一些实施方式，发射机的第一发射机输出端子通过第一阻尼电阻和第一开关的并联连接而连接至天线端子之一。特别地，第一阻尼电阻是之前提到的至少一个阻尼电阻。例如，这样的配置可以与通过单端连接而连接的天线系统一起使用。这样的配置还可以与天线系统所包括的EMC滤波器的应用结合。例如，该设备可以包括用于连接天线系统的滤波电容的一个或两个附加端子。这个附加端子或这些附加端子可以通过具有并联连接的开关的另外的阻尼电阻耦接至基准电位端子。
特别地，对于天线系统的差分连接，发射机的第二发射机输出端子可以通过第二阻尼电阻和第二开关的并联连接而连接至天线端子中的另一个天线端子。优选地，可以通过阻尼控制(即，采用同一开关控制信号)同时控制第一开关和第二开关。
在应答器设备的各种实施方式中，除了或作为串联连接的阻尼电阻的替代的串联连接阻尼电阻，第四阻尼电阻和第四开关可以连接在接收机的第一接收机输入端子和第二接收机输入端子之间。
例如，如果发射机天线端子通过具有相应的并联连接开关的第一阻尼电阻和第二阻尼电阻，并且天线系统连接包括平衡-不平衡转换器(balun)，那么可以另外设置第四阻尼电阻。
在进一步的实施方式中，应答器设备可以包括第四阻尼电阻和第四开关的串联连接，以及还包括连接至接收机的第一接收机输入端子和第二接收机输入端子的偏置电路。偏置电路被配置为向天线端子提供DC偏置电压。因此，在天线端子处，接收机输入端子处的振荡信号分别围绕由偏置电路提供的偏置电压振荡。这可以具有以下效果：根据电压摆幅和偏置电压，所得的电压值在整个振荡期间变为正，或者换言之，在接收机输入端子处不会出现负电压。
例如，偏置电路包括电压源，该电压源通过相应的电阻性元件连接至第一接收机输入端子和第二接收机输入端子两者。
上面的示例涉及具有包括偏置电路的并联阻尼结构以及第四阻尼电阻和第四开关的串联连接的双端实现方式。针对单端天线配置可以进行类似的实现方式。
因此，在一些实施方式中，应答器设备可以包括第四阻尼电阻和第四开关的串联连接，并且还包括偏置电路。偏置电路包括电压源，该电压源通过电阻性元件连接至接收机的第一接收机输入端子，并且被配置为向第一接收机输入端子提供DC偏置电压。在该配置中，第一接收机输入端子耦接至天线端子中的一个天线端子，而电压源与电阻性元件的连接点被耦接至天线端子中的另一个天线端子。第四阻尼电阻和第四开关的串联连接被连接在上述天线端子中的一个天线端子与另一个天线端子之间。
例如，天线线圈可以一端与第一接收机输入端子连接，而天线线圈的第二端分别连接至电压源与电阻性元件的连接点，天线端子中的上述另一个天线端子。此外，在该配置中，单个接收机输入端子处的振荡信号围绕由偏置电路提供的偏置电压振荡。如上所述，这可以具有以下效果：根据电压摆幅和偏置电压，所得的电压值在整个振荡期间变为正，使得在接收机输入端子处不会出现负电压。
例如，基于电压摆幅选择上述实施方式中的偏置电压，特别地，偏置电压被选择为与电压摆幅的幅度至少一样大，或者不同地来表达，约为电压摆幅的峰至峰值的一半。
例如，基于应答器的相应电路可以处理的电压决定在天线端子与接收机端子或发射机端子之间是选择并联连接的阻尼电阻还是串联连接的阻尼电阻。特别地，通常存在确保电路不会被过高电压损坏或毁坏的技术相关限制。因此，如果在发射突发脉冲时段期间天线端子处的预期电压摆幅在适用的范围，那么可以使用以下方法，该方法使用与偏置电路组合的连接在第一接收机输入端子与第二接收机输入端子之间的第四阻尼电阻。在这样的应用中，偏置电压优选被选择为在应答器设备的技术相关最大电压的40％至60％的范围内，特别地，偏置电压被选择为在应答器设备的技术相关最大电压的45％至55％的范围内。换言之，偏置电压在该设备的最大电压的一半附近。因此，具有安全地小于该最大电压的一半的幅度的电压摆幅在仍然为正的最小电压与低于设备的技术相关最大电压的最大电压之间振荡。
在这样的和其他实施方式中，应答器设备，特别是接收机，关于正供电电压可以没有过电压保护。因此，可以使用较少的工作量来构建相应的设备。
在上述各种实施方式中，可以根据要连接的天线系统的特征来选择第四阻尼电阻的电阻值。特别地，可以关于天线系统的电容和电感来确定最佳电阻值。例如，较大的电阻可以提供针对电感的更好的阻尼，而较小的电阻值可以是更适合于关于电容的振荡的阻尼。可以通过最后确定的应答器设备之前的测量或仿真来确定阻尼电阻的最佳值。如前所述，这样的电阻值可以在10Ω至100Ω的范围内。
在各种实施方式中，应答器设备包括如前所述的第四阻尼电阻和第四开关，此外还包括偏置电路。该设备附加地包括第一阻尼电阻和第一开关的并联连接，所述并联连接被连接在天线端子之一与发射机的第一发射机输出端子之间。该并联连接形成第一阻尼结构，而第四阻尼电阻和第四开关的串联连接与偏置电路形成第二阻尼结构。在这样的配置中，应答器设备还包括选择单元，被配置为将第一阻尼结构和第二阻尼结构中的一个阻尼结构选择为启用，并且将第一阻尼结构和第二阻尼结构中的另一阻尼结构选择为禁用。优选地，如前所述，基于发射突发脉冲时段期间的电压摆幅进行该选择。
在一些实施方式中，可以例如根据不同的操作状态，在应答器设备的操作期间进行该选择。在其他实施方式中，选择单元被配置为仅执行一次启用阻尼结构的选择。
例如，通常使用阻尼电阻的两个变体(variant)来生产应答器设备。当限定应答器设备的最后应用和相应规格时，可以在最终的生产步骤中停用根据规格不需要的阻尼结构。例如，选择单元包括例如桥接相应阻尼电阻的一个或更多个熔丝。这样的熔丝可以被熔断以根据需要分别启用或停用阻尼电阻。
作为替代，所需配置可以储存在像EEPROM的非易失性存储器中。如果存在的话，还可以通过主机接口通过编程来执行该配置。
因此，在每种情况下，可以使用针对应答器设备的单个设计，这允许不同系统要求的应用。
例如，用于生产根据改进的构思的RFID应答器设备的方法的实施方式包括设置用于将天线系统耦接至设备的天线端子。设置发射机，该发射机耦接至天线端子并且被配置为向天线端子提供振荡信号。设置接收机，该接收机耦接至天线端子并且被配置为接收天线端子处的振荡信号。设置第一阻尼结构，第一阻尼结构包括第一阻尼电阻和第一开关的并联连接，所述并联连接被连接在天线端子中的一个天线端子与发射机的第一发射机输出端子之间。设置第二阻尼结构，第二阻尼结构包括连接在第一接收机输入端子与第二接收机输入端子之间的另外的阻尼电阻和另外的开关的串联连接。根据该改进的构思，该方法包括将第一阻尼结构和第二阻尼结构中的一个阻尼结构和第一阻尼结构和第二阻尼结构中的另一阻尼结构分别选择为启用和禁用，特别地选择仅进行一次。该选择取决于操作期间设备的发射突发脉冲时段期间的天线端子处的电压摆幅。
根据上述RFID应答器设备的各种实施方式，上述方法的另一实施方式，特别是关于另外的阻尼电阻，以及例如偏置电路变得明白。例如，第一阻尼结构可以设置有第二阻尼电阻和第二开关的另一并联连接，所述另一并联连接被连接在天线端子中的另一个天线端子与发射机的第二发射机输出端子之间。
可以使用应答器设备的各种实现方式，特别是在优选使用用于将数据从RFID标签发射至RFID读取器的有源发射的RFID标签中。
附图说明
下面的文本参照附图使用示例性实施方式详细阐述了本发明。功能上相同或者具有相同效果的部件和电路元件采用相同附图标记。至于电路零件或部件对应于一个或另一功能，在以下附图中的每个附图中将不重复对其描述。
在附图中：
图1示出了RFID应答器设备的示例性实施方式；
图2示出了RFID应答器设备的另一示例性实施方式；
图3示出了RFID应答器设备内的信号的示例性信号时间图；
图4示出了RFID应答器设备的另一示例性实施方式；
图5示出了RFID应答器设备的另一示例性实施方式；
图6示出了RFID应答器设备内的信号的另一信号时间图；
图7示出了RFID应答器设备的另一示例性实施方式；
图8示出了RFID应答器设备的另一示例性实施方式；
图9示出了RFID应答器设备的另一示例性实施方式；
图10示出了RFID应答器设备的另一示例性实施方式；以及
图11示出了RFID应答器设备内的信号的另一示例性信号时间图。
具体实施方式
图1示出了耦接至天线系统AS的RFID应答器设备TRX的示例性实施方式。例如，RFID应答器设备的这个实施方式和以下实施方式用在(优选在13.56MHz处操作的)RFID标签或RFID系统中，其还被称为高频RFID。通过RFID读取器线圈(文中未示出)与RFID标签线圈之间的磁耦合来进行这些系统中的通信。RFID标签可以集成在像微型SD卡或SIM卡的储存卡中。例如，使用所设置的电源来操作这样的RFID标签，并且这样的RFID标签使用有源发射而不是无源RFID标签所使用的负载调制。
在图1的实施方式中，RFID应答器设备TRX包括具有接收机输入端子TR1、接收机输入端子TR2的接收机RX，以及具有发射机输出端子TT1、发射机输出端子TT2的发射机TX。第一接收机输入端子TR1耦接至第一输入天线端子RFI1，而第二接收机输入端子TR2耦接至第二输入天线端子RFI2。接收机输入端子TR1、接收机输入端子TR2与天线输入端子RFI1、天线输入端子RFI2之间的耦接可以是直接连接。
类似地，第一发射机输出端子TT1耦接至第一天线输出端子RFO1，而第二发射机输出端子TT2耦接至第二天线输出端子RFO2。特别地，第一发射机输出端子TT1通过第一阻尼电阻RD1耦接至第一天线输出端子RFO1，第一阻尼电阻RD1与第一开关SW1并联连接。以类似的方式，第二阻尼电阻RD2连接在第二发射机输出端子TT2与第二天线输出端子RFO2之间，第二阻尼电阻RD2与第二开关SW2并联连接。
在接收器侧，另一阻尼电阻RD4和另一开关SW4的串联连接被连接在第一天线输入端子RFI1与第二天线输入端子RFI2之间。换言之，具有串联连接的开关SW4的阻尼电阻RD4形成并联阻尼结构，而具有其各自的开关SW1、开关SW2的串联连接的电阻RD1、RD2形成串联阻尼结构。
应答器设备TRX包括选择单元SEL，选择单元SEL被配置为对串联阻尼结构和/或并联阻尼结构的操作或启用进行控制。
天线系统AS包括连接在具有并联连接的电容CP的天线输入端子RFI1、天线输入端子RFI2之间的天线线圈LANT。此外，天线线圈LANT与电容CP的并联连接通过相应的电容CS1、电容CS2连接至天线输出端子RFO1、天线输出端子RFO2。
例如，应答器设备TRX是有源发射标签系统的一部分，有源发射标签系统需要将内部频率源同步到与由相应读取器系统发出的载波信号同相的频率。这可以使用锁相环(PLL)系统(在这里未示出)来进行，其可以是应答器设备TRX的另一部分。这样的PLL系统可以锁定到与读取器的系统磁场所感应的信号对应的标签的接收机信号。
在发射突发脉冲时段期间，天线系统AS上的发射信号的幅度可以远大于接收信号的幅度，PLL对该接收信号尝试进行同步。例如，发射信号约为比接收信号的幅度大两个数量级。因此，在发射突发脉冲时段期间，PLL的有用操作可能是不可能的，使得PLL系统停止对接收信号进行同步。然而，由于通常情况下，PLL不能将其相位关系保持较长时间段，所以以足够短的间隔执行再同步，以将内部频率源与接收信号之间的相位关系保持在所希望的范围内。然而，可以仅在两个发射突发脉冲时段之间的时段内执行这样的同步。此外，由于在发射突发脉冲时段期间较大的幅度和天线系统的振荡特性，所以在不应用特定措施的情况下天线端子上的幅度缓慢衰减。特别地，图1中所示的应答器设备TRX在发射突发脉冲时段之后的阻尼时段期间能够执行阻尼，使得同步是可能的。
基本上，可以以两种不同方式来执行阻尼。通过具有在阻尼时段期间闭合的开关SW4的并联阻尼结构RD4、SW4来执行第一种阻尼。因此，储存在天线系统AS中的能量通过阻尼电阻被减小，从而消除发射信号的高振荡幅度，使得可以分别由应答器设备TRX，接收机RX接收载波信号，并且在阻尼时段后的同步时段载波信号被转发给PLL系统。例如，阻尼由阻尼控制来控制，阻尼控制可以是包括应答器设备TRX的集成电路的一部分，并且仅为了更好的概述的原因，在这里未示出阻尼控制。
采用具有阻尼电阻RD1、阻尼电阻RD2的串联阻尼结构来执行第二阻尼方法。因此，在阻尼时段期间，开关SW1、开关SW2是断开的，否则这些开关处于闭合状态，从而桥接阻尼电阻RD1、阻尼电阻RD2。此外，这些阻尼电阻RD1、阻尼电阻RD2允许在发射突发脉冲时段之后减小振荡幅度。
选择单元SEL可以根据在发射突发脉冲时段期间预期或测量的电压摆幅来启用阻尼结构中的一个阻尼结构同时停用另一阻尼结构。因此，RFID应答器设备TRX可以容易地适于发射突发脉冲时段期间具有较高或较低电压摆幅的各种应用。在应答器设备TRX的操作期间或操作之前可以可逆地执行这样的选择，特别是如果期望不同水平的电压摆幅时。例如，所需配置可以被储存在像EEPROM的非易失性存储器中。如果存在主机接口，还可以通过主机接口通过编程来执行配置。
然而，在替代实现方式中，选择可以仅进行一次或不可逆地进行。可以通过使用熔丝等来执行这样的选择。可以基于用于应答器设备TRX的集成电路技术，特别地基于该技术是否能够在不损坏或毁坏天线端子的情况下承受天线端子处的电压，来决定使用阻尼结构中的哪个。
图2示出了基于图1的实施方式的应答器设备TRX的实现方式。然而，在图2的实施方式中，仅选择并联阻尼结构，而串联阻尼结构分别被被省略或停用。此外，设置偏置电路BS，偏置电路BS分别连接至接收机输入端子TR1、接收机输入端子TR2和天线输入端子RFI1、天线输入端子RFI2。偏置电路BS包括通过相应的电阻RDC1、电阻RDC2耦接至端子TR1、端子TR2的电压源VDC或者至电压源VDC的相应连接。在应答器设备TRX的操作期间，特别是在阻尼时段期间，偏置电路BS向接收机输入端子TR2、接收机输入端子TR2提供偏置电压，该偏置电压形成用于天线系统的振荡电压信号的基本水平。
优选地，选择偏置电压使得偏置电压与在发射突发脉冲时段期间的电压摆幅的幅度至少一样大，或者不同地来表达，约为电压摆幅的峰至峰值的一半，使得在接收机输入端子TR1、接收机输入端子TR2处没有负电压产生。优选地，天线端子RFI1、天线端子RFI2处的最低可能电压值和最高可能值两者为正值并且小于可以由集成电路技术处理的电压。
在优选的实现方式中，接收机输入端子TR1、接收机输入端子TR2处的偏置电压被设置为约设备的技术相关最大电压的一半。例如，偏置电压被选择为在所述最大电压的40％至60％的范围内，特别地在所述最大电压的45％至55％的范围内。这可以确保幅度不会减小到低于供电电压的基本水平。这还引起在天线上在负幅度峰上未触发输入节点ESD(静电放电)保护。这样的ESD钳位二极管可以固有地存在于接收机输入端子TR1、接收机输入端子TR2与接地连接之间。
如果天线端子RFI1、天线端子RFI2上的正幅度分别超过集成电路、应答器设备TRX的正供电电压，那么这可以在没有至正供电端子的钳位二极管的情况下使用集成电路的输入ESD保护来处理。因此，接收机RX可以关于正供电电压没有过电压保护。
在这样的配置中，在正方向上的限值因而仅是集成电路技术所允许的最大电压。
这样的配置可以确保在天线端子RFI1、天线端子RFI2上的信号摆幅在预限定限值内，该预限定限值例如由较低的供电电压和较高的供电电压来设定，使得可以采用常规固态开关并且将常规固态开关集成到集成电路中。由于第四阻尼电阻RD4，天线系统不仅短路，而且导致电流流过电阻RD4，这引起储存在天线系统AS中的能量的能量损耗。特别地，阻尼电阻RD4的电阻值优选适于天线系统AS的规格。这样的电阻值可以在10Ω至100Ω的范围内。特别地，在不使用任何附加电阻的情况下单独使用开关SW4以及因此仅引起闭合的开关的可忽略电阻可以不导致依赖关于未知载波信号的这样的开关的可变开关时间的任何能量损耗。例如，如果在全部能量被储存在线圈LANT中时开关被单独闭合，那么没有损耗能量。
例如，可以借助于应答器设备TRX的实际操作之前的校准或仿真来确定第四阻尼电阻RD4的最佳电阻值。例如，可以在能够从电感损耗能量的较高电阻值与用于从电容损耗能量的较低电阻之间找到最佳值。
图3示出了存在于图2中示出的系统中的信号的信号时间图。例如，上部的图区1示出了天线输入端子RFI1、天线输入端子RFI2两者处的电压值。第二图区2示出了在其高状态期间启用阻尼结构的控制信号。从该上部的图区可以看出，输入端子RFI1、输入端子RFI2处的信号的信号幅度可以被有效地减小。两个下部图区3、4示出了天线输出端子RFO1、天线输出端子RFO2的相应驱动信号。可以容易地看出，如例如在公知的标准ISO/IEC14443类型A或B中所限定的，发射突发脉冲时段包括相应读取器系统的八个连续载波时段。因此，阻尼时段持续约2至3个这样的载波时段。在同步时段中在阻尼时段之后可以执行再同步，其持续到下一个发射突发脉冲时段。例如，两个发射突发脉冲时段之间的中间时段持续至少8个载波时段。
图4示出了基于图1的实施方式的应答器设备TRX的另一实现方式。特别地，图4的实施方式基本上可以看作为图2的实施方式的单端版本，因此，仅选择并联阻尼结构，而串联阻尼结构分别被省略或停用。
图4的应答器设备TRX包括具有单个接收机输入端子TR1的接收机RX以及具有单个发射机输出端子TT1的发射机TX。接收机输入端子TR1直接连接至第一天线输入端子RFI1。第二天线输入端子RFI2连接至电压源VDC，电压源VDC是偏置电路BS的一部分。所述电压源VDC借助于电阻性元件RDC1分别连接至接收机输入端子TR1，第一天线输入端子RFI1。并联阻尼结构RD4、SW4连接在第一天线输入端子RFI1与第二天线输入端子RFI2之间。天线线圈LANT和电容器CP的并联连接以直接的方式连接在第一天线输入端子RFI1的一侧，以及借助于电容器CS1连接至天线输出端子RFO1。天线线圈LANT和电容器CP的所述并联连接的另一端连接至第二天线输入端子RFI2。
关于图4的实施方式的优选实现方式，其参照图2的描述，特别是关于偏置电压的选择和第四阻尼电阻RD4的最佳电阻值的选择。
图5示出了具有与其耦接的天线系统AS的RFID应答器设备TRX的另一实施方式。此实施方式也是基于结合图1所描述的实施方式。然而，在图5的实施方式中，省略了并联阻尼结构RD4、SW4。除了图1的配置以外，图5中所示的系统包括附加电容性元件CP1、电容性元件CP2，电容性元件CP1、电容性元件CP2连接在天线线圈LANT的相应端部antn、端部antp与应答器设备TRX的第一辅助端子CDMP1和第二辅助端子CDMP2之间。这些辅助端子CDMP1、辅助端子CDMP2借助于相应阻尼结构分别连接至基准电位端子GND，这些阻尼结构被实施为阻尼电阻RD3A、阻尼电阻RD3B的并联连接，阻尼电阻RD3A、阻尼电阻RD3B相应开关SW3A、开关SW3B。天线线圈LANT的各个端部antn、端部antp借助于电容性元件CIN1、电容性元件CIN2连接至天线输入端子RFI1、天线输入端子RFI2。
因此，在图5的实施方式中，通过串联阻尼结构来执行发射突发脉冲时段期间出现的振荡幅度的阻尼。例如，如果天线端子上的信号的电压摆幅对于应答器设备TRX或相应集成电路而言太高而不能直接连接，那么进行这样的决定或选择。
优选地，如图5中所示，在不显示高于应答器设备TRX的供电电压的电压摆幅的天线系统AS的节点上实现阻尼。为此，串联的阻尼电阻RD1、阻尼电阻RD2、阻尼电阻RD3A、阻尼电阻RD3B插入到各天线元件的电流路径中以损耗天线系统AS的LC谐振回路(LCtank)的能量。如在前面的实施方式中所描述的，在阻尼时段期间通过打开其相应的开关SW1、开关SW2、开关SW3A、开关SW3B来启用阻尼电阻RD1、阻尼电阻RD2、阻尼电阻RD3A、阻尼电阻RD3B。因此，在每个发射突发脉冲时段之后的适当时间里可以减小电压摆幅的幅度，以分别使应答器设备TRX与其PLL的再同步成为可能。
图6示出了存在于图5的实施方式中的信号的示例性信号时间图。类似于图3的示意图，顶图区1示出了天线线圈端子antn、天线线圈端子antp两者上的信号。第二图区2示出了在阻尼时段期间打开的开关SW1、开关SW2、开关SW3A、开关SW3B的相应阻尼控制信号，从而在此阻尼期间具有低水平。
下面的第三图区3和第四图区4描绘了天线输出端子RFO1、天线输出端子RFO2处的两个驱动信号，而下部图区5、6描绘了辅助端子CDMP1、辅助端子CDMP2上的信号。
如从图6的图可以看出的，在阻尼时段期间天线线圈端部antn、天线线圈端部antp处的电压摆幅明显减小，如前面针对图3所描述的，阻尼时段跟着发射突发脉冲时段的八个载波循环。因此，在阻尼时段之后在同步时段中对载波信号的再同步成为可能。
虽然，除了图4以外，根据改进的构思的应答器设备的上述示例使用与端子相应的差分信号以处理天线信号，但是还可以以单端系统应用该改进的构思。
例如，图7示出了具有基于图1的实施方式的应答器设备TRX和天线系统的应答器系统的另一示例性实施方式。例如，图7的实施方式可以看作是图5的实施方式的单端版本。因此，在这个实施方式中也不存在并联阻尼结构，而是仅存在串联阻尼结构。
因此，接收机RX包括单个接收机输入端子TR1，发射机TX包括单个发射机输出端子TT1。因此，串联阻尼结构仅包括具有并联连接的开关SW1的第一阻尼电阻RD1以及连接在辅助端子CDMP1与接地电位端子GND之间的第三阻尼电阻RD3和开关SW3的并联连接，开关SW1连接在发射机输出端子TT1与天线输出端子RFO1之间。
根据上面图5的描述，图7的实施方式的功能变得很明白。
图8示出了基于图1的实施方式的具有应答器设备TRX和天线系统的应答器系统的另一示例性实施方式。类似于图5的实施方式，在这个实施方式中也不存在并联阻尼结构，而是仅存在串联阻尼结构。
采用单端构思，接收机RX包括仅单个接收机输入端子TR1，接收机输入端子TR1直接连接至单个天线输入端子RFI1。因此，发射机TX包括单个输出端子TT1，输出端子TT1通过串联阻尼结构耦接至单个天线输出端子RFO1，该串联阻尼结构包括阻尼电阻RD1和开关SW1的并联连接。像图5的实施方式中一样，应答器设备TRX包括通过串联阻尼结构RD3A、SW3A和RD3B、SW3B连接至基准电位端子GND的辅助端子CDMP1、辅助端子CDMP2。
天线系统AS包括一侧耦接至基准电位端子GND的天线线圈LANT。另一侧antp借助于电容性元件CIN1耦接至天线输入端子RFI1、通过电容性元件CP1耦接至第一辅助端子CDMP1、以及通过电容性元件CS1和EMC(电磁兼容性)线圈LEMC的串联连接而耦接至天线输出端子RFO1。电容性元件CS1和线圈LEMC的连接节点借助于电容性元件CEMC耦接至第二辅助端子CDMP2。线圈LEMC及电容性元件CEMC一起形成LC滤波器，例如，LC滤波器用作EMC滤波器。
EMC滤波器构成在发射突发脉冲时段期间储存能量的另一LC系统。因此，优选对这些元件LEMC、CEMC执行阻尼。因此，存在相应的串联阻尼结构RD1、SW1、RD3B、SW3B以在阻尼时段期间从EMCLC系统损耗能量。
因此，还使用图8的实施方式而可以实现在发射突发脉冲时段期间出现的电压摆幅的阻尼，使得阻尼时段之后的再同步是可能的。
图9示出了至少部分地基于图1的实施方式的具有应答器设备TRX和天线系统AS的应答器系统的另一实施方式。
在图9的实施方式中，串联阻尼结构和并联阻尼结构两者用在应答器设备TRX中。此外，天线系统AS包括一侧耦接至基准电位端子GND的单端天线线圈LANT。为了使用具有应答器设备TRX的差分输入的这样的单端天线，天线系统AS包括平衡-不平衡变换器BL。天线线圈LANT的第二端借助于电容性元件CS1耦接至天线侧的平衡-不平衡变换器BL的第一端子，并借助于电容性元件CP1还耦接至辅助端子CDMP1。天线侧的平衡-不平衡变换器BL的第二端子耦接至基准电位端子GND。放置在发射机侧的平衡-不平衡变换器BL的第三端子和第四端子借助于相应线圈LI、线圈L2耦接至天线输出端子RF01、RF02。天线输入端子RFI1、天线输入端子RFI2还耦接至平衡-不平衡变换器BL的第三端子和第四端子。此外，平衡-不平衡变换器BL的第三端子和第四端子通过相应的电容性元件C3、电容性元件C4连接至基准电位端子GND。
在应答器设备TRX的操作期间，使用平衡-不平衡变换器来转换针对单端天线使用的发射机TX的差分驱动信号，因为在此配置中，天线线圈ANT需要单侧信号。在这样的配置中，天线上的信号的幅度可能太高而不能直接连接至应答器设备TRX，尤其是发射机TX。因此，在图9的实施方式中，存在串联阻尼结构RD1、SW1，RD2、SW2以及另外的RD3、SW3以损耗天线LC谐振回路的能量。此外，为了损耗平衡-不平衡变换器BL中的能量，使用具有与至差分端子的天线输入端子RFI1、天线输入端子RFI2的直接连接的并联阻尼结构RD4、SW4，天线输入端子RFI1、天线输入端子RFI2与平衡-不平衡变换器BL的第三端子和第四端子相对应。优选地，设计平衡-不平衡转换器，使得其在足够低的特征电阻上进行操作，以使发射突发脉冲时段期间的电压摆幅足够低以符合针对图2的实施方式所描述的要求。
在这种情况下，可以实现同样的结果，特别是在阻尼时段内减小电压摆幅，从而允许阻尼时段之后的再同步。
图10示出了基于图1的实施方式的根据改进的构思的应答器设备TRX的另一实施方式。特别地，图10的实施方式可以看作是采用EMC滤波器的图8的实施方式的双端版本，该双端变体具有并联阻尼结构RD4、SW4的进一步应用，该并联阻尼结构RD4、SW4具有偏置电路BS。
在本实施方式中，包括EMC线圈LEMC和EMC电容器CEMC的图8的单LC滤波器结构被分别为LC结构的两个相应的EMC结构替换，两个相应的EMC结构分别由线圈LEMC1和电容器CMC1的组合和线圈LEMC2和电容器CEMC2的组合构成。在发射突发脉冲时段期间储存在这些LC系统中的能量可以借助于辅助端子CDMP1、辅助端子CDMP2处串联阻尼结构RD3A、SW3A、RD3B、SW3B而被损耗，以及通过天线输出端子RFO1、天线输出端子RFO2处的阻尼结构RD1、SW1、RD2、SW2而被损耗。
在本实施方式中，假设在所提出的配置中，天线线圈上的信号的幅度不大于用于实现接收机RX的技术所允许的最大电压，则串联阻尼可以与接收机侧处的并联阻尼组合。
因此，使用图10的实施方式，也可以实现在发射突发脉冲时段期间出现的电压摆幅的阻尼，使得阻尼时段之后的再同步是可能的。
图11示出了作为存在于根据改进的构思(例如根据上述实施方式之一)的应答器设备TRX中的信号的示例的另一信号时间图。
顶图区1描绘了RFID读取器天线上的信号，而下面的图区2描绘了顶图区的信号的包络。第三图区3描绘了与发射机TX的电流对应的信号。特别地，可以在图11的图中看到具有八个载波周期(cycle)的相应的发射突发脉冲时段。下面的图区4示出了包括应答器设备TRX的标签的天线线圈LANT上的信号。底图区5描绘了用于上层(uppertray)中的振荡阻尼以及下层(lowertray)中的再同步的控制信号。
可以容易地看出，在图区4的信号中，在阻尼时段期间振荡清楚地减少，从而允许后面的再同步时段中的再同步。
在上述的各种实施方式中，以下变得明白，在阻尼时段期间可以设置和启用阻尼电阻以减小应答器设备的端子处的电压摆幅。根据电压摆幅的幅度，可以使用并且基于电压摆幅分别选择并联阻尼结构或串联阻尼结构。如上所述，还可以使用串联阻尼结构和并联阻尼结构的组合。
特别地，在生产这样的应答器设备TRX期间，可以使用串联阻尼结构和并联阻尼结构两者(例如采用上述所有种类的阻尼结构)来生产应答器设备TRX。当例如在具有已知规范的RFID标签中实施应答器设备TRX时，可以例如通过已描述的选择设备SEL来停用在标签的操作期间不需要的相应的阻尼结构。可以分别永久地或仅一次地进行这样的选择。然而，在一些实现方式中，在应答器设备TRX的操作期间也可以进行这样的选择，例如，如果在操作期间操作条件改变的话。
在任何情况下，可以基于目标系统的校准的测量或仿真来预先确定阻尼电阻的相应电阻值。为了尽可能快速地实现电压摆幅的阻尼。例如，这样的阻尼时段可以持续读取器信号的二至四个载波周期，优选两个或三个载波周期，以在再同步时段期间有足够的时间来对载波频率进行再同步。

Claims (17)

1.一种RFID应答器设备(TRX)，包括:
-天线端子(RFI1，RFI2，RFO1，RFO2)，用于将天线系统(AS)耦接至所述设备(TRX)；
-发射机(TX)，耦接至所述天线端子(RFI1，RFI2，RFO1，RFO2)并且被配置为向所述天线端子(RFI1，RFI2，RFO1，RFO2)提供振荡信号；
-接收机(RX)，耦接至所述天线端子(RFI1，RFI2，RFO1，RFO2)并且被配置为接收所述天线端子(RFI1，RFI2，RFO1，RFO2)处的振荡信号；以及
-至少一个阻尼电阻(RD1，RD2，RD4)，连接至所述天线端子(RFI1，RFI2，RFO1，RFO2)中的至少一个天线端子；
-其中，根据发射突发脉冲时段期间所述天线端子(RFI1，RFI2，RFO1，RFO2)处的电压摆幅，所述至少一个阻尼电阻(RD1，RD2，RD4)连同串联连接的开关(SW4)一起与耦接至所述接收机(RX)的所述天线端子(RFI1，RFI2)并联连接，或者所述至少一个阻尼电阻(RD1，RD2，RD4)连同并联连接的开关(SW1，SW2)一起连接在所述天线端子(RFI1，RFI2，RFO1，RFO2)之一与所述发射机(TX)的端子(TR1，TR2，TT1，TT2)之间；以及
-其中，所述设备(TRX)还包括阻尼控制，所述阻尼控制被配置为通过控制相应的开关(SW1，SW2，SW4)来在所述发射突发脉冲时段之后的阻尼时段期间启用所述至少一个阻尼电阻(RD1，RD2，RD4)。
2.根据权利要求1所述的设备(TRX)，
其中，所述阻尼控制被配置为通过控制相应的开关(SW1，SW2，SW4)来在所述阻尼时段与后面的发射突发脉冲时段之间的同步时段期间停用所述至少一个阻尼电阻(RD1，RD2，RD4)。
3.根据权利要求1或2所述的设备(TRX)，
其中，所述发射机(TX)的第一发射机输出端子(TT1)通过第一阻尼电阻(RD1)和第一开关(SW1)的并联连接而连接至所述天线端子中的一个天线端子(RFO1)。
4.根据权利要求3所述的设备(TRX)，
其中，所述发射机(TX)的第二发射机输出端子(TT2)通过第二阻尼电阻(RD2)和第二开关(SW2)的并联连接而连接至所述天线端子中的另一个天线端子(RFO2)。
5.根据权利要求3或4所述的设备(TRX)，
还包括：至少一个辅助端子(CDMP1，CDMP2)，所述天线系统(AS)的天线线圈要经由电容性元件(Cp1，Cp2)连接至所述至少一个辅助端子(CDMP1，CDMP2)，其中，第三阻尼电阻(RD3，RD3A，RD3B)和第三开关(SW3，SW3A，SW3B)的并联连接被连接在所述至少一个辅助端子(CDMP1，CDMP2)与基准电位端子(GND)之间。
6.根据权利要求3至5中的一项所述的设备(TRX)，
其中，所述接收机(RX)包括第一接收机输入端子和第二接收机输入端子(TR1，TR2)，以及其中，第四阻尼电阻(RD4)和第四开关(SW4)的串联连接被连接在所述第一接收机输入端子和第二接收机输入端子(TR1，TR2)之间。
7.根据权利要求1至5中的一项所述的设备(TRX)，
还包括：偏置电路(BS)，所述偏置电路(BS)连接至所述接收机(RX)的第一接收机输入端子和第二接收机输入端子(TR1，TR2)，其中，
-所述第一接收机输入端子和第二接收机输入端子(TR1，TR2)耦接至所述天线端子(RFI1，RFI2)；
-所述偏置电路(BS)被配置为向所述天线端子(RFI1，RFI2)提供DC偏置电压；以及
-其中，第四阻尼电阻(RD4)和第四开关(SW4)的串联连接被连接在所述第一接收机输入端子和第二接收机输入端子(TR1，TR2)之间。
8.根据权利要求7所述的设备(TRX)，
其中，所述偏置电路(BS)包括电压源(VDC)，所述电压源(VDC)通过相应的电阻性元件(RDC1，RDC2)连接至所述第一接收机输入端子和第二接收机输入端子(TR1，TR2)两者。
9.根据权利要求1至5中的一项所述的设备(TRX)，
还包括：偏置电路(BS)，所述偏置电路(BS)包括电压源(VDC)，所述电压源(VDC)通过电阻性元件(RDC1)连接至所述接收机(RX)的第一接收机输入端子(TR1)，并且所述偏置电路(BS)被配置为向所述第一接收机输入端子(TR1)提供DC偏置电压，其中，
-所述第一接收机输入端子(TR1)耦接至所述天线端子中的一个天线端子(RFI1)；
-所述电压源(VDC)与所述电阻性元件(RDC1)的连接点被耦接至所述天线端子中的另一个天线端子(RFI2)；以及
-其中，第四阻尼电阻(RD4)和第四开关(SW4)的串联连接被连接在所述天线端子(RFI1，RFI2)中的所述一个天线端子与所述另一个天线端子之间。
10.根据权利要求7至9中的一项所述的设备(TRX)，
其中，所述偏置电压是基于所述电压摆幅而选择的，特别地，所述偏置电压被选择为与所述电压摆幅的幅度至少一样大。
11.根据权利要求7至10中的一项所述的设备(TRX)，
其中，所述偏置电压被选择为在所述设备的技术相关最大电压的40％至60％的范围内，特别地，所述偏置电压被选择为在所述设备的技术相关最大电压的45％至55％的范围内。
12.根据权利要求7至11中的一项所述的设备(TRX)，
其中，所述设备(TRX)，特别是所述接收机(RX)，关于正供电电压没有过电压保护。
13.根据权利要求6至12中的一项所述的设备(TRX)，
其中，所述第四阻尼电阻(RD4)的电阻值能够根据要连接的所述天线系统(AS)的特征进行选择。
14.根据权利要求7至13中的一项所述的设备(TRX)，
还包括：第一阻尼电阻(RD1)和第一开关(SW1)的并联连接，所述并联连接被连接在所述天线端子中的一个天线端子(RFO1)与所述发射机(TX)的第一发射机输出端子(TT1)之间并且形成第一阻尼结构；其中，
-所述第四阻尼电阻(RD4)和所述第四开关(SW4)的所述串联连接与所述偏置电路(BS)形成第二阻尼结构；以及
-所述设备(TRX)还包括：选择单元(SEL)，被配置为将所述第一阻尼结构和所述第二阻尼结构中的一个阻尼结构选择为启用，以及将另一个阻尼结构选择为禁用。
15.根据权利要求14所述的设备(TRX)，
其中，所述选择单元(SEL)被配置为仅执行一次被启用的阻尼结构的选择。
16.根据权利要求1至15中的一项所述的设备(TRX)，
其中，所述设备被配置为在同步时段期间同步至所述天线端子(RFI1，RFI2，RFO1，RFO2)处接收的载波信号，所述同步时段在操作期间所述设备(TRX)的所述阻尼时段与后面的发射突发脉冲时段之间。
17.一种用于生产RFID应答器设备(TRX)的方法，所述方法包括：
-设置用于将天线系统(AS)耦接至所述设备(TRX)的天线端子(RFI1，RFI2，RFO1，RFO2)；
-设置发射机(TX)，所述发射机(TX)耦接至所述天线端子(RFI1，RFI2，RFO1，RFO2)并且被配置为向所述天线端子(RFI1，RFI2，RFO1，RFO2)提供振荡信号；
-设置接收机(RX)，所述接收机(RX)耦接至所述天线端子(RFI1，RFI2，RFO1，RFO2)并且被配置为接收所述天线端子(RFI1，RFI2，RFO1，RFO2)处的振荡信号；以及
-设置第一阻尼结构，所述第一阻尼结构包括第一阻尼电阻(RD1)和第一开关(SW1)的并联连接，所述并联连接被连接在所述天线端子中的一个天线端子(RFO1)与所述发射机(TX)的第一发射机输出端子(TT1)之间；
-设置第二阻尼结构，所述第二阻尼结构包括连接在第一接收机输入端子和第二接收机输入端子(TR1，TR2)之间的另一阻尼电阻(RD4)和另一开关(SW4)的串联连接；以及
-将所述第一阻尼结构和所述第二阻尼结构中的一个阻尼结构以及所述第一阻尼结构和所述第二阻尼结构中的另一阻尼结构分别选择为启用和禁用，特别地，所述选择仅进行一次，所述选择取决于操作期间所述设备(TRX)的发射突发脉冲时段期间的所述天线端子(RFI1，RFI2，RFO1，RFO2)处的电压摆幅。
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