CN1608275A - 应答器 - Google Patents

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Abstract

一种用于把识别代码提供给基站(BS)的识别应答器(IDT)，它以相应于识别代码的节律改变由基站(BS)发送的射频(RF)信号。识别应答器(IDT)具有：识别代码生成装置(IDCG)，用于识别代码；整流器装置(RTF)，用于与基站(BS)交流耦合以便把电源电压(V1)加到识别代码生成装置(IDCG)；调制晶体管(TM)；电压适配装置(VADPT)，用于适配识别代码的电压电平和用于把具有经适配的电压电平的代码提供给调制晶体管(TM)的一个控制端；以及另外的整流器装置(FRTF)，用于上述的到基站(BS)的AC耦合，以便把一个分开的电源电压(V2)加到电压适配装置(VADPT)。调制晶体管(TM)可执行两个任务：整流RF信号的任务和给整流器装置(RTF)提供可变负载的任务。可变负载按节律变化。结果，整流器装置(RTF)的输入电流按节律变化，它接下来又改变RF信号。RF信号的这个变化在基站(BS)处被检测。

Description

应答器
本发明涉及应答器，该应答器用于通过以相应于代码的节律改变来自基站的射频(RF)信号而把代码提供给基站。
尚未公布的国际专利申请EP 01/09620描述一种识别应答器，它与基站或扫描仪一起被显示在图1。基站BS发出RF信号，该RF信号的一部分藉助于耦合P1；P3，P2；P4(在本例中是电容耦合)被提供到整流器RTF，该整流器RTF由二极管D1与负载晶体管TL以及平滑电容器C构成。结果，在整流器RTF的输出端1和2之间有可用的电源电压V。识别应答器IDT还包括识别代码生成器IDCG，该识别代码生成器IDCG包括都被馈以电源电压V的所谓的只读存储器(ROM)和调制器。负载晶体管TL被连接到在极板(pad)P1与输出端2之间的主电流路径。在工作期间，识别代码生成器IDCG发送串行比特模式到负载晶体管TL的控制电极。该串行比特模式由被存储在ROM中的数据确定。结果，在输出端1和2之间的负载以串行比特模式的节律变化。整流器RTF的输入电流随之以上述的节律变化。这个节律可以由基站BS藉助于耦合P1；P3，P2；P4检测。例如，ROM可以是物品上的条形码，该代码包含有关物品的信息，例如物品的价格。这个信息通过与基站BS的临时耦合被传送到基站BS。识别应答器IDT例如可被安排在由有机材料(例如聚合物)制成的集成电路中。这提供了识别应答器可以用这种材料被制造成具有小的厚度和大的机械柔韧性的优点。通常，但特别当电子电路由有机材料制造时，使得所需要的电子部件的数目最小化是有利的。在图1所示的识别应答器IDT中，负载晶体管TL因而具有双重功能，也就是，可变负载的功能和整流器元件的功能。这节省一个电子部件。最后，整流器RTF于是少需要一个二极管，而(由此)并没有额外部件在别处被加到电子电路。
本发明的目的是提高应答器的效率或增加RF信号的调制深度。
本发明由此提供一个应答器，用于通过以相应于代码的节律改变来自基站的射频信号而把代码提供给基站，应答器包括：识别代码生成装置，用于生成代码；整流器装置，被安排成与射频信号进行交流耦合以用于把电源电压加到该生成装置，该整流器装置包括至少一个用作为整流器的电路；调制晶体管，其具有主电流路径并包括控制电极，该控制电极被耦合来用于接收代码以用于产生整流器装置的可变负载，其结果是使该射频信号以所述节律变化，所述至少一个用作为整流器的电路包括调制晶体管的主电流路径；电压适配装置，用于适配代码的电压电平和用于把具有经适配的电压电平的代码提供给调制晶体管的控制电极；以及另外的整流器装置，用于把一个分开的电源电压加到电压适配装置。
可以看到，RF信号的调制深度强烈地取决于在调制晶体管的控制电极上的(代码)信号的电压电平(该调制晶体管相应于图1的负载晶体管TL)。这特别适用于由有机材料(诸如聚合物)制成的电子部件的应用。在EP01/09620中描述的应答器中，这些电压电平被直接与由整流器提供的电压耦合。通过应用按照本发明的应答器中的另外的整流器装置和电压适配装置，所述电压电平可以自由地确定，即，与由整流器装置加到(识别代码)生成装置的电源电压无关。结果，可以产生RF信号的较高的效率或较大的调制深度。
本发明的另外的有利的实施例在权利要求2中被规定。
现在参照附图进一步讨论本发明，其中：
图1显示如在EP01/09620中描述的识别应答器；
图2显示按照本发明的识别应答器的第一实施例的电路图；
图3显示在按照本发明的应答器中使用的另外的整流器装置的第一实施例的电路图；
图4显示在按照本发明的应答器中使用的另外的整流器装置的第二实施例的电路图；
图5显示在按照本发明的应答器中使用的电压适配装置的一个实施例的电路图；
图6显示按照本发明的识别应答器的第二实施例的电路图；
图7显示按照本发明的识别应答器的第三实施例的电路图；
图8显示按照本发明的识别应答器的第四实施例的电路图；
图9显示按照本发明的识别应答器的第五实施例的电路图；
图10显示按照本发明的识别应答器的第六实施例的电路图；以及
图11显示可以在按照本发明的应答器中使用的识别代码生成装置的电路图的例子。
在这些图上相同的部件或元件用相同的参考符号表示。
图2显示按照本发明的识别应答器IDT的第一实施例的电路图。图2也示意地显示用于发送RF信号的基站BS。识别应答器IDT包括被耦合到基站BS的导电极板P3的导电极板P1，以及被耦合到基站BS的导电极板P4的导电极板P2。识别应答器IDT还包括整流器装置RTF，另外的整流器装置FRTF，电压适配装置VADPT和识别代码生成装置IDCG。整流器装置RTF包括二极管D1，调制场效应晶体管TM，和平滑电容器C。二极管D1分别通过阴极和阳极被连接到导电极板P1和导电极板P2。识别代码生成装置IDCG的第一电源端1被连接到第二导电极板P2。调制晶体管TM的源极被连接到导电极板P1。调制晶体管TM的漏极被连接到识别代码生成装置IDCG的第二电源端2。平滑电容器C被连接在第一电源端1与第二电源端2之间。在第一电源端1与第二电源端2之间的电源电压被称为V1。识别代码生成装置IDCG的信号输出端3被耦合到电压适配装置VADPT的输入端8。电压适配装置VADPT的输出端9被耦合到调制晶体管TM的栅极。在电压适配装置VADPT的连接点11和10之间存在有另一个电源电压V2，该另一个电源电压V2由另外的整流器装置FRTF通过该另外的整流器装置FRTF的连接点6和7分别与电压适配装置VADPT的连接点11和10的耦合而被产生。电压适配装置VADPT的连接点4和5被连接到导电极板P1和导电极板P2。
如图2所示的电子系统如下地工作。导电极板P1到P4构成在基站RF与识别应答器IDT之间的电容性耦合。结果，RF信号的一部分被提供到整流器装置RTF和另外的整流器装置FRTF。另外的整流器装置FRTF的用途是能够把另一个电源电压V2加到电压适配装置VADPT，有可能选择不同于电源电压值V1的另一个电源电压值V2。被提供给另外的整流器装置FRTF的RF信号的部分通常比起被提供给整流器装置RTF的RF信号的部分小得多。电压适配装置VADPT在信号输出端3与第一电源端1之间提供代码信号。电压适配装置VADPT适配代码信号的电压电平。具有经适配的电压电平的代码信号被提供到连接点9并因此被加到调制晶体管TM的栅极。调制晶体管TM的导通依赖于经电压适配的代码信号而变化。如果调制晶体管TM导通，则它取代二极管(诸如图7的二极管D2)的功能。二极管D1的功能是使得流到(或来自)导电极板P1至P4的平均电流平均地等于零。这避免分别在导电极板P1与P3之间和在P2与P4之间建立直流电压。这会阻滞识别应答器IDT的工作。整流的RF信号被平滑电容器C平滑。因此，在识别代码生成装置IDCG的第一和第二电源端1和2之间有基本上恒定的电源电压V1。整流器装置RTF的负载不单由识别代码生成装置IDCG确定，而且也由调制晶体管TM确定。识别代码生成装置IDCG被安排用于在信号输出端3上提供代码信号。这个信号按相应于识别代码的节律变化。识别代码例如表示要被扫描的物品的价格。由于该可变信号最后被加到调制晶体管的栅极(经由经电压电平适配的代码信号)，调制晶体管TM按相应于识别代码的节律变化。结果，从基站提取的RF信号的量也按所述的节律变化。RF信号的这个变化可以按已知的方式被检测，例如按公布号为WO99/30432的国际专利申请的图2中所示的方式。
其中调制晶体管TM的主电流路径被连接在导电极板P2和电源端1之间(而不是被连接在导电极板P1和电源端2之间)的图6的电路图可被用作为图2所示的电路图的等效替换例。
图7显示按照本发明的一个实施例的电路图，其中二极管D2的功能(例如见图7)未被调制晶体管TM取代，这正是图2和6上的情形，但二极管D1的功能(例如见图2)被调制晶体管TM取代。
图8显示形成图7的电路图的等效替换例的电路图。二极管D2被连接在导电极板P2和电源端1之间，而不是被连接在导电极板P1和电源端2之间。
图9和10显示分别相应于图2和6所示的实施例的、按照本发明的实施例的电路图，条件是基站BS与识别应答器IDT之间的耦合不是通过容性方式而是通过电感性方式达到的。为此，识别应答器IDT的线圈L1与基站BS的线圈L2相耦合。由于是电感性耦合，如图2和6所示的二极管D1在如图9和10所示的电路图中是冗余的。
图3显示在按照本发明的应答器IDT中使用的另外的整流器装置FRTF的第一实施例的电路图。该电路是整流器电路的最基本的形式，它包括被连接在连接点4和6之间的二极管d1；以及平滑电容器C1，它一方面被连接到连接点6、另一方面被连接到互联的连接点5与7。在连接点6上有相对于连接点7的电位的正的电位。如果想要的话，二极管d1的极性可被交换，这样，在连接点6上的电位相对于连接点7的电位是负的。由于续流二极管(freewheeling)D1已存在于应答器IDT中的别处(参照图2中)，在其中图3的二极管d1被连接到所指示的极性的情形下，续流二极管在如图3所示的电路中就不再是必须的。如果二极管d1有相反的极性(为了在连接点6上创建相对于连接点7的负的电位)，则需要一个附加的续流二极管。这个附加的续流二极管在图3上用d3表示，以及在连接点4和5之间用虚线画出。应当看到，这个附加的续流二极管d3实际上被反并联到续流二极管D1(见图2)。由于在导电极板P1上有相对于导电极板P2的正的极性的事实(图2)，附加的续流二极管实际上在整流器装置RTF的输入端形成不想要的(损耗)负载。由于另外的整流器装置FRTF需要传递相对较少的电流(与整流器装置RTF相比较)，附加的续流二极管d3的尺寸，比起续流二极管D1的尺寸也是相对较小的。结果，由附加的续流二极管d3引起的能量损耗很小。
图4显示在按照本发明的应答器IDT中使用的另外的整流器装置FRTF的第二实施例的电路图。这个电路实际上是图3所示的电路的双重安排，其中在在连接点6上有相对于地(＝图2的电源端1)的正的电位，以及在连接点7上有相对于地的负的电位。
应当看到，在图9和10所示的应答器IDT中不需要续流二极管，因为线圈L1已建立到整流器装置RTF和另外的整流器装置FRTF的输入端的DC连接。
图5显示在按照本发明的应答器中使用的电压适配装置VADPT的实施例的电路图。该电路包括适配晶体管Tadpt的主电流路径和电阻元件R的串联组合。本例中的电阻元件R以被源极与栅极短路的P型场效应晶体管来体现。适配晶体管Tadpt的源极形成连接点11。适配晶体管Tadpt的栅极形成连接点8。适配晶体管Tadpt的漏极与电阻元件R的公共接点形成连接点9。电阻元件的另一侧(漏极)形成连接点10。适配晶体管Tadpt的栅极接收来自信号输出端3的代码信号。响应于此，适配晶体管Tadpt把电流传递到电阻元件R，所述电流按照代码信号变化。结果，具有经适配的电压电平的代码信号出现在连接点9处。
参照图2中应当看到，在调制晶体管TM的源极与栅极之间的可能有AC(交流)串扰。这个AC串扰因此出现在电压适配装置VADPT的连接点9处。这个AC串扰会降低应答器IDT的效率。为了避免这一点，图5中以虚线表示的电容器可被插入在连接点9和10之间。这个电容器的电容量被选择为足够大，以便充分抑制AC串扰。然而，该电容量不能被选择为具有任意值，因为代码信号(具有经适配的电压电平)不能被抑制。最好的电容量可以通过实验被确定，例如藉助于计算机仿真。
参照图6、8和10，应当看到，另外的整流器装置FRTF的连接点4也可被连接到电源端1，而不是电源端2。
对于图7和8，应当看到，在这个结构中调制晶体管TM在它的一个功能上工作得不太好，也就是续流二极管D1的功能(是见图2中)。为了改进在这个结构中应答器IDT的运行，续流二极管可被并联到调制晶体管TM的主电流路径。这个续流二极管在图7和8上以虚线表示。这个续流二极管相对于调制晶体管TM的尺寸的最佳表面可以藉助于计算机仿真被确定。
对于图9和10，应当看到，调谐电容器(以虚线表示)可以与线圈L1并联连接。结果，可以进行调谐到RF信号的频率，这样，达到较高的效率。
而且，对于所有的实施例，应当看到，代替单向整流(例如二极管D2)，也可以使用双向整流，例如通过应用通常已知的“Wien电桥”(4个二极管)。
对于所显示的实施例，同样可以代替P型场效应晶体管而使用N型场效应晶体管作为调制晶体管TM。甚至有可能使用双极型晶体管。根据作出的选择，二极管D1和二极管D2的阴极和阳极连接可被交换，以及可变信号的极性可被适配于信号输出端3和连接点9。二极管D1或D2例如可被设计成用晶体管安排为二极管。
图11显示识别代码生成器IDCG的电路图的例子。识别代码例如可以由每个字4比特的两个字组合-例如正如方块BLK2显示的，该方块可以接收两个4比特的字，也就是，包括B0到B3的第一个字以及包括B4到B7的第二个字。方块BLK1由在时钟输入端clk上的、来自时钟生成器CLKG的时钟频率f控制，该方块BLK1生成和发送二进制信号BA、BB、BC和BD到方块BLK2。在二进制信号BA的控制下，比特B0和B4分别被传送到输出端OLA和OLB。在二进制信号BB的控制下，比特B1和B5分别被传送到输出端OLA和OLB。在二进制信号BC的控制下，比特B2和B6分别被传送到输出端OLA和OLB。在二进制信号BD的控制下，比特B3和B7分别被传送到输出端OLA和OLB。二进制信号BA、BB、BC、和BD被顺序地传送到方块BLK2。结果，第一个字从方块BLK2的输出端OLA顺序地传送到方块BLK3的输入端OLA。同时，第二个字从方块BLK2的输出端OLB被传送到方块BLK3的输入端OLB。方块BLK1的一个输出端与方块BLK4的时钟输入端clk连接，用于提供具有速率(f/4)的时钟频率，它是方块BLK1的时钟频率的四分之一。字选择信号WA和WB从方块BLK4发送到方块BLK3，用来指示来自方块BLK2的第一个字还是第二个字要被传送到信号输出端3。通过顺序地激活字信号WA和WB，首先，第一个字被切换到信号输出端3，然后第二个字被切换到信号输出端3，这样，比特B0到B7顺序地出现在信号输出端3。而且，固定模式字FP被顺序地切换到信号输出端3。这些固定模式字FP的用途是当第一比特BO开始及最后比特结束时通知基站BS。固定模式例如可以是一串4个逻辑零，后面跟随一串4个逻辑1。然而，也可以选择其他模式，只要基站BS以某种方式认出这个模式。

Claims (7)

1.一种应答器(IDT)，用于通过以相应于代码的节律改变来自基站(BS)的射频(RF)信号而把代码提供给基站(BS)，应答器(IDT)包括：识别代码生成装置(IDCG)，用于生成代码；整流器装置(RTF)，被安排成与射频信号(RF)进行交流耦合以用于把电源电压(V1)加到该生成装置(IDCG)，该整流器装置(RTF)包括至少一个用作为整流器的电路；调制晶体管(TM)，其具有主电流路径，并包括控制电极，该控制电极被耦合来用于接收代码以用于产生整流器装置(RTF)的可变负载，其结果是使该射频信号(RF)以所述节律变化，所述至少一个用作为整流器的电路包括调制晶体管(TM)的主电流路径；电压适配装置(VADPT)，用于适配代码的电压电平和用于把具有经适配的电压电平的代码提供给调制晶体管(TM)的控制电极；以及另外的整流器装置(FRTF)，用于把一个分开的电源电压(V2)加到电压适配装置(VADPT)。
2.如权利要求1中要求的应答器(IDT)，其特征在于，电压适配装置(VADPT)包括适配晶体管(Tadpt)的主电流路径和电阻元件(R)的串联组合，该串联组合被耦合来用于接收该分开的电源电压(V2)，以及其中适配晶体管(Tadpt)的控制电极被耦合来用于接收由识别代码生成装置(IDCG)提供的代码，以及其中适配晶体管(Tadpt)与电阻元件R的公共接点(9)被耦合到调制晶体管(TM)的控制电极。
3.如权利要求1或2中要求的应答器(IDT)，其特征在于，AC耦合是电容性耦合(P1；P3，P2；P4)，因为应答器(IDT)包括用于与基站(BS)的第一接触极板(P3)电容耦合的第一接触极板(P1)，以及因为应答器(IDT)包括用于与基站(BS)的第二接触极板(P4)电容耦合的第二接触极板P(2)，以及整流器装置(RTF)包括用作为整流器的电路(D1)而不是调制晶体管(TM)，该电路(D1)被耦合在应答器(IDT)的第一接触极板(P1)与应答器(IDT)的第二接触极板(P2)之间，以及调制晶体管(TM)的主电流路径与识别代码生成装置(IDCG)的电源端(1，2)串联连接，以及另外的整流器装置(FRTF)被安排成经由电容性耦合(P1；P3，P2；P4)被耦合到射频信号(RF)。
4.如权利要求1或2中要求的应答器(IDT)，其特征在于，AC耦合是电容性耦合(P1；P3，P2；P4)，因为应答器(IDT)包括，用于与基站(BS)的第一接触极板(P3)电容耦合的第一接触极板(P1)，以及因为应答器(IDT)包括用于与基站(BS)的第二接触极板(P4)电容耦合的第二接触极板P(2)，以及调制晶体管(TM)的主电流路径被耦合在应答器(IDT)的第一接触极板(P1)与应答器(IDT)的第二接触极板(P2)之间，以及整流器装置(RTF)包括用作为整流器的电路(D2)而不是调制晶体管(TM)，它与生成装置(IDCG)的电源端(1，2)串联连接，以及另外的整流器装置(FRTF)被安排成经由电容性耦合(P1；P3，P2；P4)被与射频信号(RF)耦合。
5.如权利要求1或2中要求的应答器(IDT)，其特征在于，
AC耦合是电感性耦合(L1，L2)，因为应答器(IDT)包括用于与基站(BS)的线圈(L2)电感耦合的线圈(L1)，该线圈(L1)被电耦合到整流器装置(RTF)和另外的整流器装置(FRTF)，用于接收射频信号(RF)，以及调制晶体管(TM)的主电流路径与识别代码生成装置(IDCG)的电源端(1，2)串联连接。
6.如前述权利要求之一要求的应答器(IDT)，其特征在于，应答器包括主要由一种或多种有机材料制造的电子部件。
7.如权利要求6中要求的应答器(IDT)，其特征在于，至少一种有机材料是聚合物。
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