CN202694400U - 一种具有高激活性能的有源电子标签 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有高激活性能的有源电子标签，包括三路谐振回路、低频唤醒电路、单芯片射频收发与基带处理电路；所述三路谐振回路包括三路在空间相互垂直的低频天线以及与其并联的电容、电阻，所述三路谐振回路与所述低频唤醒电路的三个接收通道相连，所述低频唤醒电路的输出端与所述单芯片射频收发与基带处理电路相连；标签内部电池为所述低频唤醒电路、单芯片射频收发与基带处理电路供电。本实用新型由于使用了三路方向相互垂直的低频天线，能有效接收空间任意方向辐射过来的磁场，激活性能高，同时使用低频唤醒接收器芯片代理分立元件构成低频唤醒电路，使得设计复杂度降低，电路集成度高，体积小。

Description

一种具有高激活性能的有源电子标签

技术领域

本实用新型涉及一种有源电子标签，特别是一种具有高激活性能的有源电子标签。

背景技术

有源电子标签需要依靠自身的能量发射信号，为了延长标签内部电池的使用寿命，标签大部分时间内处于休眠状态，当接收到低频唤醒信号时才会被唤醒工作，因此，在有源电子标签的设计中，有效的唤醒是标签工作和省电的基础。

由于使用低频信号作为唤醒信号，传输方式为磁场耦合方式，具有较明显的方向性，而现有低频天线多为两路相互垂直的天线构成，不能有效接收空间任意方向辐射过来的磁场，激活性能不高。

现有低频唤醒电路主要由较多的二极管、晶体管、放大器及电阻电容等分立元件构成，电路结构较为复杂、生产一致性难以保证，完整的唤醒电路还需要单片机进行相关的数据处理，增加了单片机程序的复杂性，且低频天线电路易受环境的影响，导致偏离唤醒频率，不能产生有效唤醒，另外，此种低频电路功能单一，可应用范围窄。

目前射频收发电路与基带处理电路多由射频收发器和单片机两种芯片构成，电路尺寸大，成本较高，开发、设计较复杂。

发明内容

针对现有低频唤醒有源标签中的问题，提供一种具有高激活性能的有源电子标签。

本实用新型为解决上述技术问题而采用的技术方案是：

一种具有高激活性能的有源电子标签，其特征在于，包括三路谐振回路、低频唤醒电路、单芯片射频收发与基带处理电路；所述三路谐振回路包括三路在空间相互垂直的低频天线以及与其并联的电容、电阻，所述三路谐振回路与所述低频唤醒电路的三个接收通道相连，所述低频唤醒电路的输出端与所述单芯片射频收发与基带处理电路相连；标签内部电池为所述低频唤醒电路、单芯片射频收发与基带处理电路供电。

更进一步地，所述低频唤醒接收电路包括低频唤醒接收器芯片，所述低频唤醒接收器芯片接收所述谐振回路输出的激励信号，并在所述激励信号满足设定条件时输出唤醒中断信号。

更进一步地，所述低频天线为电感线圈。

更进一步地，所述谐振回路为谐振在所需唤醒频率上的并联谐振回路。

更进一步地，所述单芯片射频收发与基带处理电路包括用于接收所述低频唤醒接收器芯片输出的唤醒中断信号从而启动单芯片射频收发与基带处理电路工作的基带处理电路、用于接收电子标签读取设备发射的信号的射频接收单元，用于发射电子标签数据的射频发送单元，所述基带处理电路包括集成了射频收发器和微控制器的射频收发与系统控制芯片，以及与所述射频收发与系统控制芯片相连的晶体振荡器。

更进一步地，所述射频接收单元包括处理由高频天线得到的信号并将处理后的信号发送到所述射频收发与系统控制芯片的阻抗匹配电路、低通滤波电路、平衡到不平衡转换电路，所述阻抗匹配电路、低通滤波电路、平衡到不平衡转换电路依次串接在所述高频天线和所述射频收发与系统控制芯片之间。

更进一步地，所述射频发射单元包括处理由所述射频收发与系统控制芯片得到的数据并将处理后的数据通过所述高频天线发送出去的平衡到不平衡转换电路、低通滤波电路、阻抗匹配电路，所述平衡到不平衡转换电路、低通滤波电路、阻抗匹配电路与所述接收单元共用。。

更进一步地，所述射频收发与系统控制芯片是CC430F5137IRGZ，工作频率为433.92MHZ。

更进一步地，所述低频唤醒接收器芯片采用AS3933，工作频率为125KHZ。

本实用新型由于使用了三路方向相互垂直的低频天线，能有效接收空间任意方向辐射过来的磁场，激活性能高，同时使用低频唤醒接收器芯片代理分立元件构成低频唤醒电路，使得设计复杂度降低，电路集成度高，体积小。

附图说明

图1为本实用新型实施例的低频唤醒电路原理图；

图2为本实用新型实施例的单芯片射频收发与基带处理电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

如图1所示，L1、L5、L6为方向相互垂直的三路低频天线，分别与R1、C1、C5、R2、C2、C6、R3、C3、C18并联构成并联谐振回路，用于接收空间任意方向辐射过来的低频唤醒信号。每路并联谐振回路分别与U1(AS3933)内部三个调谐电容模块相连，在外界环境的变化导致低频天线电路参数的变化时，能够自动将天线调谐到所需的载波频率。低频天线接收到的低频唤醒信号输入至U1的7脚(LF3P)、8脚(LF2P)、9脚(LF1P)，经过U1内部的频率检测器，检测到所需载波频率后得到三个通道的RSSI值并存储在寄存器中，然后通道选择器选择具有最大RSSI值的通道接入解调器进行解调，解调后的数据与一个模式数据相比较，该模式数据可以在寄存器内编程设定，当解调后的数据与设定的模式数据相同时，在WAKE脚输出一个唤醒中断信号。X1为32.768KHZ晶体，为低频唤醒电路提供时钟信号。

有源标签大部分时间处于休眠状态，当接收到低频唤醒信号时才会被唤醒工作。如图2所述，当U2接收到U1输出的唤醒中断信号后，从休眠状态苏醒，进入高频接收状态，标签通过高频天线(PCB天线)接收读写器发射过来的信号，经阻抗匹配电路(L7、C26、C27)，低通滤波电路(L9、C28、L8、C29)，不平衡到平衡转换电路(L10、L11、L12、L13、C21、C22、C23、C24)后输入至U2(CC430F5137I RGZ)的29脚(RF_N)、30脚(RF_P)，经U2内部的低噪放、混频、滤波、解调后进行基带处理，当U2判断接收到的数据符合协议规定时，标签与读写器建立通信进入高频发射状态，将标签ID及各种所需数据在U2内进行调制、功率放大后经U2的29脚(RF_N)、30脚(RF_P)输出，经平衡到不平衡转换电路(L10、L11、L12、L13、C21、C22、C23、C24)、低通滤波电路(L9、C28、L8、C29)，阻抗匹配电路(L7、C26、C27)，最后由高频天线(PCB天线)发射出去，至此，标签完成一次完整的通信过程，通信完成后标签重新回到休眠状态。X2为32.768KHZ晶体，为基带处理电路提供时钟信号；U3为LD0线性稳压器，高电平使能，通过R6分压为X3供电；X3为26MHZ晶体振荡器，为高频信号提供基准频率，当标签处于休眠状态时，晶振不起振。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种具有高激活性能的有源电子标签，其特征在于，包括三路谐振回路、低频唤醒电路、单芯片射频收发与基带处理电路；所述三路谐振回路包括三路在空间相互垂直的低频天线以及与其并联的电容、电阻，所述三路谐振回路与所述低频唤醒电路的三个接收通道相连，所述低频唤醒电路的输出端与所述单芯片射频收发与基带处理电路相连；标签内部电池为所述低频唤醒电路、单芯片射频收发与基带处理电路供电。

2.根据权利要求1所述的电子标签，其特征在于，所述低频唤醒接收电路包括低频唤醒接收器芯片，所述低频唤醒接收器芯片接收所述谐振回路输出的激励信号，并在所述激励信号满足设定条件时输出唤醒中断信号。

3.根据权利要求2所述的有源电子标签，其特征在于，所述低频天线为电感线圈。

4.根据权利要求1-3任一项所述的电子标签，其特征在于，所述谐振回路为谐振在所需唤醒频率上的并联谐振回路。

5.根据权利要求4所述的电子标签，其特征在于，所述单芯片射频收发与基带处理电路包括用于接收所述低频唤醒接收器芯片输出的唤醒中断信号从而启动单芯片射频收发与基带处理电路工作的基带处理电路、用于接收电子标签读取设备发射的信号的射频接收单元，用于发射电子标签数据的射频发送单元，所述基带处理电路包括集成了射频收发器和微控制器的射频收发与系统控制芯片，以及与所述射频收发与系统控制芯片相连的晶体振荡器。

6.根据权利要求5所述的电子标签，其特征在于，所述射频接收单元包括处理由高频天线得到的信号并将处理后的信号发送到所述射频收发与系统控制芯片的阻抗匹配电路、低通滤波电路、平衡到不平衡转换电路，所述阻抗匹配电路、低通滤波电路、平衡到不平衡转换电路依次串接在所述高频天线和所述射频收发与系统控制芯片之间。

7.根据权利要求6所述的电子标签，其特征在于，所述射频发射单元包括处理由所述射频收发与系统控制芯片得到的数据并将处理后的数据通过所述高频天线发送出去的平衡到不平衡转换电路、低通滤波电路、阻抗匹配电路，所述平衡到不平衡转换电路、低通滤波电路、阻抗匹配电路与所述接收单元共用。

8.根据权利要求5-7任一项所述的电子标签，其特征在于，所述射频收发与系统控制芯片是CC430F5137IRGZ，工作频率为433.92MHZ。

9.根据权利要求8任一项所述的电子标签，其特征在于，所述低频唤醒接收器芯片采用AS3933，工作频率为125KHz。