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Kreuzbezug
zu verwandten Anmeldungen
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Diese
Anmeldung beansprucht unter 35 U.S.C. § 119(e) die Nutzung der US-Patentanmeldung Seriennummer
60/627,759, die am 12. November 2004 eingereicht wurde.
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Technisches
Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf Herstellungstechnologie
für Halbleitergeräte und insbesondere
auf ein System und ein Verfahren zum Bereitstellen einer Geringleistungs-Geringspannungs-Datenerkennungsschaltung
für funkfrequenz-(RF)-amplitudenmodulierte (AM)
Signale in Funkfrequenzidentifikations-(RFID)-Kennzeichnungen.
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Hintergrund
der Erfindung
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Funkfrequenzidentifikations-(RFID)-Technologie
umfasst ein berührungsloses,
automatisches Identifikationssystem. RFID-Technologie stellt ein
automatisches Verfahren bereit zum effizienten Sammeln von Produkt,
Ort, Zeit oder Transaktionsdaten ohne menschlichen Eingriff.
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Ein
RFID-System umfasst üblicherweise eine
Lesereinheit, die eine Antenne verwendet, um Funkenergie zu übertragen,
um einen Responder, wie z.B. eine Funkfrequenzidentifikations-(RFID)-Kennung
zu fragen. Eine RFID-Kennzeichnung
besitzt keine chipeigene Batterie, sie empfängt ihre Energie stattdessen
von dem eingehenden RF-Signal von der Lesereinheit. Die RFID-Kennzeichnung verwendet
die Energie von dem eingehenden RF-Signal, um die Daten zu extrahieren,
die in dem Chip der RFID-Kennzeichnung gespeichert sind, und um
die Daten zurück
an die Lesereinheit zu senden. Die Lesereinheit kann dann die Daten
von der RFID-Kennzeichnung an einen Computer zur weiteren Verarbeitung
senden.
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Ein
RFID-System umfasst üblicherweise eine
Lesereinheit und eine Mehrzahl von RFID-Kennzeichnungen. Ein RFID-System
kann verwendet werden, um Personen oder Objekte zu identifizieren,
die eine RFID-Kennzeichnung aufweisen und die innerhalb des Lesebereichs
der Lesereinheit lokalisiert sind. Die Lesereinheit ist in der Lage,
mit allen den RFID-Kennzeichnungen, die innerhalb des Bereichs lokalisiert
sind, zu kommunizieren, wobei ein vordefiniertes Kommunikationsprotokoll
verwendet wird.
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In
einer Ausführungsform
eines RFID-Systems überträgt die Lesereinheit
Daten an eine RFID-Kennzeichnung mit einem amplitudenmodulierten
(AM) Funkfrequenz-(RF)-Signal, das eine Frequenz in dem Bereich
von neunhundert Megahertz (900 MHz) bis zwei vier Zehntel Gigahertz
(2,4 GHz) aufweist. In der RFID-Kennzeichnung stellt ein Demodulator
das Basisbandsignal von dem eingehenden RF-Signal wieder her. Ein
Demodulator in einer RFID-Kennzeichnung sollte in der Lage sein,
das Basisbandsignal einer RF-Amplitude wiederherzustellen, die ausreichend
Leistung aufweist, um den Chip der RFID-Kennzeichnung zu versorgen.
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Der
Demodulator in der RFID-Kennzeichnung sollte ebenfalls in der Lage
sein, ASK-Demodulationstiefen von zwanzig Prozent (20 %) bis einhundert
Prozent (100 %) zu dekodieren. Der Demodulator in einer RFID-Kennzeichnung
sollte ebenfalls in der Lage sein, Daten zu empfangen bei Datenraten, die
im Bereich von sechzehntausend Bits pro Sekunde (16 Kbps) bis achtzigtausend
Bits pro Sekunde (80 Kbps) oder höher sind.
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Eine
RFID-Kennzeichnung kann architektonisch aufteilt werden in drei
Hauptblöcke.
Wie in 1 gezeigt, sind
die drei Hauptblöcke
einer RFID-Kennzeichnung 100 des Standes der Technik ein
Analogblock 110, ein digitaler Zustandsmaschinenblock 120 und
ein nicht-flüchtiger
Speicher-(NVM)-Block 130. Der Analogblock 110 umfasst eine
Demodulationsschaltung 140 und eine Modulationsschaltung 150.
Funkfrequenz-(RF)-Energie koppelt zu den Elementen der RFID-Kennzeichnung 100 über die
Antenne 160. Chipeigene Gleichstrom-(DC)-Leistung wird erzeugt
in der RFID-Kennzeichnung 100 unter Verwendung einer Ladungspumpenschaltung
(nicht gezeigt in 1).
Die DC-Leistung wird verwendet zum Versorgen der verbleibenden Funktionen
des Chips von RFID 100.
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Datenerkennung,
Spannungsregulierung, Rückstreutakterzeugung
und andere Funktionen werden ausgeführt in dem analogen Bereich
des Analogblocks 110. Die eigentlichen Protokollfunktionen
werden in dem digitalen Zustandsmaschinenblock 120 gehandhabt.
EPC-Daten oder Nutzerdaten können
entweder in dem nicht-flüchtigen
Speicher-(NVM)-Block 130 oder in einer Laser-nur-Lesespeicher-(ROM)-Einheit
(nicht gezeigt) gespeichert werden.
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Die
Funktionen von Gleichstrom-(DC)-Leistungserzeugung, Taktsignalerzeugung,
Demodulation usw., werden ausgeführt
unter Verwendung der analogen Schaltungen in dem Analogblock 110.
Der digitale Zustandsmaschinenblock 120 führt die
Kommunikationsprotokollfunktion mit der RFID-Lesereinheit (nicht
gezeigt) durch.
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2 illustriert ein Blockdiagramm,
das zeigt, wie eine Demodulationsschaltung 210 des Standes
der Technik verbunden ist mit anderen Teilen des integrier ten Schaltungschips
einer RFID-Kennzeichnung 100 des Standes der Technik. Der
Demodulator 210 und die verbleibenden analogen und digitalen
Teile 220 des Chips arbeiten mit der Leistungsversorgung,
die durch eine Ladungspumpenschaltung 230 erzeugt wird
und reguliert wird durch eine Regulatorschaltung 240.
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Eine
Demodulatorschaltung 210 einer RFID-Kennzeichnung 100 weist
einen großen
Bereich von Anforderungen auf für
unterschiedliche Operationsbereiche. Zum Beispiel kann die amplitudenmodulierte
(AM) Signaldatenrate moduliert werden mit Funkfrequenz-(RF)-Leistungsniveaus
von minus zehn Dezibel (–10
dBm) bis positive zwanzig Dezibel (20 dBm) (d.h. von einhundert
Mikrowatt (100 μW)
bis einhundert Milliwatt (100 mW). Wie weiter oben angesprochen,
kann die amplitudenmodulierte (AM) Signaldatenrate variieren von
sechzehntausend Bits pro Sekunde (16 Kbps) bis achtzigtausend Bits
pro Sekunde (80 Kbps) oder höher
mit einer Modulationstiefe, die variieren kann von zwanzig Prozent
(20 %) bis einhundert Prozent (100 %). Zusätzlich können die Anstiegs- und Abfallzeiten
dieser Signale zwischen drei Zehntel Mikrosekunden (0,3 μs) und zehn
Mikrosekunden (10 μs)
sein in Abhängigkeit
von der Datenrate.
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Eine
Demodulatorschaltung 210 einer RFID-Kennzeichnung 100 darf
ebenfalls keine große Verzögerungszeit
während
des Demodulationsprozesses einfügen.
Die Demodulatorschaltung 210 sollte die Ausgabe des Demodulationsprozesses
mit einer Verzögerung
bereitstellen, die weniger ist als eine Mikrosekunde (1,0 μs).
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Es
gibt dort in der Technik einen Bedarf für ein System und ein Verfahren
zum Bereitstellen einer verbesserten Datenerkennungsschaltung für Funkfrequenz-(RF)-Signale in Funkfrequenzidentifikations-(RFID)-Kennzeichnungen
in RFID-Systemen.
Es gibt dort in der Technik ebenfalls einen Bedarf für ein System
und ein Verfahren zum Bereitstellen einer verbesserten Demodulatorschaltung
zur Verwendung in Funkfrequenzidentifikations-(RFID)-Kennzeichnungen
in RFID-Systemen.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Um
die oben genannten Unzulänglichkeiten des
Standes der Technik zu adressieren, ist es eine primäre Aufgabe
der vorliegenden Erfindung, ein System und ein Verfahren bereitzustellen
zum Bereitstellen einer Geringleistungs-Geringspannungs-Datenerkennungsschaltung
für Funkfrequenz-(RF)-Signale
in einer Demodulatorschaltung für
eine Funkfrequenzidentifikations-(RFID)-Kennzeichnung.
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In
einer vorteilhaften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird eine Demodulatorschaltung bereitgestellt,
die einen ersten Eingangsanschluss und einen zweiten Eingangsanschluss
umfasst. Eine erste Anschluss-+ve-Einhüllenden-Detektorschaltung und eine erste Anschluss-–ve-Einhüllenden-Detektorschaltung
sind gekoppelt an den ersten Eingangsanschluss. Eine zweite Anschluss-+ve-Einhüllenden-Detektorschaltung
und eine zweite Anschluss-–ve-Einhüllenden-Detektorschaltung
sind gekoppelt an den zweiten Eingangsanschluss.
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Die
zweite Anschluss-+ve-Einhüllenden-Detektorschaltung
weist einen Ausgang auf, der gekoppelt ist an einen Ausgang der
ersten Anschluss-+ve-Einhüllenden-Detektorschaltung.
Die zweite Anschluss-–ve-Einhüllenden-Detektorschaltung
weist einen Ausgang auf, der gekoppelt ist an einen Ausgang der
ersten Anschluss-–ve-Einhüllenden-Detektorschaltung.
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Ein
Eingang einer +ve-Einhüllenden-Differenziererschaltung
ist gekoppelt an einen Ausgang der ersten Anschluss-+ve-Einhüllenden-Detektorschaltung
und an einen Ausgang der zweiten Anschluss-+ve-Einhüllenden-Detektorschaltung.
Der Eingang eines +ve-Tiefpassfilters ist gekoppelt an einen Ausgang
der +ve-einhüllenden
Differenziererschaltung.
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Eine
Eingang einer –ve-Einühllenden-Differenziererschaltung
ist gekoppelt an einen Ausgang der ersten Anschluss-–ve-Einhüllenden-Detektorschaltung
und an einen Ausgang der zweiten Anschluss-–ve-Einhüllenden-Detektorschaltung.
Ein Eingang eines –ve-Tiefpassfilters
ist gekoppelt an einen Ausgang der –veeinhüllenden Differenziererschaltung.
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Ein
erster Eingang einer Null-Durchgangs-Detektorschaltung ist verbunden
mit einem Ausgang des +ve-Einhüllenden-Tiefpassfilters.
Ein zweiter Eingang der Null-Durchgangs-Detektorschaltung ist gekoppelt
an einen Ausgang des –ve-Einhüllenden-Tiefpassfilters.
Die Null-Durchgangs-Detektorschaltung erkennt einen Übergang
in dem RF-Eingangssignal unter Verwendung einer Spannungsdifferenz
zwischen einem +ve-gefilterten, differenzierten Einhüllenden-Signal
von dem +ve-Einhüllenden-Tiefpassfilter
und einem –ve-gefilterten,
differenzierten Einhüllenden-Signal
von dem –ve-Einhüllenden
Tiefpassfilter.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein System und ein
Verfahren bereitzustellen zum Demodulieren von funkfrequenz-(RF)-amplitudenmodulierten
Signalen in einer Demodulatorschaltung einer Funkfrequenzidentifikations-(RFID)-Kennzeichnung.
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Es
ist ebenfalls eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein System
und ein Verfahren bereitzustellen zum Bereitstellen einer Geringleistungs-Geringspannungs-Demodulatorschaltung
zur Verwendung in Funkfrequenzidentifikations-(RFID)-Kennzeichnungen.
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Es
ist noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein System
und ein Verfahren bereitzustellen zum Bereitstellen einer Geringleistungs-Geringspannungs-Demodulatorschaltung
zur Verwendung in Funkfrequenzidentifikations-(RFID)-Kennzeichnungen
von dem Typ, die mehr als einen Eingangsanschluss aufweisen.
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Das
vorhergehende hat eher grob die Merkmale und technischen Vorteile
der vorliegenden Erfindung umrissen, so dass die, die in der Technik
bewandert sind, die detaillierte Beschreibung der Erfindung, die
folgt, besser verstehen können.
Zusätzliche
Merkmale und Vorteile der Erfindung werden hierin nachstehend beschrieben
werden, die den Gegenstand der Ansprüche der Erfindung bilden. Diejenigen,
die in der Technik bewandert sind, werden würdigen, dass sie leicht die
offenbarte Konzeption und die spezifische Ausführungsform verwenden können als
eine Basis zum Modifizieren oder Entwerfen anderer Strukturen zum
Ausführen
der gleichen Zwecke der vorliegenden Erfindung. Diejenigen, die in
der Technik bewandert sind, sollten ebenfalls realisieren, dass
solche äquivalenten
Konstruktionen nicht von dem Geist und Umfang der Erfindung in ihrer
breitesten Form abweichen.
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Vor
der nachstehenden Ausführung
der detaillierten Beschreibung der Erfindung mag es vorteilhaft
sein, Definitionen für
bestimmte Wörter
und Ausdrücke,
die im Verlaufe dieses Patentdokuments verwendet werden, darzulegen.
Die Ausdrücke „einschließen" und „umfassen" wie auch Ableitungen
davon bedeuten Einschließung
ohne Begrenzung; der Ausdruck „oder" ist einschließend, bedeutend und/oder;
die Ausdrücke „verbunden
mit" und „verbunden
damit" wie auch
Ableitungen davon mögen bedeuten
einschließen,
darin eingeschlossen sein, verbunden sein mit, beinhalten, darin
beinhaltet sein, verbunden sein mit oder zu, gekoppelt sein mit
oder zu, kommunizierbar sein mit, zusammenwirken mit, verschachteln,
nebeneinanderstehen, benachbart sein zu, gebunden sein zu oder mit,
haben, eine Eigenschaft haben von oder ähnliches; und der Ausdruck „Controller" bedeutet irgendein
Gerät,
System oder Teil davon, das zumindest eine Operation steuert, solch
ein Gerät
kann implementiert sein in Hardware, Firmware oder Software oder
einigen Kombinationen von mindestens zwei derselben. Es sollte festgestellt
werden, dass die Funktionalität,
die mit irgendeinem bestimmten Controller verbunden ist, zentralisiert
oder verteilt sein kann, ob lokal oder entfernt. Definitionen für bestimmte
Wörter
und Ausdrücke
werden überall
in diesem Patentdokument bereitgestellt, diejenigen, die in der
Technik bewandert sind, sollten verste hen, dass in vielen, wenn
nicht in den meisten Fällen,
solche Definitionen sowohl anzuwenden sind auf vorhergehende Verwendung
wie auch auf zukünftige
Verwendung solch definierter Wörter
und Ausdrücke.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Für ein kompletteres
Verständnis
der vorliegenden Erfindung und ihrer Vorteile wird nun Bezug genommen
auf die folgende Beschreibung, genommen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen,
in denen ähnliche
Bezugszeichen ähnliche
Teile repräsentieren:
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1 illustriert
ein schematisches Blockdiagramm einer Architektur einer beispielhaften
Funkfrequenzidentifikations-(RFID)-Kennzeichnung des Standes der
Technik;
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2 illustriert
ein schematisches Blockdiagramm eines Teils einer beispielhaften
Funkfrequenzidentifikations-(RFID)-Kennzeichnung des Standes der
Technik, das einen beispielhaften Demodulatorblock zeigt;
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3 illustriert
eine erste vorteilhafte Ausführungsform
einer Demodulatorschaltung einer Funkfrequenzidentifikations-(RFID)-Kennzeichnung in Übereinstimmung
mit den Prinzipien der vorliegenden Erfindung;
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4 illustriert
eine zweite vorteilhafte Ausführungsform
einer Demodulatorschaltung einer Funkfrequenzidentifikations-(RFID)-Kennzeichnung in Übereinstimmung
mit den Prinzipien der vorliegenden Erfindung.
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5 illustriert
eine dritte vorteilhafte Ausführungsform
einer Demodulatorschaltung einer Funkfrequenzidentifikations-(RFID)-Kennzeichnung in Übereinstimmung
mit den Prinzipien der vorliegenden Erfindung.
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6 illustriert
eine vierte vorteilhafte Ausführungsform
einer Demodulatorschaltung einer Funkfrequenzidentifikations-(RFID)-Kennzeichnung in Übereinstimmung
mit den Prinzipien der vorliegenden Erfindung.
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7 illustriert ein Schaubild einer simulierten
Logik-niveaudemodulierten Ausgangsspannung einer Demodulatorschaltung,
die betrieben wird in Übereinstimmung
mit den Prinzipien der vorliegenden Erfindung;
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7B illustriert
ein Schaubild einer simulierten, verrasteten –ve-Einhüllenden
und einer simulierten, verrasteten +ve-Einhüllenden einer Demodulatorschaltung,
die betrieben wird in Übereinstimmung
mit den Prinzipien der vorliegenden Erfindung;
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7C zeigt
ein Schaubild einer simulierten –ve-RF-Einhüllenden und einer simulierten +ve-RF-Einhüllenden
einer Demodulatorschaltung, die betrieben wird in Übereinstimmung
mit den Prinzipien der vorliegenden Erfindung;
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7D illustriert
ein Schaubild eines simulierten Eingangs-(RF)-Signals für eine Demodulatorschaltung,
die betrieben wird in Übereinstimmung
mit den Prinzipien der vorliegenden Erfindung;
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8 illustriert
ein Flussdiagramm, das die Schritte einer ersten vorteilhaften Ausführungsform des
Verfahrens der vorliegenden Erfindung zeigt;
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9 illustriert
ein Flussdiagramm, das die Schritte einer zweiten vorteilhaften
Ausführungsform des
Verfahrens der vorliegenden Erfindung zeigt;
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10 illustriert
ein Flussdiagramm, das die Schritte einer dritten vorteilhaften
Ausführungsform des
Verfahrens der vorliegenden Erfindung zeigt; und
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11 illustriert
ein Flussdiagramm, das die Schritte einer vierten vorteilhaften
Ausführungsform des
Verfahrens der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Detaillierte Beschreibung
der Erfindung
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3 bis 11,
die nachstehend beschrieben werden, und die verschiedenen Ausführungsformen,
die verwendet werden, um die Prinzipien der vorliegenden Erfindung
in diesem Patentdokument zu beschreiben, sind nur zur Illustration
und sollten in keiner Weise ausgelegt werden, um den Umfang der Erfindung
zu beschränken.
Diejenigen, die in der Technik bewandert sind, werden verstehen,
dass die Prinzipien der vorliegenden Erfindung in jeder Art von geeignet
angeordnetem Demodulatorgerät
implementiert werden können.
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3 illustriert
eine erste vorteilhafte Ausführungsform 300 einer
Demodulatorschaltung einer Funkfrequenzidentifikations-(RFID)-Kennzeichnung in Übereinstimmung
mit den Prinzipien der vorliegenden Erfindung. Die Demodulatorschaltung 300,
die in 3 gezeigt ist, umfasst eine +ve-Einhüllenden-Detektorschaltung 310,
einen ersten Tiefpassfilter 320, einen zweiten Tiefpassfilter 330 und
eine verrastetet Komparatorschaltung 340.
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Die
+ve-Einhüllenden-Detektorschaltung 310 erkennt
ein erstes +ve-Einhüllenden-Signal
eines einkommenden RF-Signals und leitet das erste +ve-Einhüllenden-Signal
an den ersten Tiefpassfilter 320 weiter. Der Ausgang des
ersten Tiefpassfilters 320 wird bereitgestellt an einen
ersten Eingang einer verrasteten Vergleicherschaltung 340.
Der Ausgang des ersten Tiefpassfilters 320 wird entworfen
als ein „In"-Signal. Das erste
+ve-Einhüllenden-Signal,
das Ausgang von dem ersten Tiefpassfilter 320 (d.h. das „In"-Signal) ist, wird
bereitgestellt an den zweiten Tiefpassfilter 330. Das zweite
+ve-Einhüllenden-Signal
wird verzögert
mit Bezug auf das erste +ve-Einhüllenden-Signal
durch Einführen
einer kleinen Verzögerung
mit der RC-Zeitkonstanten des zweiten Tiefpassfilters 330.
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Der
Ausgang des zweiten Tiefpassfilters 330 wird bereitgestellt
an einen zweiten Eingang der verrasteten Komparatorschaltung 340.
Der Ausgang des zweiten Tiefpassfilters 330 ist entworfen
als ein „In_Verzögerung"-Signal. Die verrastetet
Komparatorschaltung 340 vergleicht das „In"-Signal des ersten +ve-Einhüllenden-Signals
und das „In_Verzögerung"-Signal des zweiten
+ve-Einhüllenden-Signals,
um den Logik-Niveau-Ausgang zu erhalten.
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Um
das erste +ve-Einhüllenden-Signal
des einkommenden RF-Signals zu erkennen, wird das einkommende RF-Signal
auf ein Volt (1 V) geschoben und nachfolgend an einen Source-Folger
angelegt. Die Einhüllende
der Daten (mit überlappender RF-Amplitude)
wird wieder hergestellt bei der Source. Jedoch müssen die Hochfrequenzkomponenten des
Signals weiter gedämpft
werden, um ein klares Einhüllenden-Signal
zu erhalten. Dies ist der Grund, warum das +ve-Einhüllenden-Signal
durch den ersten Tiefpassfilter 320 geschickt wird.
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Der
erste Tiefpassfilter 320 ist bevorzugterweise ein kontinuierlicher
Tiefpassfilter erster Ordnung. Die Grenzfrequenz des ersten Tiefpassfilters 320 wird
bevorzugterweise ausgewählt,
näherungsweise
fünfhunderttausend
Hertz (500 KHz) zu sein. Der erste Tiefpassfilter 320 macht
die Demodulatorschaltung 300 immun gegen Signale, die vielleicht durch
benachbarte Geräte
erzeugt werden (z.B. die Rückstreuung
von der Kennzeichnung selbst und die Rückstreuung von den umgebenden
Kennzeichnungen). Die Eigenschaften des zweiten Tiefpassfilters 330 werden
so gewählt,
dass die Verzögerung,
die der zweite Tiefpassfilter 330 erzeugt, ausreichende Spannungsdifferenz
für die
verrastete Komparatorschaltung 340 im schlechtesten Falle
bereitstellt (d.h. minimale Modulationstiefe des RF-Eingangs).
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Wie
zuvor genannt, wird das erste +ve-Einhüllenden-Signal, das ausgegeben
wird von dem ersten Tiefpassfilter 320, bereitgestellt
an den ersten Eingang der verrasteten Komparatorschaltung 340 als
ein „In"-Signal. Das zweite
+ve-Einhüllenden-Signal, das ausgegeben
wird von dem zweiten Tiefpassfilter 330, wird bereitgestellt
an den zweiten Eingang der verrasteten Komparatorschaltung 340 als
ein „In_Verzögerung"-Signal. Die Erkennung
des Übergangs
in dem Eingangssignal wird erzielt durch Verwendung der Spannungsdifferenz
zwischen dem „In"-Signal und dem „In_Verzögerung"-Signal.
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Es
ist daher notwendig, dass die Spannungsdifferenz zwischen dem „In"- und dem „In_Verzögerungs"-Signal die Hysterese
der verrasteten Komparatorschaltung 340 übersteigt,
selbst bei der minimalen Eingangsleistung und Modulationstiefe (d.h.
der geringsten Spannungsamplitude). Die Hysterese der verrasteten
Komparatorschaltung 340 muss die Offset-Spannung des differentiellen
Eingangspaares des Operationsverstärkers überwinden. Andernfalls kann
die Offset-Spannung eine falsche Erkennungskante verursachen.
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Wenn
die Verzögerung
zwischen dem „In"-Signal und dem „In_Verzögerung"-Signal vergrößert wird, um die Spannungsdifferenz
zwischen den Signalen zu vergrößern, steigt
ebenfalls die Gesamtverzögerung
von dem Eingang zu dem demodulierten Ausgang. Daher gibt es dort
eine Begrenzung für den
Betrieb der Demodulatorschaltung 300 in Bezug auf praktische
Weite für
Komponenten, die in dem Verzögerungselement
verwendet werden können.
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Ein
RF-Begrenzer 350 ist platziert in an dem Eingang der +ve-Einhüllenden-Detektorschaltung 310.
Der RF-Begrenzer 350 begrenzt die einkommende Leistung.
Dies setzt eine obere Grenze für den
Bereich von Eingangsleistung, über
welchen die Demodulatorschaltung 300 operieren muss. Zusätzlich macht
der RF-Begrenzer 350 bei
sehr hohen Leistungsniveaus die Modulationstiefe flacher.
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4 illustriert
eine zweite vorteilhafte Ausführungsform 400 einer
Demodulatorschaltung einer Funkfrequenzidentifikations-(RFID)-Kennzeichnung mit
den Prinzipien der vorliegenden Erfindung. Die Demodulatorschaltung 400,
die in 4 gezeigt ist, erkennt ein +ve-Einhüllenden-Signal
und vergleicht es mit einem fixen Referenzspannungsniveau. Die Demodulatorschaltung 400,
die in 4 gezeigt ist, umfasst eine +ve-Einhüllenden-Detektorschaltung 410,
einen Tief passfilter 420, eine Referenzspannungsniveaueinheit 430 und
eine verrastete Komparatorschaltung 440.
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Die
+ve-Einhüllenden-Detektorschaltung 410 erkennt
ein erstes +ve-Einhüllenden-Signal
eines einkommenden RF-Signals und leitet das erste +ve-Einhüllenden-Signal
an Tiefpassfilter 420 weiter. Der Ausgang des Tiefpassfilters 420 wird
bereitgestellt an einen ersten Eingang der verrasteten Komparatorschaltung 440.
Der Ausgang des Tiefpassfilters 420 wird bezeichnet als
ein „In"-Signal.
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Der
Ausgang der Referenzspannungsniveaueinheit 430 wird bereitgestellt
an einen zweiten Eingang der verrasteten Komparatorschaltung 440. Der
Ausgang der Referenzspannungsniveaueinheit 430 wird bezeichnet
als ein „vref"-Signal. Die verrastete
Komparatorschaltung 440 vergleicht das „In"-Signal des ersten +ve-Einhüllenden-Signals
und das „vref"-Signal, um den Logikniveauausgang
zu erhalten.
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Um
das erste +ve-Einhüllenden-Signal
des einkommenden RF-Signals zu erkennen, wird das einkommende RF-Signal
auf ein Volt (1 V) geschoben und nachfolgend an einen Source-Folger
angelegt. Die Einhüllende
der Daten (mit überlappender RF-Amplitude)
wird wieder hergestellt bei der Source. Jedoch müssen die Hochfrequenzkomponenten des
Signals weiter gedämpft
werden, um ein klares Einhüllenden-Signal
zu erhalten. Dies ist der Grund, warum das +ve-Einhüllenden-Signal
durch den Tiefpassfilter 420 geleitet wird.
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Der
Tiefpassfilter 420 ist bevorzugterweise ein kontinuierlicher
Tiefpassfilter erster Ordnung. Die Grenzfrequenz des Tiefpassfilters 420 ist
bevorzugterweise ausgewählt,
um näherungsweise
fünfhunderttausend
Hertz (500 KHz) zu sein. Der Tiefpassfilter 420 macht die
Demodulatorschaltung 400 immun gegen Signale, die vielleicht
durch benachbarte Geräte
erzeugt werden können
(z.B. die Rückstreu ung von
der Kennzeichnung selbst und die Rückstreuung von umgebenden Kennzeichnungen).
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Wie
zuvor genannt, wird das erste +ve-Einhüllenden-Signal, das ausgegeben
wird von dem Tiefpassfilter 420, bereitgestellt an den
ersten Ausgang der verrasteten Komparatorschaltung 440 als ein „In"-Signal. Die Referenzspannung,
die ausgegeben wird von der Referenzspannungsniveaueinheit 430,
wird bereitgestellt an den zweiten Ausgang der verrasteten Komparatorschaltung 440 als
ein „vref"-Signal. Die Erkennung des Übergangs
in dem Eingangssignal wird erzielt unter Verwendung der Spannungsdifferenz
zwischen dem „In"-Signal und dem „vref"-Signal.
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Der
Betrieb der Demodulatorschaltung 400, die in 4 gezeigt
ist, hängt
ab von der Spannungsniveaudifferenz zwischen dem Signal „In" und dem Signal „vref". Das obere Niveau
und das untere Niveau des +ve-Einhüllenden-Signals „In" ist abhängig von
der Eingangsleistung und dem Modulationstiefenniveau. Daher ist
der Entwurf für
das geeignete Spannungsniveau für
die Referenzspannung „vref" kritisch.
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Wenn
der Wert der Referenzspannung „vref" gewählt wird,
so dass er sehr nahe an dem oberen Niveau des „In"-Signals ist, mag die Spannungsdifferenz
zwischen den beiden Spannungen „In" und „vref" (bezeichnet als „V1") nicht ausreichend
sein, damit die verrastete Komparatorschaltung 440 arbeiten
kann. Wenn der Wert von V1 ansteigt, dann
sinkt der Wert von V2 signifikant. Dies
wird ein Problem für Situationen,
die niedrige Leistung und niedriger Modulation involvieren. Daher
stellt der Bereich der Eingangsleistung und Modulationstiefe, über die
die Demodulatorschaltung 400 Daten erkennen kann, eine Begrenzung
in dem Betrieb der Demodulatorschaltung 400 dar.
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Ein
RF-Begrenzer 450 ist platziert an dem Eingang vor der +ve-Einhüllenden
Detektorschaltung 410. Der RF-Begrenzer 450 begrenzt
die einkommende Leis tung. Dies setzt eine obere Grenze für den Bereich
der Eingangsleistung, über
die die Demodulatorschaltung 400 operieren muss. Zusätzlich macht
der RF-Begrenzer 450 bei
extrem hohen Leistungsniveaus die Modulationstiefe flacher.
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5 illustriert
eine dritte vorteilhafte Ausführungsform 500 einer
Demodulatorschaltung einer Funkfrequenzidentifikations-(RFID)-Kennzeichnung in Übereinstimmung
mit den Prinzipien der vorliegenden Erfindung. Die Demodulatorschaltung 500,
die in 5 gezeigt ist, erkennt ein +ve-Einhüllenden-Signal
und erkennt ein –ve-Einhüllendensignal
und vergleicht die beiden Einhüllenden-Signale in einem Nulldurchgangsdetektor.
Die Demodulatorschaltung 500, die in 5 gezeigt
ist, umfasst eine +ve-Einhüllenden-Detektorschaltung 510,
eine erste Differenziererschaltung 520, einen ersten Tiefpassfilter 530,
eine –ve-Einhüllenden-Detektorschaltung 550, eine
zweite Differenziererschaltung 560, einen zweiten Tiefpassfilter 570 und
einen Nulldurchgangsdetektor 540. Die Amplitude des +ve-Einhüllenden-Signals
und die Amplitude des –ve-Einhüllenden-Signals sind
beide Funktionen des Leistungsniveaus des einkommenden RF-Signals
und der Modulationstiefe.
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Die
+ve-Einhüllenden-Detektorschaltung 510 erkennt
ein +ve-Einhüllenden-Signal eines einkommenden
RF-Signals. Die +ve-Einhüllenden-Detektorschaltung 510 erkennt
das +ve-Einhüllenden-Signal
in der gleichen Weise, wie sie zuvor beschrieben wurde, unter Verwendung
eines NMOS-Transistors M1. Das Gleichstrom-(DC)-Niveau an der Source
des NMOS-Transistors M1 ist angepasst, um Abschneidungen bei höheren Leistungsniveaus
zu vermeiden. Der Ausgang der +ve-Einhüllenden-Detektorschaltung 510 wird
weitergeleitet an eine erste Differenziererschaltung 520. Die
erste Differenziererschaltung 520 umfasst einen Blockierkondensator
C2 und einen PMOS-Transistor M3. Der Blockierkondensator C2 blockt
die Gleichstrom-(DC)-Komponente des +ve-Einhüllenden-Signals. Die erste
Differenziererschaltung 520 wandelt das amplitudenmodulierte
(AM) Signal in ein differenziertes Signal, das Flankeninformation
aufweist.
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Das
+ve-differenzierte Einhüllenden-Signal wird
dann abwärts
niveauverschoben unter Verwendung von NMOS-Transistor M5 und weitergeleitet durch
einen ersten Tiefpassfilter 530. Die Hochfrequenzkomponenten
des Signals müssen
weiter gedämpft
werden, um ein klares Einhüllendensignal
zu erhalten. Dies ist der Grund, warum das +ve-differenzierte Einhüllenden-Signal
durch den ersten Tiefpassfilter 530 geleitet wird. Der
erste Tiefpassfilter 530 ist bevorzugterweise ein kontinuierlicher
Tiefpassfilter erster Ordnung. Die Grenzfrequenz des ersten Tiefpassfilters 530 wird
bevorzugterweise gewählt,
näherungsweise
fünfhunderttausend
Hertz (500 KHz) zu sein. Der erste Tiefpassfilter 530 macht die
Demodulatorschaltung 500 immun gegen Signale, die erzeugt
werden können
durch benachbarte Geräte
(z.B. die Rückstreuung
von der Kennzeichnung selbst und die Rückstreuung von den umgebenden
Kennungen).
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Der
Ausgang des ersten Tiefpassfilters 530 wird dann bereitgestellt
an einen ersten Eingang des Nulldurchgangsdetektors 540.
Der Ausgang des ersten Tiefpassfilters 530 wird bezeichnet
als ein „In1"-Signal.
-
Zur
gleichen Zeit erkennt die –ve-Einhüllenden-Detektorschaltung 550 ein –ve-Einhüllenden-Signal
des einkommenden RF-Signals. Die –ve-Einhüllenden-Detektorschaltung 550 erkennt
das –ve-Einhüllenden-Signal
unter Verwendung eines PMOS-Transistors M2. Das Gleichstrom-(DC)-Niveau
bei der Source des PMOS-Transistors M2 wird angepasst um Abschneiden
bei höheren
Leistungsniveaus zu vermeiden. Ein Widerstand, der einen Widerstandswert
von näherungsweise
zweihundert Ohm (200 Ω)
aufweist, ist in Serie verbunden mit dem Gate des PMOS-Transistors
M2, so dass ein elektrostatischer Speicherentladungs-(ESD)-Vorfall begrenzt
ist auf ESD-Geräte,
die in den RF-Kontaktflächen
lokalisiert sind.
-
Der
Ausgang der –ve-Einhüllenden-Detektorschaltung 550 wird
weitergeleitet an eine zweite Differenziererschaltung 560.
Die zweite Differenziererschaltung 560 umfasst Blockierkapazität C3 und PMOS-Transistor
M4. Die Blockierkapazität C3 blockt
die Gleichstrom-(DC)-Komponente des –ve-Einhüllenden-Signals. Die zweite
Differenziererschaltung 560 wandelt das amplitudenmodulierte (AM)
Signal in ein differenziertes Signal, das Flankeninformation aufweist.
-
Das –ve-differenzierte
Einhüllenden-Signal wird
dann abwärts
niveauverschoben unter Verwendung von NMOS-Transistor M6 und weitergeleitet durch
einen zweiten Tiefpassfilter 570. Die Hochfrequenzkomponenten
des Signals müssen
weiter gedämpft
werden, um ein klares Einhüllenden-Signal
zu erhalten. Dies ist der Grund, warum das –ve-differenzierte Einhüllenden-Signal
weitergeleitet wird durch den zweiten Tiefpassfilter 570.
Der zweite Tiefpassfilter 570 ist bevorzugterweise ein
kontinuierlicher Tiefpassfilter erster Ordnung. Die Grenzfrequenz
des zweiten Tiefpassfilters 570 wird bevorzugterweise gewählt, um
näherungsweise
fünfhunderttausend Hertz
(500 KHz) zu sein. Der zweite Tiefpassfilter 570 macht
die Demodulatorschaltung 500 immun gegen Signale, die erzeugt
werden können
durch benachbarte Geräte
(z.B. die Rückstreuung
von der Kennzeichnung selbst und die Rückstreuung von den umgebenden
Kennzeichnungen).
-
Der
Ausgang des zweiten Tiefpassfilters 570 wird dann bereitgestellt
an einen ersten Eingang des Nulldurchgangsdetektors 540.
Der Ausgang des zweiten Tiefpassfilters 570 ist bezeichnet
als „In2"-Signal.
Der Nulldurchgangsdetektor 540 vergleicht das „In1"-Signal
des +ve-gefilterten, differenzierten Einhüllenden-Signals und das „In2"-Signal des –ve-gefilterten,
differenzierten Einhüllenden-Signals, um den Logikniveauausgang
zu erhalten.
-
Der
Nulldurchgangsdetektor 540 kann ein einfacher Rastkomparator 540 sein.
Wenn die zwei Einhüllenden-Signale
angelegt werden an das differentielle Eingangspaar des Komparators,
macht der Ausgang einen Übergang
von hoch nach niedrig oder niedrig nach hoch, wann immer ein Nulldurchgang
erkannt wird. Da die Erkennung keinerlei fixiertes Referenzniveau
einschließt,
ist die Erkennung insensitiv gegen die RF-Leistungsniveaus.
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Ein
RF-Begrenzer 580 ist platziert an dem Eingang vor der +ve-Einhüllenden-Detektorschaltung 510 und
vor der –ve-Einhüllenden-Detektorschaltung 550.
Der RF-Begrenzer 580 begrenzt die einkommende Leistung.
Dieses setzt eine obere Grenze für
den Bereich der Eingangsleistung, über die die Demodulatorschaltung 500 operieren
muss. Zusätzlich
macht der RF-Begrenzer 580 bei extrem hohen Leistungsniveaus
die Modulationstiefe flacher.
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Die
Hysterese der Raste des Nulldurchgangsdetektors 540 wird
bestimmt durch das minimale Erkennungsschwellniveau. In einer vorteilhaften
Ausführungsform
ist das minimale Erkennungsschwellniveau zwanzig Prozent (20 %).
Der Kompromiss ist zwischen der erlaubten Eingangs-Offset-Spannung
für das
differentielle Eingangspaar des Operationsverstärkers und der Hysterese. Die
Hysterese wird in einer solchen Art und Weise gewählt, dass
das fehlerhafte Verhalten der Raste aufgrund der Eingangs-Offset-Spannung
vermieden werden kann.
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Die
Architektur der Demodulatorschaltung 500 vermeidet ebenfalls
die Verwendung einer kaskodierten Struktur. Daher kann die Demodulatorschaltung 500 für Energieversorgungsspannungen arbeiten,
die so niedrig sind, wie acht Zehntel eines Voltes (0,8 V). Effizienter
Geringleistungsbetrieb kann erzielt werden durch Vorspannen der
Geräte der
Demodulatorschaltung 500 in tiefem Unterschwellbereich.
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6 illustriert
eine vierte vorteilhafte Ausführungsform 600 einer
Demodulatorschaltung einer Funkfrequenzidentifikations-(RFID)-Kennzeichnung in Übereinstimmung
mit den Prinzipien der vorliegenden Erfindung. In einigen Typen
von RIFD-Kennzeichnungen können
dort mehr als ein unabhängiger Antennenanschluss
sein. Funkfrequenz-(RF)-Daten können
an einem Anschluss oder können
gleichzeitig an mehr als einem Anschluss vorhanden sein. Jeder der
Anschlüsse
speist seinen eigenen Antennenmodulator und Ladungspumpe.
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Um
die Hardware zu minimieren (und so die Chipfläche und den Leistungsverbrauch),
kann das RF-Signal von den Anschlüssen kombiniert werden. 6 illustriert
eine vorteilhafte Ausführungsform
der Demodulatorschaltung 600 der vorliegenden Erfindung,
die entworfen ist zur Verwendung mit einer RFID-Kennzeichnung, die zwei Anschlüsse aufweist. Der
erste Anschluss ist bezeichnet mit einer Markierung „RF1", und der zweite
Anschluss ist bezeichnet mit einer Markierung „RF2".
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Die
Demodulatorschaltung 600, die in 6 gezeigt
ist, erkennt ein +ve-Einhüllenden-Signal
an jedem der beiden Anschlüsse
(RF1 und RF2) und erkennt ebenfalls ein –ve-Einhüllenden-Signal an jedem der
zwei Anschlüsse
(RF1 und RF2). Die Demodulatorschaltung 600 kombiniert
die +ve-Einhüllenden-Signale
von den zwei Anschlüssen.
Die Demodulatorschaltung 600 kombiniert ebenfalls die –ve-Einhüllenden-Signale
von den zwei Anschlüssen.
Die kombinierten Signale werden abwärts niveauverschoben unter
Verwendung der gleichen Niveauschieberschaltung, wie in der Einzelanschlussimplementierung,
die in 5 gezeigt ist. Die niveauverschobenen Signale
werden nachfolgend an einen Nulldurchgangsdetektor geleitet, um
den Demodulatorausgang zu bestimmen.
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Die
Demodulatorschaltung 600, die in 6 gezeigt
ist, umfasst eine erste Anschluss-+ve-Einhüllenden-Detektorschaltung 610,
eine erste Anschluss-–ve-Einhüllenden-Detektorschaltung 620, eine
zweite Anschluss-+ve-Einhüllenden-Detektorschaltung 630,
eine zweite Anschluss-–ve-Einhüllenden-Detektorschaltung 640,
eine +ve-Einhüllenden-Differenziererschaltung 650,
einen +ve-Einhüllenden-Tiefpassfilter 660,
eine –ve-Einhüllende-Differenziererschaltung 670,
einen –ve-Einhüllenden-Tiefpassfilter 680 und
einen Nulldurchgangsdetektor 690. Die Amplitude des +ve-Einhüllenden-Signals und
die Amplitude des –ve-Einhüllenden-Signals
sind beide Funktionen des Leistungsniveaus des einkommenden RF-Signals
und der Modulationstiefe.
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Die
erste Anschluss-+ve-Einhüllenden-Detektorschaltung 610 erkennt
ein +ve-Einhüllenden-Signal
eines einkommenden RF-Signals. Die zweite Anschluss-+ve-Einhüllenden-Detektorschaltung 630 erkennt
ebenfalls das +ve-Einhüllenden-Signal. Das Gleichstrom-(DC)-Niveau
an der Source des NMOS-Transistors M1 der ersten Anschluss-+ve-Einhüllenden-Detektorschaltung 610 und
das Gleichstrom-(DC)-Niveau an der Source des NMOS-Transistors M7
der zweiten Anschluss-+ve-Einhüllenden-Detektorschaltung 630 werden
angepasst, um Abschneiden bei höheren Leistungsniveaus
zu vermeiden.
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Der
Ausgang der ersten Anschluss-+ve-Einhüllenden-Detektorschaltung 610 wird
geleitet an die +ve-Einhüllenden-Differenziererschaltung 650.
Der Ausgang der zweiten Anschluss-+ve-Einhüllenden-Detektorschaltung 630 wird
geleitet an die +ve-Einhüllenden-Differenziererschaltung 650.
Die +ve-Einhüllenden-Differenziererschaltung 650 umfasst
Blockierkapazität
C2, Blockierkapazität
C5 und PMOS-Transistor M3. Blockierkapazität C2 blockt die Gleichstrom-(DC)-Komponente des +ve-Einhüllenden-Signals
von der ersten Anschluss-+ve-Einhüllenden-Detektorschaltung 610.
Die Blockierkapazität C5
blockt die Gleichstrom-(DC)-Komponente des +ve-Einhüllenden-Signals
von der zweiten Anschluss-+ve-Einhüllenden-Detektorschaltung 630. Die
+ve-Einhüllenden-Differenziererschaltung 650 wandelt
das amplitudenmodulierte (AM) Signal in ein differenziertes Signal,
das Flankeninformation aufweist.
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Das
kombinierte +ve-Einhüllenden-Signal wird
dann nach unten niveauverschoben unter Verwendung von NMOS-Transistor
M5 und geleitet durch einen +ve-Einhüllenden-Tiefpassfilter 660.
Der Ausgang des +ve-Einhüllenden-Tiefpassfilters 660 wird
dann bereitgestellt an einen ersten Eingang des Nulldurchgangsdetektors 690.
Der Ausgang des +ve-Einhüllenden-Tiefpassfilters 660 wird
bezeichnet als ein „In1"-Signal.
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Die
erste Anschluss-–ve-Einhüllenden-Detektorschaltung 620 erkennt
ein –ve-Einhüllenden-Signal
des einkommenden RF-Signals. Die zweite Anschluss-–ve- Einhüllenden-Detektorschaltung 640 erkennt
ebenfalls das –ve-Einhüllenden-Signal. Das Gleichstrom-(DC)-Niveau
an der Source des PMOS-Transistors M2 der ersten Anschluss-–ve-Einhüllenden-Detektorschaltung 620 und
das Gleichstrom-(DC)-Niveau an der Source des PMOS-Transistors M8
der zweiten Anschluss-–ve-Einhüllenden-Detektorschaltung 640 werden
angepasst, um Abschneiden bei höheren
Leistungsniveaus zu vermeiden.
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Der
Ausgang der ersten Anschluss-–ve-Einhüllenden-Detektorschaltung 620 wird
geleitet an die –ve-Einhüllenden-Differenziererschaltung 670.
Der Ausgang der zweiten Anschluss-–ve-Einhüllenden-Detektorschaltung 640 wird
geleitet an die –ve-Einhüllenden-Differenziererschaltung 670.
Die –ve-Einhüllenden-Differenziererschaltung 670 umfasst
Blockierkapazität
C3, Blockierkapazität
C6 und PMOS-Transistor M4. Die Blockierkapazität C3 blockt die Gleichstrom(DC)-Komponente
des –ve-Einhüllenden-Signals
von der ersten Anschluss-–ve-Einhüllenden-Detektorschaltung 620. Die
Blockierkapazität
C6 blockt die Gleichstrom-(DC)-Komponente des –ve-Einhüllenden-Signals von der zweiten
Anschluss-–ve-Einhüllenden-Detektorschaltung 640.
Die –ve-Einhüllenden-Differenziererschaltung 670 wandelt
das amplitudenmodulierte (AM) Signal in ein differenziertes Signal,
das Flankeninformation aufweist.
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Das
kombinierte –ve-Einhüllenden-Signal wird
dann abwärts
niveauverschoben unter Verwendung von NMOS-Transistor M6 und geleitet
durch –ve-Einhüllenden-Tiefpassfilter 680.
Der Ausgang des –ve-Einhüllenden-Tiefpassfilters 680 wird
dann bereitgestellt an einen zweiten Eingang des Nulldurchgangsdetektors 690.
Der Ausgang des –ve-Einhüllenden-Tiefpassfilters 680 wird
bezeichnet als ein „In2"-Signal.
Der Nulldurchgangsdetektor 690 vergleicht das „In1"-Signal
des +ve-Einhüllenden-Signals
und das „In2"-Signal
des –ve-Einhüllenden-Signals,
um den Logikniveauausgang zu erhalten.
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Ein
RF-Begrenzer 685 ist platziert an dem Eingang vor der ersten
Anschluss-+ve-Einhüllenden-Detektorschaltung 610 und
vor der ersten Anschluss-–ve- Einhüllenden-Detektorschaltung 620. Ein
RF-Begrenzer 695 ist platziert an dem Eingang vor der zweiten
Anschluss-+ve-Einhüllenden-Detektorschaltung 630 und
vor der zweiten Anschluss-–ve-Einhüllenden-Detektorschaltung 640. Die
RF-Begrenzer 685 und 695 begrenzen
die einkommende Leistung. Dies setzt eine obere Begrenzung für den Bereich
von Eingangsleistung, über
den die Demodulatorschaltung 600 operieren muss. Zusätzlich machen
die RF-Begrenzer 685 und 695 bei extrem hohen
Leistungsniveaus die Modulationstiefe flacher.
-
Die
Demodulatorschaltung 600 illustriert, wie die Prinzipien
der vorliegenden Erfindung verwendet werden können in einer RFID-Kennzeichnung,
die zwei Eingangsanschlüsse
aufweist. Die vorliegende Erfindung kann ähnlich verwendet werden in RFID-Kennzeichnungen,
die mehr als zwei Eingangsanschlüsse
aufweisen.
-
Gemäß gegenwärtig existierenden EPC0-Standards
muss eine RFID-Kennzeichnung anfänglich zurückgesetzt
werden, bevor die RFID-Kennzeichnung beginnt mit einer Lesereinheit zu
kommunizieren. Der Zurücksetzprozess
geschieht durch Liefern eines „Daten
hoch"-Signals für eine spezifizierte
Zeitperiode an dem Beginn der Kommunikation zwischen der RFID-Kennzeichnung
und der Lesereinheit. Wenn die Demodulatorschaltung nicht initialisiert
ist auf einen „Daten
hoch"-Zustand, mag die
Demodulatorschaltung mit irgendeinem Datenzustand starten, entweder „hoch" oder „niedrig" gemäß den Betriebsbedingungen.
Dies kann darin resultieren, dass die Demodulatorschaltung die erste
Datenflanke verpasst.
-
Zusätzlich kann,
während
die Zurücksetzprozedur
initiiert wird durch die Lesereinheit, wenn die RFID-Kennzeichnung
nicht initialisiert ist, die Abwesenheit der Initialisierung eine Änderung
der Daten während
der Zurücksetzprozedur
verursachen aufgrund des Bereinigungsverhaltens der Demodulatorschaltung.
Dies wird verursachen, dass die digitale Zustandsmaschine inkorrekt
arbeitet. Um dieses Problem zu vermeiden, muss die Demodulatorschaltung zu
Beginn des Be triebs der RFID-Kennzeichnung auf einen „Daten
hoch"-Zustand initialisiert
werden.
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In
der vorliegenden Erfindung wird der Initialisierungsprozess erzielt
bei der zweiten Stufe von Niveauverschiebung innerhalb der Demodulatorschaltung.
Betrachte z.B. die Initialisierung des Betriebs der Demodulatorschaltung 600.
Der Knoten hinter der Blockierkapazität C2 wird auf die Energieversorgungsspannung
(VDD) gezogen, wenn die RFID-Kennzeichnung startet, das RF-Signal
von der Lesereinheit zu empfangen. Nachdem der Initialisierungszustand
gesetzt ist, wird diese Hochziehoperation deaktiviert.
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Da
ein starkes Hochziehen verwendet wird bei dem +ve-Einhüllenden-Detektor,
geht der Knoten hinter der Blockierkapazität C2 hoch, bevor der –ve-Einhüllenden-Detektor
auf das gleiche DC-Niveau geht. Die Raste für die +ve-Einhüllende
wirkt, und dieser Wert wird aufgerastet. Die Hysterese in dem Nulldurchgangsdetektor 690 hilft,
auf den gleichen Ausgang aufzurasten, wenn die –ve-Einhüllende ebenfalls das gleiche
DC-Niveau erreicht, wenn dort keine Daten in dem RF-Signal sind.
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7A bis 7D illustrieren
vier Zeitdiagramme, die den Betrieb der Demodulatorschaltung der
vorliegenden Erfindung illustrieren. Die vier Zeitdiagramme sind
von einer Computersimulation des Betriebs einer RFID-Kennzeichnung,
die die Demodulatorschaltung 500 umfasst. Die simulierte
Demodulatorschaltung operiert bei einer nominalen Spannung von einem
Volt (1 V) und dissipiert näherungsweise
fünfhundert
Nanowatt (500 nW) Leistung in einer 0,18 μm-CMOS-Technologie. Das simulierte einkommende
RF-Signal weist eine Datenrate von achtzigtausend Bits pro Sekunde
(80 Kbps) auf und eine Modulationstiefe von dreißig Prozent (30 %). Die Siliziumfläche der
simulierten Demodulatorschaltung ist näherungsweise fünfundsiebzig
Mikrometer (75 μm) mal
einhundertundsechzig Mikrometer (160 μm).
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Das
erste Zeitdiagramm, das in 7A gezeigt
ist, zeigt die Logikniveaudemodulatorausgangsspannung als eine Funktion
der Zeit. Das zweite Zeitdiagramm, das in 7B gezeigt
ist, zeigt die Spannung als eine Funktion der Zeit der verrasteten +ve-Einhüllenden
und der verrasteten –ve-Einhüllenden
(der verrasteten Komparatorausgänge).
Das dritte Zeitdiagramm, das in 7C gezeigt
ist, zeigt die Spannung als eine Funktion der Zeit der +ve-RF-Einhüllenden
und der –ve-RF-Einhüllenden
(nach den Niveauschiebern). Das vierte Zeitdiagramm, das in 7D gezeigt
ist, zeigt die Spannung des Eingangs-RF-Signals über die Zeit.
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8 illustriert
ein Flussdiagramm, das die Schritte 800 einer ersten vorteilhaften
Ausführungsform
des Verfahrens der vorliegenden Erfindung zeigt. Eine Demodulatorschaltung 300 ist
bereitgestellt, die eine +ve-Einhüllenden-Detektorschaltung 310, einen
ersten Tiefpassfilter 320, einen zweiten Tiefpassfilter 330 und
eine verrastetet Komparatorschaltung 340 (Schritt 810)
umfasst. Dann wird ein Funkfrequenz-(RF)-Signal empfangen in der +ve-Einhüllenden-Detektorschaltung 310,
und ein +ve-Einhüllenden-Signal
wird erkannt (Schritt 820). Das +ve-Einhüllenden-Signal
wird dann bereitgestellt an den ersten Tiefpassfilter 320 (Schritt 830).
Das +ve-gefilterte Einhüllenden-Signal
von dem ersten Tiefpassfilter 320 wird bereitgestellt an
einen ersten Eingang der verrasteten Komparatorschaltung 340 (Schritt 840).
-
Das
+ve-gefilterte Einhüllenden-Signal
von dem ersten Tiefpassfilter 320 wird ebenfalls bereitgestellt
an den zweiten Tiefpassfilter 330, um eine verzögerte Version
des +ve-gefilterten Einhüllenden-Signals
zu erzeugen (Schritt 850). Das verzögerte +ve-gefilterte Einhüllenden-Signal
von dem zweiten Tiefpassfilter 330 wird dann bereitgestellt
an einen zweiten Eingang der verrasteten Komparatorschaltung 340 (Schritt 860).
Die verrastetet Komparatorschaltung 340 erkennt einen Übergang
in dem RF-Signal unter Verwendung der Spannungsdifferenz zwischen
dem +ve-gefilterten Einhüllenden-Signal
von dem ersten Tiefpassfilter 320 und dem verzögerten +ve-gefilterten
Einhüllenden-Signal
von dem zweiten Tiefpassfilter 330.
-
9 illustriert
ein Flussdiagramm, das die Schritte 900 einer zweiten vorteilhaften
Ausführungsform
des Verfahrens der vorliegenden Erfindung zeigt. Eine Demodulatorschaltung 400 ist
bereitgestellt, die eine +ve-Einhüllenden-Detektorschaltung 410, einen
Tiefpassfilter 420, eine Referenzspannungsniveaueinheit 430 und
eine verrastete Komparatorschaltung 440 umfasst (Schritt 910).
Dann wird ein Funkfrequenz-(RF)-Signal empfangen in der +ve-Einhüllenden-Detektorschaltung 410,
und ein +ve-Einhüllenden-Signal
wird erkannt (Schritt 920). Das +ve-Einhüllenden-Signal
wird dann bereitgestellt an den zweiten Tiefpassfilter 420 (Schritt 930).
Das +ve-gefilterte Einhüllenden-Signal
von dem Tiefpassfilter 420 wird bereitgestellt an einen
ersten Eingang der verrasteten Komparatorschaltung 440 (Schritt 940).
-
Eine
Referenzspannung von der Referenzspannungsniveaueinheit 430 wird
dann bereitgestellt an einen zweiten Eingang der verrasteten Komparatorschaltung 440 (Schritt 950).
Die verrastete Komparatorschaltung 440 erkennt einen Übergang
in dem RF-Signal unter Verwendung der Spannungsdifferenz zwischen
dem +ve-gefilterten
Einhüllenden-Signal
von dem Tiefpassfilter 420 und der Referenzspannung von
der Referenzspannungsniveaueinheit 430.
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10 illustriert
ein Flussdiagramm, das die Schritte 1000 einer dritten
vorteilhaften Ausführungsform
des Verfahrens der vorliegenden Erfindung zeigt. Eine Demodulatorschaltung 500 ist
bereitgestellt, die eine +ve-Einhüllenden-Detektorschaltung 510, eine
erste Differenziererschaltung 520, einen ersten Tiefpassfilter 530,
einen Nulldurchgangsdetektor 540 und parallel gekoppelt
eine –ve-Einhüllenden-Detektorschaltung 550,
eine zweite Differenziererschaltung 560 und einen zweiten
Tiefpassfilter 570 umfasst (Schritt 1010). Ein
Funkfrequenz-(RF)-Signal
wird empfangen in der +ve-Einhüllenden
Detektorschaltung 510, und ein +ve-Einhüllenden-Signal wird erkannt
(Schritt 1020). Das +ve-Einhüllenden-Signal wird dann bereitgestellt an die
erste Differenziererschaltung 520 (Schritt 1030).
Dann wird der Ausgang der ersten Differenziererschaltung 520 bereitge stellt
an den ersten Tiefpassfilter 530 (Schritt 1040).
Das gefilterte differenzierte Ausgangssignal von dem ersten Tiefpassfilter 530 wird
bereitgestellt an einen ersten Eingang des Nulldurchgangsdetektors 540 (Schritt 1050).
-
Ein
Funkfrequenz-(RF)-Signal wird empfangen in der –ve-Einhüllenden-Detektorschaltung 550, und
ein –ve-Einhüllenden-Signal
wird erkannt (Schritt 1060). Das –ve-Einhüllenden-Signal wird dann bereitgestellt
an die zweite Differenziererschaltung 560 (Schritt 1070).
Dann wird der Ausgang der zweiten Differenziererschaltung 560 bereitgestellt
an einen zweiten Tiefpassfilter 570 (Schritt 1080).
Das gefilterte differenzierte Ausgangssignal von dem zweiten Tiefpassfilter 570 wird
bereitgestellt an einen zweiten Ausgang des Nulldurchgangsdetektors 540 (Schritt 1090).
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Der
Nulldurchgangsdetektor 540 erkennt einen Übergang
in dem RF-Signal unter Verwendung der Spannungsdifferenz zwischen
dem +ve-gefilterten differenzierten Einhüllenden-Signal von dem ersten
Tiefpassfilter 530 und dem –vegefilterten differenzierten
Einhüllenden-Signal
von dem zweiten Tiefpassfilter 570 (Schritt 1095).
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11 illustriert
ein Flussdiagramm, das die Schritte 1100 einer vierten
vorteilhaften Ausführungsform
des Verfahrens der vorliegenden Erfindung zeigt. Eine Demodulatorschaltung 600 ist
bereitgestellt, die eine erste Anschluss-+ve-Einhüllenden-Detektorschaltung 610,
eine erste Anschluss-–ve-Einhüllenden-Detektorschaltung 620,
eine zweite Anschluss-+ve-Einhüllenden-Detektorschaltung 630, eine
zweite Anschluss-–ve-Einhüllenden-Detektorschaltung 640,
eine +ve-Einhüllenden-Differenziererschaltung 650,
einen +ve-Einhüllenden-Tiefpassfilter 660,
eine –ve-Einhüllenden-Differenziererschaltung 670,
einen –ve-Einhüllenden-Tiefpassfilter 680 und einen
Nulldurchgangsdetektor 690 umfasst (Schritt 1110).
Ein Funkfrequenz-(RF)-Signal
wird empfangen in der ersten Anschluss-+ve-Einhüllenden-Detektorschaltung 610 und in
der zweiten Anschluss-+ve-Einhüllenden- Detektorschaltung 630, und
die erkannten +ve-Einhüllenden-Signale
werden kombiniert (Schritt 1120). Das +ve-Einhüllenden-Signal
wird dann bereitgestellt an die +ve-Einhüllenden-Differenziererschaltung 650 und
dann an den +ve-Einhüllenden-Tiefpassfilter 660 (Schritt 1130). Das
gefilterte +ve-Einhüllenden-Signal von dem +ve-Einhüllenden-Tiefpassfilter 660 wird
dann bereitgestellt an einen ersten Eingang des Nulldurchgangsdetektors 690 (Schritt 1140).
-
Ein
Funkfrequenz-(RF)-Signal wird empfangen in der ersten Anschluss-–ve-Einhüllenden-Detektorschaltung 620 und
in der zweiten Anschluss-–ve-Einhüllenden-Detektorschaltung 640, und
die erkannten –ve-Einhüllenden-Signale werden kombiniert
(Schritt 1150). Das –ve-Einhüllenden-Signal
wird dann bereitgestellt an die –ve-Einhüllenden-Differenziererschaltung 670 und
dann an den –ve-Einhüllenden-Tiefpassfilter 680 (Schritt 1160). Das
gefilterte –ve-Einhüllenden-Signal
von dem –ve-Einhüllenden-Tiefpassfilter 680 wird
dann bereitgestellt an einen zweiten Eingang des Nulldurchgangsdetektors 690 (Schritt 1170).
-
Der
Nulldurchgangsdetektor 690 erkennt einen Übergang
in dem RF-Signal unter Verwendung der Spannungsdifferenz zwischen
dem +ve-gefilterten differenzierten Einhüllenden-Signal von dem +ve-Einhüllenden-Tiefpassfilter 660 und
dem –ve-gefilterten
differenzierten Einhüllenden-Signal
von dem –ve-Einhüllenden
Tiefpassfilter 680 (Schritt 1180).
-
Obwohl
die vorliegende Erfindung beschrieben worden ist mit beispielhaften
Ausführungsformen,
können
verschiedene Änderungen
und Modifikationen demjenigen, der in der Technik bewandert ist,
vorgeschlagen worden sein. Es ist beabsichtigt, dass die vorliegende
Erfindung solche Änderungen und
Modifikationen als in den Bereich der beigefügten Ansprüche fallend umfasst.