RU199453U1 - Backscatter modulator - Google Patents

Backscatter modulator Download PDF

Info

Publication number
RU199453U1
RU199453U1 RU2020107532U RU2020107532U RU199453U1 RU 199453 U1 RU199453 U1 RU 199453U1 RU 2020107532 U RU2020107532 U RU 2020107532U RU 2020107532 U RU2020107532 U RU 2020107532U RU 199453 U1 RU199453 U1 RU 199453U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
modulator
backscatter modulator
output
terminal
varicap
Prior art date
Application number
RU2020107532U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Олег Владимирович Смирнов
Original Assignee
Олег Владимирович Смирнов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Олег Владимирович Смирнов filed Critical Олег Владимирович Смирнов
Priority to RU2020107532U priority Critical patent/RU199453U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU199453U1 publication Critical patent/RU199453U1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/02—Transmitters
    • H04B1/04—Circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B5/00—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems
    • H04B5/70—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems specially adapted for specific purposes
    • H04B5/72—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems specially adapted for specific purposes for local intradevice communication
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B5/00—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems
    • H04B5/70—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems specially adapted for specific purposes
    • H04B5/77—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems specially adapted for specific purposes for interrogation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Transmitters (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к радиотехнике. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей модулятора с целью расширения арсенала технических средств, которые могут быть использованы в качестве модулятора обратного рассеяния. Модулятор обратного рассеяния содержит формирователь управляющих напряжений, первый и второй входы которого являются логическими входами модулятора обратного рассеяния, варикап, управляющий вход которого соединен с первым выходом формирователя управляющих напряжений, и управляемый напряжением резистор, управляющий вход которого соединен со вторым выходом формирователя управляющих напряжений, первая клемма соединена с выходной клеммой варикапа и является первой выходной клеммой модулятора обратного рассеяния, а вторая клемма является второй выходной клеммой модулятора обратного рассеяния, при этом, первая и вторая выходные клеммы модулятора обратного рассеяния выполнены с возможностью подключения к терминалу антенны, а формирователь управляющих напряжений обеспечивает значение емкости варикапа и значение сопротивления управляемого напряжением резистора, соответствующих положению коэффициентов отражения на диаграмме Вольперта-Смита, как точки сигнального созвездия для формируемого закона модуляции. 9 ил.The utility model relates to radio engineering. The technical result consists in expanding the functionality of the modulator in order to expand the arsenal of technical means that can be used as a backscatter modulator. The backscatter modulator contains a control voltage generator, the first and second inputs of which are the logical inputs of the backscatter modulator, a varicap, the control input of which is connected to the first output of the control voltage generator, and a voltage controlled resistor, the control input of which is connected to the second output of the control voltage generator, the first the terminal is connected to the output terminal of the varicap and is the first output terminal of the backscatter modulator, and the second terminal is the second output terminal of the backscatter modulator, while the first and second output terminals of the backscatter modulator are configured to be connected to the antenna terminal, and the control voltage driver provides the value of the capacitance of the varicap and the value of the resistance of the voltage-controlled resistor corresponding to the position of the reflection coefficients on the Smith-Smith diagram, as points of the signal constellation for the formed law modulation. 9 ill.

Description

Полезная модель относится к радиотехнике и может быть использована в качестве модулятора обратного рассеяния (МОР), принцип модуляции которого заключается в том, что передача информации осуществляется за счет отражения от антенны некого устройства электромагнитных волн, распространяющихся в свободном пространстве. Отражение от антенны определяется согласованностью импеданса антенны и ее нагрузки. Таким образом, отпадает необходимость в наличии генератора высокочастотных колебаний.The utility model relates to radio engineering and can be used as a backscatter modulator (MOP), the modulation principle of which is that information is transmitted due to the reflection from the antenna of a certain device of electromagnetic waves propagating in free space. Antenna reflection is determined by the matching of the antenna impedance and its load. Thus, there is no need for a high-frequency oscillator.

В последние годы наметился рост интереса к данной технологии, который проявился в попытках интегрировать МОР в современные системы передачи данных, такие как BLE, Wi-Fi, LoRA, WLAN, Bluetooth, GSM.In recent years, there has been an increase in interest in this technology, which manifested itself in attempts to integrate MPAs into modern data transmission systems such as BLE, Wi-Fi, LoRA, WLAN, Bluetooth, GSM.

Несмотря на достаточно большое число разработанных устройств, использующих МОР, большинство из них используют амплитудную и/или фазовую манипуляцию. Таким образом, ограничивается возможная скорость передачи данных, которая может быть доступной для такого способа передачи данных. Высокая скорость может быть необходима для передачи достаточно больших объемов данных, например, от быстро движущихся объектов.Despite a fairly large number of developed devices using MOPs, most of them use amplitude and / or phase shift keying. This limits the possible data rate that can be available for this data transfer method. High speed may be necessary to transfer large enough amounts of data, for example, from fast moving objects.

Помимо упомянутых видов модуляции существуют модуляторы, реализующие более сложные сигналы, такие как КАМ-8, КАМ-16. Однако все они обладают различными недостатками, такими как большие габариты, низкий выход годных при изготовлении в интегральном исполнении, высокое энергопотребление. Предложенное техническое решение предлагает решение упомянутых проблем путем реализации модулятора в интегральном исполнении.In addition to the mentioned types of modulation, there are modulators that implement more complex signals, such as QAM-8, QAM-16. However, they all have various disadvantages, such as large dimensions, low yield of products that can be manufactured in an integral design, and high power consumption. The proposed technical solution offers a solution to the above problems by implementing the modulator in an integrated design.

Известно устройство модуляции [RU 2260901, C1, Н03С 3/38, 20.09.2005], содержащее первый и второй балансные модуляторы, фазовращатель, генератор вторичных модулирующих сигналов и сумматор, причем, генератор вторичных модулирующих сигналов выполнен с возможностью формирования из модулирующего сигнала UM(t)=UOM(t)ηPM(t), соответствующего заданному закону фазовой модуляции вида ϕoηPM(t), где ϕo - индекс модуляции, вторичных косинусного и синусного модулирующих сигналов вида UM (cos)(t)=cos(ϕoηPM(t)) и UM (sin)(t)=sin(ϕoηPM(t)), пропорциональных, соответственно, косинусу и синусу модулирующего сигнала, вход фазовращателя и первый вход первого балансного модулятора соединены с входом модулируемого сигнала устройства, первый вход второго балансного модулятора подключен к выходу фазовращателя, выходы косинусного и синусного модулирующих сигналов генератора вторичных модулирующих сигналов соединены соответственно со вторыми входами первого и второго балансных модуляторов, выходы которых подключены ко входам сумматора, выход которого является выходом.Known modulation device [RU 2260901, C1, H03C 3/38, 20.09.2005], containing the first and second balanced modulators, a phase shifter, a secondary baseband generator and an adder, and the secondary baseband generator is configured to generate from the baseband signal U M (t) = U OM (t) η PM (t) corresponding to a given phase modulation law of the form ϕ o η PM (t), where ϕ o is the modulation index of secondary cosine and sinus modulating signals of the form U M (cos) (t ) = cos (ϕ o η PM (t)) and U M (sin) (t) = sin (ϕ o η PM (t)) proportional, respectively, to the cosine and sine of the modulating signal, the input of the phase shifter and the first input of the first balanced the modulator is connected to the input of the modulated signal of the device, the first input of the second balanced modulator is connected to the output of the phase shifter, the outputs of the cosine and sine baseband signals of the secondary baseband generator are connected, respectively, to the second inputs of the first and second balanced modulators , the outputs of which are connected to the inputs of the adder, the output of which is the output.

Недостатком устройства является его относительно высокая сложность.The disadvantage of the device is its relatively high complexity.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному из обнаруженных в научно-технической литературе является высокоскоростной бортовой модулятор [RU 2260901, С2, Н04В 10/00, 20.11.2015], включающий в себя основной буфер и резервный буфер, первые входы-выходы которых являются соответственно первым и вторым входами-выходами устройства, а вторые входы-выходы соединены соответственно с первым и вторым входами-выходами программируемой логической интегральной схемы (ПЛИС), третий, четвертый и пятый входы-выходы которой соединены соответственно с входами-выходами постоянно запоминающего устройства (ПЗУ), синтезатора частот и датчика температуры, первый, второй и третий выходы ПЛИС соединены соответственно с первыми входами первого и второго цифроаналоговых преобразователей (ЦАП) и входом третьего ЦАП, вторые входы первого и второго ЦАП соединены соответственно с первым и вторым выходами синтезатора частот, третий выход которого соединен с входом ПЛИС, а вход является первым входом устройства, выходы первого и второго ЦАП соединены соответственно с первым и вторым входами квадратурного модулятора, третий вход которого соединен с выходом первого вентиля, вход которого является вторым входом устройства, выход квадратурного модулятора соединен с первым входом аттенюатора, второй вход которого соединен с выходом третьего ЦАП, а выход соединен с входом усилителя, выход которого соединен с входом второго вентиля, выход которого является выходом устройства, первый вход устройства предназначен для приема опорной частоты, второй вход устройства предназначен для приема промежуточной частоты, при этом, ПЛИС выполнена с возможностью обработки и кодирования информации, цифровой фильтрации, формирования цифровых выходных значений орт I и Q, управления работой синтезатора частоты, управления работой цифроаналоговых преобразователей, управления работой температурного датчика, управления режимом работы всего устройства.The closest in technical essence to the proposed one found in the scientific and technical literature is a high-speed onboard modulator [RU 2260901, C2, Н04В 10/00, 20.11.2015], which includes a main buffer and a backup buffer, the first inputs and outputs of which are respectively the first and second inputs-outputs of the device, and the second inputs-outputs are connected, respectively, with the first and second inputs-outputs of the programmable logic integrated circuit (FPGA), the third, fourth and fifth inputs-outputs of which are connected, respectively, with the inputs-outputs of the permanent memory (ROM ), a frequency synthesizer and a temperature sensor, the first, second and third outputs of the FPGA are connected, respectively, to the first inputs of the first and second digital-to-analog converters (DAC) and the input of the third DAC, the second inputs of the first and second DACs are connected respectively to the first and second outputs of the frequency synthesizer, the third whose output is connected to the FPGA input, and the input is the first input of the device state, the outputs of the first and second DACs are connected respectively to the first and second inputs of the quadrature modulator, the third input of which is connected to the output of the first gate, the input of which is the second input of the device, the output of the quadrature modulator is connected to the first input of the attenuator, the second input of which is connected to the output of the third DAC , and the output is connected to the input of the amplifier, the output of which is connected to the input of the second gate, the output of which is the output of the device, the first input of the device is designed to receive the reference frequency, the second input of the device is designed to receive the intermediate frequency, while the FPGA is capable of processing and encoding information, digital filtering, formation of digital output values ort I and Q, control of the frequency synthesizer, control of the operation of digital-to-analog converters, control of the temperature sensor, control of the operating mode of the entire device.

Недостатком этого технического решения является его относительно высокая сложность и относительно узкие функциональные возможности, что ограничивает область его применения и не позволяет его надежно использовать в качестве модулятора обратного рассеяния.The disadvantage of this technical solution is its relatively high complexity and relatively narrow functionality, which limits the scope of its application and does not allow it to be reliably used as a backscatter modulator.

Задачей, которая решается в полезной модели, является создание модулятора обратного рассеяния для работы в UHF диапазоне для интегрального исполнения с целью расширения арсенала технических средств, которые могут быть использованы в качестве модулятора обратного рассеяния, принцип модуляции которого заключается в том, что передача информации осуществляется за счет отражения от антенны устройства электромагнитных волн, распространяющихся в свободном пространстве.The task that is solved in the utility model is the creation of a backscatter modulator for operation in the UHF range for integrated performance in order to expand the arsenal of technical means that can be used as a backscatter modulator, the modulation principle of which is that information is transmitted in due to the reflection from the antenna of the device of electromagnetic waves propagating in free space.

Требуемый технический результат заключается в расширении функциональных возможностей модулятора с целью расширения арсенала технических средств, которые могут быть использованы в качестве модулятора обратного рассеяния.The required technical result consists in expanding the functionality of the modulator in order to expand the arsenal of technical means that can be used as a backscatter modulator.

Поставленная задача решается, а требуемый технический результат достигается тем, что, модулятор обратного рассеяния содержит формирователь управляющих напряжений, первый и второй входы которого являются логическими входами модулятора обратного рассеяния, варикап, управляющий вход которого соединен с первым выходом формирователя управляющих напряжений, и управляемый напряжением резистор, управляющий вход которого соединен со вторым выходом формирователя управляющих напряжений, первая клемма соединена с выходной клеммой варикапа и является первой выходной клеммой модулятора обратного рассеяния, а вторая клемма является второй выходной клеммой модулятора обратного рассеяния, при этом, первая и вторая выходные клеммы модулятора обратного рассеяния выполнены с возможностью подключения к терминалу антенны, а формирователь управляющих напряжений обеспечивает значение емкости варикапа и значение сопротивления управляемого напряжением резистора, соответствующих положению коэффициентов отражения на диаграмме Вольперта-Смита, как точки сигнального созвездия для формируемого закона модуляции.The problem is solved, and the required technical result is achieved by the fact that the backscatter modulator contains a control voltage generator, the first and second inputs of which are logical inputs of the backscatter modulator, a varicap, the control input of which is connected to the first output of the control voltage generator, and a voltage controlled resistor , the control input of which is connected to the second output of the control voltage driver, the first terminal is connected to the output terminal of the varicap and is the first output terminal of the backscatter modulator, and the second terminal is the second output terminal of the backscatter modulator, while the first and second output terminals of the backscatter modulator are made with the possibility of connecting to the antenna terminal, and the control voltage generator provides the value of the varicap capacitance and the value of the resistance of the voltage controlled resistor corresponding to the position of the reflection coefficients on the Smith-Smith diagram, as points of the signal constellation for the generated modulation law.

На чертеже представлены:The drawing shows:

на фиг. 1 - функциональная электрическая схема модулятора обратного рассеяния;in fig. 1 - functional electrical circuit of the backscatter modulator;

на фиг. 2 - схема положения коэффициентов отражения на диаграмме Вольперта-Смита;in fig. 2 is a diagram of the position of the reflection coefficients in the Smith chart;

на фиг. 3 - эквивалентные схемы модулятора обратного рассеяния;in fig. 3 - equivalent circuits of the backscatter modulator;

на фиг. 4 - таблица соответствия импеданса нагрузки и коэффициента отражения;in fig. 4 - table of correspondence of load impedance and reflection coefficient;

на фиг. 5 - вольт-фарадные характеристики варикапа с учетом влияния формирователь управляющих напряжений и без него;in fig. 5 - capacitance-voltage characteristics of the varicap with and without the influence of the control voltage generator;

на фиг. 6 - импеданс управляемого сопротивления;in fig. 6 - impedance of controlled resistance;

на фиг. 7 - упрощенная схема модулятора;in fig. 7 is a simplified diagram of the modulator;

на фиг. 8 - результаты моделирования;in fig. 8 - simulation results;

на фиг. 9 - осциллограмма переходных процессов при моделировании.in fig. 9 - oscillogram of transient processes during simulation.

Модулятор обратного рассеяния (фиг. 1) содержит формирователь 1 управляющих напряжений, первый 2 и второй 3 входы которого являются логическими входами модулятора обратного рассеяния.The backscatter modulator (Fig. 1) contains a control voltage driver 1, the first 2 and second 3 inputs of which are the logical inputs of the backscatter modulator.

Модулятор обратного рассеяния содержит также варикап 4, управляющий вход которого соединен с первым выходом формирователя 1 управляющих напряжений, и управляемый напряжением резистор 5, управляющий вход которого соединен со вторым выходом формирователя 1 управляющих напряжений, первая клемма 6 соединена с выходной клеммой варикапа 4 и является первой выходной клеммой модулятора обратного рассеяния, а вторая клемма 7 является второй выходной клеммой модулятора обратного рассеяния, выполненные с возможностью подключения к терминалу антенны.The backscatter modulator also contains a varicap 4, the control input of which is connected to the first output of the control voltage generator 1, and a voltage-controlled resistor 5, the control input of which is connected to the second output of the control voltage generator 1, the first terminal 6 is connected to the output terminal of the varicap 4 and is the first an output terminal of the backscatter modulator, and the second terminal 7 is a second output terminal of the backscatter modulator, configured to be connected to an antenna terminal.

Кроме того, в модуляторе обратного рассеяния формирователь 1 управляющих напряжений обеспечивает значение емкости варикапа 4 и значение сопротивления управляемого напряжением резистора 5, соответствующих положению коэффициентов отражения на диаграмме Вольперта-Смита как точки сигнального созвездия для формируемого закона модуляции.In addition, in the backscatter modulator, the shaper 1 of the control voltages provides the value of the capacitance of the varicap 4 and the value of the resistance of the voltage controlled resistor 5, corresponding to the position of the reflection coefficients on the Smith diagram as the points of the signal constellation for the generated modulation law.

Работа модулятор обратного рассеяния следующим образом.The backscatter modulator works as follows.

Режимы работы формирователя 1 определяются двумя логическими входами 2 и 3 (А0 и А1). Формирователь 1 задает управляющие напряжения VT0 и VT1. Напряжение VT0 определяет значение емкости варикапа 4, a VT1 задает сопротивление управляемого напряжением резистора 5.The operating modes of shaper 1 are determined by two logic inputs 2 and 3 (A0 and A1). Shaper 1 sets the control voltages V T0 and V T1 . The voltage V T0 determines the value of the capacitance of the varicap 4, and V T1 sets the resistance of the voltage-controlled resistor 5.

Значения емкости варикапа 4 и сопротивление управляемого напряжением резистора 5 подбираются такими, чтобы они формировали нужно значение комплексно-сопряженного коэффициента отражения, значения которого достаточно удобно представлять на диаграмме Вольперта-Смита как точки сигнального созвездия для формируемого закона модуляции (фиг. 2).The values of the capacitance of the varicap 4 and the resistance of the voltage-controlled resistor 5 are selected so that they form the value of the complex-conjugate reflection coefficient, the values of which are quite convenient to represent on the Smith-Smith diagram as points of the signal constellation for the generated modulation law (Fig. 2).

Перенос точек сигнального созвездия на диаграмму Вольперта-Смита возможен за счет коэффициента отражения, определяемого как:The transfer of the points of the signal constellation to the Smith diagram is possible due to the reflection coefficient, which is defined as:

Figure 00000001
Figure 00000001

где ZA - импеданс антенны, ZL - импеданс нагрузки, к которой подключена антенна. Данные значения импеданса удобно представить с помощью эквивалентной схемы модулятора (фиг. 3).where Z A is the antenna impedance, Z L is the impedance of the load to which the antenna is connected. It is convenient to represent these impedance values using the equivalent circuit of the modulator (Fig. 3).

Будем полагать, что ZA=13+j151 (данное значение соответствует импедансу антенны, который рекомендуется для RFID чипа Monza 4QT). Учитывая (1) определим значения ZL, RL и CL для требуемых значений коэффициента отражения (фиг. 4). Таким образом, для реализации модулятора обратного рассеяния, требуется реализовать устройство, управляющее импедансом нагрузки антенны. Для этого в модуляторе обратного рассеяния применяется варикап 4 для управления емкостью нагрузки CL, например, варикап типа B=D=S, модель SPICE которого соответствует SPICE модели МОП-транзистора, у которого сток, исток и подложка соединены.Let's assume that Z A = 13 + j151 (this value corresponds to the antenna impedance recommended for the Monza 4QT RFID chip). Taking into account (1), we determine the values of ZL, RL and CL for the required values of the reflection coefficient (Fig. 4). Thus, to implement a backscatter modulator, it is required to implement a device that controls the antenna load impedance. For this, the backscatter modulator uses a varicap 4 to control the load capacitance C L , for example, a varicap type B = D = S, the SPICE model of which corresponds to the SPICE model of a MOS transistor, in which the drain, source and substrate are connected.

Моделирование и испытания модулятора обратного рассеяния производились следующим образом.The backscatter modulator was simulated and tested as follows.

Для реализации модулятора обратного рассеяния был использован транзистор р-типа с шириной канала W=55 мкм, длиной канала L=18 мкм, толщиной окисла TOX=20 нм и напряжением отсечки VTH0=-0.4 В. Вольт-фарадные характеристики такого варикапа приведены на фиг. 5.To implement the backscatter modulator, a p-type transistor with a channel width W = 55 μm, a channel length L = 18 μm, an oxide thickness T OX = 20 nm, and a cutoff voltage V TH0 = -0.4 V was used . The capacitance-voltage characteristics of such a varicap are given in fig. five.

С помощью верхней кривой были выбраны опорные значения управляющего напряжения для реализации емкости CL. В процессе моделирования варикапа данные значения были скорректированы с учетом влияния формирователя 1.Using the upper curve, the reference values of the control voltage were chosen to realize the capacitance C L. During the simulation of the varicap, these values were corrected taking into account the influence of shaper 1.

Для реализации управляющего сопротивления было решено использовать обычный МОП-транзистор, поскольку остальные испробованные элементы оказывали сильное влияние на вольт-фарадные характеристики варикапа 4 и требовали дополнительной компенсирующей индуктивности, которая заняла большую часть модулятора обратного рассеяния. Таким образом, требовалось реализовать управляемое сопротивление с малым значением реактивного сопротивления, которое должно иметь емкостной характер.To implement the control resistance, it was decided to use a conventional MOS transistor, since the rest of the tested elements had a strong effect on the capacitance-voltage characteristics of the varicap 4 and required additional compensating inductance, which took up most of the backscatter modulator. Thus, it was required to implement a controlled resistance with a low reactance value, which must have a capacitive character.

В процессе разработки модулятора обратного рассеяния было установлено, что сопротивление RL не оказывает сильного влияния на величину комплексно-сопряженного коэффициента отражения. Поэтому было принято решение реализовывать модулятор для двух значений управляемого напряжением резистора 5, что позволило сократить число используемых элементов.During the development of the backscatter modulator, it was found that the resistance R L does not have a strong effect on the value of the complex conjugate reflection coefficient. Therefore, it was decided to implement the modulator for two values of the voltage controlled resistor 5, which made it possible to reduce the number of elements used.

Согласно таблицы (фиг. 4), транзистор должен обладать сопротивлением сток-исток порядка 1.3 кОм и 4.5 кОм для управляющего напряжения VT1 величиной 3В и 1В, соответственно. При этом, должно выполняться ранее упомянутое условие по малому значению реактивного сопротивления. В результате моделирования, были получены следующие параметры МОП-транзистора n-типа: ширина канала W=9 мкм, длина канала L=1 мкм, толщина окисла TOX=25 нм и напряжение отсечки VTH0 -0.5 В. Характеристики, описывающие активное и реактивное значение эквивалентного импеданса управляемого сопротивления представлены на рис. 5.According to the table (Fig. 4), the transistor should have a drain-source resistance of the order of 1.3 kΩ and 4.5 kΩ for a control voltage VT1 of 3V and 1V, respectively. In this case, the previously mentioned condition for a small value of the reactance must be met. As a result of the simulation, the following parameters of the n-type MOS transistor were obtained: channel width W = 9 μm, channel length L = 1 μm, oxide thickness T OX = 25 nm, and cutoff voltage V TH0 -0.5 V. Characteristics describing active and The reactive value of the equivalent impedance of the controlled resistance is shown in Fig. five.

Упрощенная схема предлагаемого модулятора обратного рассеяния представлена на фиг. 7.A simplified diagram of the proposed backscatter modulator is shown in FIG. 7.

Модулятор состоит из варикапа 4, управляемого напряжением резистора 5, которое представлено в виде МОП-транзистора n-типа М22, декодера 8 типа 2-к-4, делителя напряжения, образованного сопротивлениями R1-R5, и делителем R6-R8. Управляемые ключи SW1-SW4 типа SPST подключены к выходам делителя R1-R5. Управление данными ключами производится с выходов декодера. Аналогичные ключи SW5 и SW6 подключены к выходам делителя R6-R8 и управляются логическими входами 2 и 3 (А0 и А1, определяющими работу декодера 8. Питание всей схемы осуществляется от источника 9 с напряжением 3 вольта. Сток, исток и подложка варикапа 4 соединены вместе и подключены к одному из терминалов антенны вместе со стоком транзистора 5, исток которого подключен к виртуальной земле, представленной другим терминалом антенны.The modulator consists of a varicap 4 controlled by the voltage of a resistor 5, which is represented as an n-type MOS transistor M22, a 2-to-4 type decoder 8, a voltage divider formed by resistances R1-R5, and a divider R6-R8. Controlled switches SW1-SW4 of SPST type are connected to the outputs of the divider R1-R5. These keys are controlled from the outputs of the decoder. Similar switches SW5 and SW6 are connected to the outputs of the divider R6-R8 and are controlled by logic inputs 2 and 3 (A0 and A1, which determine the operation of decoder 8. The entire circuit is powered from source 9 with a voltage of 3 volts. The drain, source and substrate of varicap 4 are connected together and connected to one of the antenna terminals together with the drain of the transistor 5, the source of which is connected to a virtual ground represented by the other antenna terminal.

Моделирование работы модулятора проводилось с помощью программного пакета Microcap 12.2 для BSMI3 моделей транзисторов. Модулятор был разработан для частного случая центральной частоты 866 МГц. Результаты моделирования представлены на фиг. 8. Символом «звездочка» обозначены положения коэффициента отражения, образуемого данной схемой.Modeling of the modulator was carried out using the Microcap 12.2 software package for BSMI3 transistor models. The modulator was developed for the particular case of a center frequency of 866 MHz. The simulation results are shown in Fig. 8. The "asterisk" symbol indicates the position of the reflection coefficient formed by this circuit.

Из рассмотрения фиг. 8 следует, что реализуемые значения коэффициента отражения имеют небольшое вращение, однако полученные результаты достаточно близки к ожидаемым значениям. Этот факт позволяет подтверждать возможность практической реализации предложенного модулятора обратного рассеяния. Переходные процессы при моделировании коэффициента отражения представлены на фиг. 9. Длительность переходного процесса, при длительности символа в 200 нс, составила 70 нс . Таким образом, возможная скорость передачи данных может составлять порядка 20 Мбит/с.From a consideration of FIG. 8 it follows that the realized values of the reflection coefficient have a slight rotation, but the results obtained are quite close to the expected values. This fact allows us to confirm the possibility of practical implementation of the proposed backscatter modulator. The transients in the reflection coefficient simulation are shown in FIG. 9. The duration of the transient, with a symbol duration of 200 ns, was 70 ns. Thus, the possible data transfer rate can be in the order of 20 Mbps.

Таким образом, в предложенной полезной модели достигается требуемый технический результат, который заключается в расширении функциональных возможностей модулятора с целью расширения арсенала технических средств, которые могут быть использованы в качестве модулятора обратного рассеяния и что подтверждено экспериментальными исследованиями.Thus, the proposed utility model achieves the required technical result, which consists in expanding the functionality of the modulator in order to expand the arsenal of technical means that can be used as a backscatter modulator and which is confirmed by experimental studies.

Claims (1)

Модулятор обратного рассеяния, содержащий формирователь управляющих напряжений, первый и второй входы которого являются логическими входами модулятора обратного рассеяния, варикап, управляющий вход которого соединен с первым выходом формирователя управляющих напряжений, и управляемый напряжением резистор, управляющий вход которого соединен со вторым выходом формирователя управляющих напряжений, первая клемма соединена с выходной клеммой варикапа и является первой выходной клеммой модулятора обратного рассеяния, а вторая клемма является второй выходной клеммой модулятора обратного рассеяния, при этом первая и вторая выходные клеммы модулятора обратного рассеяния выполнены с возможностью подключения к терминалу антенны, а формирователь управляющих напряжений обеспечивает значение емкости варикапа и значение сопротивления управляемого напряжением резистора, соответствующих положению коэффициентов отражения на диаграмме Вольперта-Смита, как точки сигнального созвездия для формируемого закона модуляции.A backscatter modulator containing a control voltage generator, the first and second inputs of which are logical inputs of a backscatter modulator, a varicap, the control input of which is connected to the first output of the control voltage generator, and a voltage controlled resistor, the control input of which is connected to the second output of the control voltage generator, the first terminal is connected to the output terminal of the varicap and is the first output terminal of the backscatter modulator, and the second terminal is the second output terminal of the backscatter modulator, wherein the first and second output terminals of the backscatter modulator are configured to be connected to the antenna terminal, and the control voltage driver provides the value of the varicap capacitance and the value of the resistance of the voltage-controlled resistor, corresponding to the position of the reflection coefficients on the Smith-Smith diagram, as points of the signal constellation for the formed law on modulation.
RU2020107532U 2020-02-19 2020-02-19 Backscatter modulator RU199453U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020107532U RU199453U1 (en) 2020-02-19 2020-02-19 Backscatter modulator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020107532U RU199453U1 (en) 2020-02-19 2020-02-19 Backscatter modulator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU199453U1 true RU199453U1 (en) 2020-09-02

Family

ID=72421271

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020107532U RU199453U1 (en) 2020-02-19 2020-02-19 Backscatter modulator

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU199453U1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU206452U1 (en) * 2021-02-05 2021-09-13 Олег Владимирович Смирнов Backscatter modulator

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2260901C1 (en) * 2003-12-15 2005-09-20 Кошуринов Евгений Иванович Method and device for angle modulation of signal
US7474230B2 (en) * 2006-02-23 2009-01-06 National Semiconductor Corporation RFID temperature logger incorporating a frequency ratio digitizing temperature sensor
RU2542737C2 (en) * 2010-08-20 2015-02-27 ЗетТиИ Корпорейшн System and method of suppressing carrier leakage
US20180062905A1 (en) * 2016-08-26 2018-03-01 Fraunhofer-Gesellschaft Zur Foerderung Der Angewandten Forschung E.V. Concept for enhancing performance in backscatter systems or load systems
US10461783B2 (en) * 2017-03-16 2019-10-29 University Of Washington Radio frequency communication devices having backscatter and non-backscatter communication modes and hardware re-use

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2260901C1 (en) * 2003-12-15 2005-09-20 Кошуринов Евгений Иванович Method and device for angle modulation of signal
US7474230B2 (en) * 2006-02-23 2009-01-06 National Semiconductor Corporation RFID temperature logger incorporating a frequency ratio digitizing temperature sensor
RU2542737C2 (en) * 2010-08-20 2015-02-27 ЗетТиИ Корпорейшн System and method of suppressing carrier leakage
US20180062905A1 (en) * 2016-08-26 2018-03-01 Fraunhofer-Gesellschaft Zur Foerderung Der Angewandten Forschung E.V. Concept for enhancing performance in backscatter systems or load systems
US10461783B2 (en) * 2017-03-16 2019-10-29 University Of Washington Radio frequency communication devices having backscatter and non-backscatter communication modes and hardware re-use

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU206452U1 (en) * 2021-02-05 2021-09-13 Олег Владимирович Смирнов Backscatter modulator

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103490776B (en) A kind of ultra broadband Frequency Hopping Synthesizer based on Digital Up Convert
RU199453U1 (en) Backscatter modulator
CN104348773A (en) Digitally controlled edge interpollator (dcei) for digital to time converters (dtc)
CN102668386A (en) Rf signal generation circuit and wireless transmitter
TW201315171A (en) Varying load modulation in an NFC-enabled device over a range of filed strength
CN103455836B (en) Broadband progressive tag
US9024796B2 (en) Radio frequency digital to analog converter
US20060164273A1 (en) Self-tuning output digital filter for direct conversion delta-sigma transmitter
US11621730B2 (en) Transmitters with dynamic ranges extending beyond supply rails
EP2824846A1 (en) A near field communication enabled device with improved electromagnetic compatibility and a method of load modulating in near field communication
US20140321515A1 (en) Phase Interpolator
US11888445B2 (en) Variable capacitor devices with differential voltage control
Rosenthal et al. All-digital single sideband (SSB) Bluetooth Low Energy (BLE) backscatter with an inductor-free, digitally-tuned capacitance modulator
Balakrishnan et al. Design of interfaces between high speed data converters and high performance FPGAs for software defined radio applications
CN106716849A (en) Mixer and method for generating an output signal from an input signal
US11683026B1 (en) Calibrating signal currents in a radio frequency signal generator
RU206452U1 (en) Backscatter modulator
CN104580046A (en) V-F conversion-based 2FSK modulation circuit
LaRocca et al. Embedded DiCAD linear phase shifter for 57–65GHz reconfigurable direct frequency modulation in 90nm CMOS
Ding et al. SIW varactor-tuned phase shifter and phase modulator
CN102984106B (en) Binary frequency shift keying modulation system
CN103152004A (en) Microwave and millimeter-wave parallel voltage division digital/analog compatible phase shifter
Ryabov et al. A direct digital synthesizer of complex signals
Pour et al. An m-psk modulated polar transmitter based on a ring oscillator with low power and low design complexity for iot applications
US20240162921A1 (en) Spur and image suppression in a radio frequency signal generator

Legal Events

Date Code Title Description
MM9K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20210220