TWI279992B - RFID transceiver device - Google Patents

Description

1279992 九、發明說明： 【明戶斤屬^々貝j 發明領域 本發明有關一射頻識別(RFID)系統中的一種rfid收發 5器裝置，且更特別是一種改良接收器雜訊的RFID收發器裝 置。 L先前技術3 相關技藝說明 如第1圖所示，於一RFID系統，一載子信號係自一由 10 — RFID收發器裝置1所構成的的訊問器傳送(P1)至一詢答 機例如一 1C標籤2。該1C標籤2調變具有資訊資料的接收載 子並藉由反射（向後散射）將此送回至該RFID收發器裝置 1，邊RFID收發态裝置1藉由解調變該反射信號取得資訊資 料。 15 第2圖顯示—RFID收發器裝置的結構範例。此RFID收 發裔裝置係經由一外部介面I/F連接至一資料處理裝置，未 示。一控制與處理電路1〇控制一局部振盈電路Η產生一對 應每一通道之局部振盪信號。 產生自該局部振盪電路丨丨的局部振盪信號，在被放射 2〇自一天線16經由一雙工器13之前，被一傳送電路12調變且 功率放大。該局部振盪信號係額外地供應至一在一接收電 路14中的解調變電路並且該解調變電路藉由將來自該1(：標 籤2的反射信號解調變來輸出資訊資料。 從成本與大小的觀點看來，令人討厭的是分開的天線 1279992 濾波器的隔離是不可能的。由於上述原因，該載子信號的 相位雜訊似乎被檢測在構成該接收電路14的解調變電路之 輸出。同樣地，由於因該傳送信號之洩漏所導致的飽和問 題’低雜訊擴大不能被執行在該解調變電路的上游。 5 10 15 藉由來檢測此相位雜訊之機械將進一步參考該等圖式 來說明。第5圖是第2圖所示之RFID收發器裝置i的傳送電路 12與接收電路14之特定結構的一範例。 第6圖疋一圖顯示構成該接收電路14之解調變電路1仙 的輸入信號。該解調變電路14b的該等輸入信號是來自該局 部振盪電路11的局部振盪信號17(第6八圖）與包含由於衰減 經由該雙工器13被傳送之成分15a的傳送信號的洩漏成分 15(第6B圖）以及來自該天線功率饋入端的反射信號i5b。 結果，假設該解調變電路14b的操作是增加的，當更高 階成分被拋棄時，該解調變電路14b係可以該式（1)來表示。 cos[^yr + p[t]] x cos[^(r -τ) + P[t - r]] .⑴ ~-cos[6>r + P[t] - P[t - τ]] · · 於式（1)，決定該解調變電路之輸出中的相位雜訊成4 大小之項，即 P[t]-P[t-r] 當τ = 0時為0。相反地，若該相位雜訊係時間相關聯 則它隨增加τ而增加。 然而，於上述式， cos[cot-i-P[t]] 是來自該局部振盪電路1丨的局部振盪信號（第6八圖）； 20 1279992 及 c^[〇Kt-T)^P[t-T]] 是該傳送信號的洩漏15(第6B圖）。 另一方面，該相位雜訊成分係表示以 Ρ^] - ^du J[h[u - v]g[y]dv 其中 是該局部振盪電路11的vco之輸入雜訊並且 h[t] 1〇 疋该VC〇輸入級的頻率特性（迴路濾波器特性）。於是 该相位雜訊成分具有與時間的一相關性。 攸上述關係，能了解的是，若至該解調變電路14b之輸 出的。亥等路徑對於來自該局部振盡電路⑽局部振盡信號 與對於該傳送信號的茂漏15分別是不同的，以至於再至該 15解調變電路的該等路徑之間有-時間差如第6圖所示，該傳 送仏说的戌漏15(第犯圖）與該局部振蘯信號（第从圖）的相 關!·生在.亥路也時間差τ變得更大時變得更小 :結果，從該 H包路1仆輸出的雜訊成分亦變得更大。第7圖是一曲 線圖顯f該路經時間差與該雜訊位準（相對值）之間的關 2〇係攸第7圖的曲線圖，所能了解的是，該檢測的相位雜訊 位準在4路傻時間差τ變得更大時變得更大並且若無任 何路位k間差存在，則該相位雜訊成分實質上被取消。 U A開曰本專利申請案第2003-174388號係可提到 如習知技藝。此旦 %干期公開日本專利申請案第2003-174388號 1279992 提到由傳送自該詢問器的載子本身所擁有之相位雜訊與包 含於同步檢測之PLL振盪電路的相位雜訊出現於該解調變 信號並且不利地影響接收敏感性。關於上述提出於早期公 開曰本專利申請案第2003-174388號的本發明目的是防止 5在與該詢問器檢測同步下該接收敏感性的降低。 然而，開始於早期公開日本專利申請案第2〇〇M74388 號參考以上的發明是一種配置其中該局部信號L〇的相位 係利用來自遠標戴的反應信號作為一參考來校正。此一结 構是有效於實質上無任何變化在該反應信號的振幅/相位 10與δ亥傳送#號的浪漏的系統，即其中頻率是低的，約在 13.56 MHz、且其中該詢答器的距離是小的，約在3〇 (：111的 系統。 然而，在一RFID收發器裝置與—IC標籤係隨著該uhf 頻帶(860 MHz至960 MHz)或更高頻帶中的一些距離來 15使用的情況下，遭受到1〇或更多倍360。的相位變化，取決 於該距離。 【發明内容]| 發明概要 因此，本發明的一目的係提供一種RFID收發器裝置其 20使得甚至在於有關上述之早期公開日本專利申請案第 2003-174388號所開始的本發明不能被使用的情況下有可 能雜訊降低，無關於該標籤的距離並且其因此使得高敏感 性接收。 根據一第一觀點，一種藉此達成本發明上述目的之射 1279992 外，及藉此輸出自該調變電路之局部«信號被供應至該 解調變電路在該路徑的延遲量被設定完相同於在經由該雙 工益被輸人至該解調變電路之傳送信號㈣祕徑的延遲 量0 根據一第四觀點，—種藉此達成本發明上述目的rfid 收發器裝置係特徵在於，在該第—至第三觀點的任—之 中，它更包含-收發天線及—延遲電路其將該收發天線連 接至錢xn，歧遲電路_遲量被設定㈣該收發天 線自該雙玉ϋ所見的阻抗實f上等於該特性阻抗。 10 根據一第五觀點，—種藉此達成本發明上述目的rfid 收發器裝置係特徵在於’於該第二觀點，該控制與處理電 路中雜訊㈣之檢_在停止朗料電路至該標鐵的命 令傳送之一條件下來執行。 根據本發明’-種奸職發器裝置被獲得其中雜訊位 15準的降低係能達成，無關於該標籤的距離並且因此高敏感 • 性接收係能達成而且其中系統穩定係、能在卿頻帶或上述 中的一頻率下達成。 本發明的特性特徵從以下參考該等圖式所描述之本發

明實施例將變得額外明顯示器裝置。 X 20圖式簡單說明 第1圖是一給予一 RFID系統之說明圖； 第2圖是一 RFID收發器裝置的方塊圖； 第3圖是一給予在天線功率饋入端之傳送信號的茂漏 成分與反射之說明圖； 1279992 第4圖是一給予在上與下頻率是不同的情況下在該天 線功率饋入端之傳送信號的洩漏成分與反射之說明圖； 第5圖是一圖顯示第2圖所示之RFID收發器裝置1的一 傳送電路與一接收電路之結構的一特定範例； 5 第6圖是一圖顯示構成該接收電路的解調變電路之輸 入信號； 第7圖是一曲線圖顯示在該路徑時間差與該雜訊位準 (相對值)之間的關係； 第8圖是一根據本發明一RHD收發器裝置的一第一實 10 施例的方塊圖； 第9圖是一根據本發明一 RHD收發器裝置的一第二實 施例的方塊圖； 第10圖是一根據本發明一RHD收發器裝置的一第三 實施例的方塊圖； 15 第11圖是第10圖中該解調變電路14b的一概要圖； 第12圖顯示在使用一根據第11圖的解調變電路情況下 關於該控制與處理電路10的延遲電路18之處理流程； 第13A與第13B圖是一給予在該延遲電路18的延遲量 之控制的說明圖； 20 第14圖是一給予第7圖所述之路徑時間差與雜訊位準 (相對值）的進一步說明圖； 第15圖是一爲了該路徑時間差與雜訊位準(相對值）、爲 了 I與Q通道之雜訊和（I2+Q2)所發現之曲線圖； 第16圖是一圖顯示本發明的又一實施例； 12 1279992 第17圖是該延遲電路20的-實施例； 第18圖是-圖顯示該天線阻抗z與線長1之間的關 係；及 第19圖&延伸第16圖之實施例的範例。 5 【實施冷式】 較佳實施例之詳細說明 以下參考該等圖式來說明本發明之實施例。應注意的 7^等Λ域係給予來幫助本發明的了解並且本發明的技 ρ 術領域並不限制於此。 10 f 8圖是—根據本發明一射頻識別(RFID)收發器裝置 的-第-實麵]的方塊圖。在與第5圖所示之習知技藝結構 比較下’此實施例的-特性特徵是一在該局部振盈電路n 與解調變電路14b之間的延遲電路18之提供。 第8圖中相位差被產生，因為藉此從該局部振盈電 15 κη經由該調變電路12b與功率放大器以所傳送的傳送信 號從該雙漏至簡婦電路⑽的該;纟漏信號15 • t雜係長於直接從該局部振«路11被供應至該解調變 電路14b之該局部振盪信號17的路徑。 結果，第8圖中的一特性特徵是該漁漏信號⑽路經係 20相等的，藉由利用-延遲電路18來提供一在從該局部振堡 電路11被直接供應至該解調變電路14b之局部振盡信號口 之路徑。以此方4，如第7圖所示，相同情況被產生如同當 該路徑差為“0”且相對雜訊位準於是能被降低至一最小 值0 13 1279992 第9圖是一根據本發明一RFID收發器裝置的一第二實 施例的方塊圖。該第二實施例的一特性特徵是該電路結構 是如此係從該局部振盪電路丨丨被供應至該解調變電路i4b 之局部振盪信號17之路徑實質上是等於該洩漏信號15從該 5局部振盪電路11經由該雙工器13的路徑。 明確地，代替直接從該局部振盪電路丨丨供應至該解調 變電路14b，一耦合電路12d係提供在該功率放大器i2c的下 • 游以便降低關於被供應至該解調變電路14b的局部振盪信 號17與經由該雙工器13的洩漏信號15之路徑的差。此外， 10對應該等存在路徑之分差的延遲量係藉由提供一整理電路 18a在該耦合電路12與該解調變電路14b之間。 於疋，同樣地於第9圖的實施例，相位雜訊能被降低因 為供應至該解調變電路14b之局部振盪信號17與經由該雙 工器13的洩漏信號15之該等路徑能被做成實質上相同。 15 第10圖顯示一第三實施例。此實施例之一特性特徵是 φ 第8圖之第一實施例中該延遲電路18之延遲量係能根據所 接收與檢測的雜訊位準來適當地控制。 明確地，該解調變電路14b之輸出經由一放大器14c與 低通濾波器14a被輸入至一 A/D轉換器I4d以便被轉換成一 20數位信號。該A/D轉換器14d的數位輸出被輸入至該控制與 處理電路10，其評估該雜訊位準。 該控制與處理電路10將一取決於該雜訊位準之校正量 控制信號19供應至該延遲電路18以便提供一對應的延遲 量。於此方式，是有可能根據該雜訊位準來適當地控制該 14 1279992 延遲量。該控制與處理電路ίο係可建構有一在該校正位準 與权正量控制信號之間的對應表之供應以便執行此控制。 第11圖是第10圖中的解調變電路14b之結構範例，第12 圖顯示在使用第11圖的解調變電路時關於該控制與處理電 5路10的延遲電路18之處理流程，同樣地，第13圖是一給予 在該延遲電路18的延遲量之控制的說明圖。 我們現將回到第11圖之說明。該解調變電路14b包含一 鲁 9〇°相位差分開電路H1其將該接收信號狀分開成互相正 交的I通道信號與Q通道信號、—乘W142其將該j 通道信號與輸出自該局部振盪電路丨丨之局部振盪信號 aom相乘、以及-乘法器143其將該^通道信號乘^ 出自該局部振盪電路11之局部振盈信號並且其相位經由該 相位移轉器144被轉移90。〇 人 第I2圖中，當該延遲電路18之延遲量係藉由執行校準 15來設定時，此係在一隨著命令從該咖^傳送裝置到吵籤 φ _送被禁能之條件下來執行(步驟Sl)。該控制與處理;路 10,藉由輸人該！與Q通道解碼信號其係輸出自該解調 (變I電=4b，發現(步驟S2)該解調變電路輸出的起始功物 2〇 #該延遲電路18的校準係執行如以上所述時，該功率 (=i2+Q2)於是係在從該RFID傳送褒置到該lc標籤之命/令傳 送被禁能的條件下被發現並且因此對應起因於 ^ 雜訊位準。 左的 丁係以Δτ來增加（步驟 接著，該延遲電路18的延遲量 15 1279992 S3)，該解調變電路14b在此點的輸出功率p2 (=i2+q2)於是 被發現(步驟S4)，在此延遲量τ係以Δτ來增加時之功率 ρ2與該起始功率Ρ1被比較（步驟S5)。在此功率比較下，若 Ρ2 < Ρ1時(於步驟S5肯定），則當直接被輸入至該解調變電 5 路14b的局部振盪信號(L0)17之路徑變得更大時，其來自經 由該雙工器13到達之洩漏成分的路徑之差異變得更小，指 示出該雜訊位準變得更小。 第13圖顯示在此路徑差與雜訊位準之間的關係。此 ® 外，第13A圖顯示該特性，藉此該雜訊位準增加或減少集中 10 在對應該路徑的一相位差λ/2之點；此圖中，對於反镇控制 之目標值是一最小雜訊位準。 第13Β圖表示第13Α圖延伸在該正與負方向的路徑差 並且顯示朝向該雜訊位準是一最小值的目標值的控制方 向’當邊延遲電路18的延遲量被控制在該路徑差是小於對 15 應一相位差λ/2之路徑差的一範圍中。 參考上述，於該步驟S5所能了解的是，例如P2< Pi對 ^ 應第13B圖中該方向I之控制。 此外，返回到第12圖，若P2 < Pl(於步驟S5肯定），則 PI = P2被設定（步驟S6)且處理返回到步驟S3，其中一進一 20 步延遲量Δτΐ額外地被設定；步驟S4與隨後步驟的處理然 後被繼續。 相反地，於步驟S5，若Ρ2 > Pl(於步驟S5否定），則該 延遲量τ被設定（步驟S7)在諸如被一量Δτ2 (<Δτ1)降低 之方向。接著，該解調變電路輸出在此點之功率Ρ2 (=I2+q2) 16 1279992 被發現（步驟S8)。該功率P2在此延遲量τ係以Δτ2降低時 的功率P2與該起始功率P1被比較（步驟S9)。 在此功率比較下，若P2 > Pi(於步驟S9肯定），當從該 局部振盪電路11到該解調變電路14b的直接路徑變得更小 5時，其來自經過該雙工器13的洩漏成分15之路徑的差異變 得更小，顯示出該雜訊位準減少。此對應上述第13B圖中該 方向II的控制。 鲁結果，爲了達成對該目標值的收斂，P1係由p2來取代 (步驟sio)並且，返回至步驟S7，該延遲量係進一步降低以 1〇 △〇,並且步驟S7與隨後步驟的處理係持續的。 以上路徑差之控制範圍（見第13A圖）現將被檢查。在9〇 相位差調變的情況下，如第n圖所示，對最佳值之設定 係必須藉由該I與Q通道之結合來執行。第14圖是一給 予第7圖所述之路徑時間差與雜訊位準(相對值）的進一步說 15明圖；因為該1通道與該Q通道具有一90。相位差，若 Φ 取佳化係影響關於一個通道，則其它通道的雜訊位準變得 更大。 例如，第14圖中，即使該I通道被設定到_85 ，因 為Q通逼具有一相對該j通道的9〇。相位差，它的雜訊 20變得更大，在-4〇dB(見第14圖，A)。結果，控制被執行諸 如達成有關I與Q之結合的一最佳值（見第14圖，B)。 第15圖是一圖其中該路徑時間差與雜訊位準（相對值) 被發現有關I與q通道之雜訊和(I2+Q2)。第15圖中，例 士菖4路間差為〇·5 (路徑差人/2)，且在1〇 之雜訊 17 1279992 第1圖是一給予一RFID系統之說明圖； 第2圖是一 RFID收發器裝置的方塊圖； 第3圖是一給予在天線功率饋入端之傳送信號的洩漏 成分與反射之說明圖； 5 第4圖是一給予在上與下頻率是不同的情況下在該天 線功率饋入端之傳送信號的洩漏成分與反射之說明圖； 第5圖是一圖顯示第2圖所示之rfID收發器裝置1的一 傳送電路與一接收電路之結構的一特定範例； 第6圖是一圖顯示構成該接收電路的解調變電路之輸 10入信號； 第7圖是一曲線圖顯示在該路徑時間差與該雜訊位準 (相對值)之間的關係； 第8圖是一根據本發明一 RHD收發器裝置的一第一實 施例的方塊圖； 15 第9圖是一根據本發明一 RFID收發器裝置的一第二實 施例的方塊圖； 第10圖是一根據本發明一 RFID收發器裝置的一第三 實施例的方塊圖； 第11圖是第10圖中該解調變電路14b的一概要圖； 20 第12圖顯示在使用一根據第11圖的解調變電路情況下 關於該控制與處理電路1〇的延遲電路18之處理流程； 第13A與第13B圖是一給予在該延遲電路18的延遲量 之控制的說明圖； 第14圖是一給予第7圖所述之路徑時間差與雜訊位準 20 1279992 (相對值）的進一步說明圖； 第15圖是一爲了該路徑時間差與雜訊位準(相對值）、爲 了 I與Q通道之雜訊和（I2+Q2)所發現之曲線圖； 第16圖是一圖顯示本發明的又一實施例； 5 第17圖是該延遲電路20的一實施例； 第18圖是一圖顯示該天線阻抗Z與線長1之間的關 係；及 第19圖是一延伸第16圖之實施例的範例。 【主要元件符號說明】 1...RFID收發器裝置 141...90°相位差分開電路 2...1C標籤 142...乘法器 10...控制與處理電路 143...乘法器 11...局部振盪電路 144…相位移轉器 12…傳送電路 15...洩漏成分 12a...帶通濾波器 15a...成分 12b...調變電路 15b...成分 12c...功率放大器 16…收發天線 12d...耦合電路 16a-16d...天線 13...雙工器 17...局部振盪信號 14...接收電路 18...延遲電路 14a...帶通濾波器 18a...整理電路 14b...解調變電路 19...校正量控制信號 14c...放大器 20...延遲電路 14d...A/D轉換器 21…開關 21 1279992 22a-22d...延遲電路 RX...接收信號 DL...延遲線 S1-S10···步驟

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Claims (1)

1279992 部振盪信號的頻率來解調變/接收信號； 一調變電路，其調變輸出自忒局部振盪電路的局部振 盪信號； 一雙工器，其將輸出自該調變電路之傳送信號供應至 5 一收發天線並將該收發天線所接收的接收信號分支到該 解調變電路；及 一路徑，用以將輸出自該調變電路之傳送信號作為該 局部振盪信號供應至該解調變電路，其中在該路徑的延 遲量與在經由該雙工器被輸入至該解調變電路之傳送的 1〇 載子信號的洩漏路徑的延遲量被設定到相同大小。 4·如申請專利範圍第1至第3項中任一項所述之RFID收發 器裝置，更包含有： 一收發天線；及 一延遲電路，其將該收發天線連接至該雙工器，其中 15 該延遲電路的延遲量被設定以致該收發天線自該雙工器 所見的阻抗實質上等於該特性阻抗。 5.如申請專利範圍第2項所述之RFID收發器裝置，其中該 控制與處理電路中該雜訊位準之檢測係在停止從該傳送 電路至該標籤的命令傳送之一條件下來執行。 24