TWI418155B - 自動校正天線共振頻率的電路及其方法 - Google Patents

Description

自動校正天線共振頻率的電路及其方法

本發明係有關於一種自動校正天線共振頻率的電路及其方法，尤指一種利用可調整電容值的電容陣列，以自動校正天線共振頻率的電路及其方法。

在無線射頻識別(radio frequency Identification,RFID)系統中，一讀取器利用自身天線將調變訊號送出，而一訊號接收器利用具有和讀取器的天線相同共振頻率之天線接收並解調調變訊號。然而因為訊號接收器的電感、電容值的誤差，所以訊號接收器的天線的共振頻率和讀取器的天線的共振頻率之間通常亦有誤差，導致無線射頻識別系統的運作距離變短。因此，訊號接收器的設計者在面對積體電路的製程飄移時，很難設計出運作良好的訊號接收器。

本發明的一實施例提供一種自動校正天線共振頻率的電路。該電路包含一天線、一開關、一轉換單元、一計數比較器及一電容陣列。該天線具有一第一端，及一第二端，用以接收一讀取器發射的電波；該開關具有一第一端，耦接於該天線的第二端，一第二端，耦接於一地端，及一第三端，用以接收一脈衝訊號；該轉換單元具有一第一端，耦接於該天線的第二端，用以接收具有該天線的共振 頻率的訊號，及一第二端，用以輸出一時脈，其中該轉換單元係用以根據該訊號，產生該時脈；該計數比較器具有一第一端，耦接於該轉換單元，及一第二端，用以輸出一調整訊號，其中該計數比較器係用以計數在該時脈的一週期期間內由一參考時脈產生的一時脈數，以及比較該時脈數與一預定值，並據以產生該調整訊號；該電容陣列係用以根據該調整訊號，調整該電容陣列的電容值。

本發明的另一實施例提供一種自動校正天線共振頻率的方法。該方法包含一開關根據一脈衝訊號，開啟及關閉；一天線根據該開關的開啟及關閉，產生一共振頻率；一轉換單元根據該共振頻率的訊號，產生一時脈；一計數比較器計數在該時脈的一週期期間內由一參考時脈產生的一時脈數，以及比較該時脈數與一預定值，並據以產生一調整訊號；一電容陣列根據該調整訊號，調整該電容陣列的電容值。

本發明提供一種自動校正天線共振頻率的電路及其方法。該電路及其方法係利用一可調整電容值的電容陣列並聯一天線電容，以產生一等效電容。因此，本發明可藉由調整該電容陣列的電容值，改變該天線的共振頻率，以補償一電感與該天線電容的製程飄移。

請參照第1A圖，第1A圖係為本發明的一實施例說明一種自動校正天線共振頻率的電路100的示意圖。如第1A圖所示，電路100 包含一天線102、一開關104、一轉換單元106、一計數比較器108及一電容陣列110。天線102具有一第一端，及一第二端，用以接收一讀取器發射的電波；開關104具有一第一端，耦接於天線102的第二端，一第二端，耦接於一地端GND，及一第三端；轉換單元106具有一第一端，耦接於天線102的第二端，及一第二端；計數比較器108具有一第一端，耦接於轉換單元106的第二端，及一第二端；電容陣列110具有一第一端，耦接於天線102的第一端，一第二端，耦接於天線102的第二端，及一第三端，耦接於計數比較器108的第二端。

如第1A圖所示，天線102包含一電感1022及一天線電容1024。電感1022具有一第一端，耦接於天線102的第一端，及一第二端，耦接於天線102的第二端；天線電容1024具有一第一端，耦接於天線102的第一端，及一第二端，耦接於天線102的第二端，其中電容陣列110係用以和天線電容1024並聯，以調整天線102的共振頻率。電容陣列110包含複數個電容單元1101-110N，其中N係為大於1的正整數。電容單元110i包含一電容110i2及一開關110i4，其中1≦i≦N，且i為正整數。電容110i2具有一第一端，耦接於天線102的第一端，及一第二端；開關110i4具有一第一端，耦接於電容110i2的第二端，一第二端，耦接於天線102的第二端，及一第三端，耦接於電容陣列110的第三端。例如，電容單元1101包含一電容11012及一開關11014。電容11012具有一第一端，耦接於天線102的第一端，及一第二端；開關11014具有一第一端，耦接於電容11012 的第二端，一第二端，耦接於天線102的第二端，及一第三端，耦接於電容陣列110的第三端。另外，電容陣列110中的複數個電容的電容值可為相同或相異。

請參照第1B圖，第1B圖係為說明校正電路100的天線共振頻率的示意圖。開關104的第三端接收一脈衝訊號PS，以及開關104根據脈衝訊號PS，開啟及關閉；天線102的第一端耦接於一直流電壓V2，且天線102根據開關104的開啟及關閉，產生具有一共振頻率ω的訊號S；轉換單元106根據具有共振頻率ω的訊號S，產生一時脈CL，其中時脈CL可為一數位方波；計數比較器108計數在時脈CL的一週期期間T內由一參考時脈REF產生的一時脈數CN，以及比較時脈數CN與一預定值PV，並據以產生一調整訊號AS；電容陣列110的第三端接收調整訊號AS。因此，電容陣列110即可根據調整訊號AS開啟及關閉電容陣列110所包含的複數個開關11014-110N4。然後電容陣列110即可根據複數個開關11014-110N4的開啟與關閉，調整電容陣列110的電容值。如此，電路100即可藉由調整電容陣列110的電容值，改變天線電容1024與電容陣列110並聯產生的等效電容值，以補償電感1022與天線電容1024的製程飄移。亦即電路100可藉由調整電容陣列110的電容值，改變天線102的共振頻率ω。

如第1A圖所示，電路100校正完畢後，天線102即可根據調整過的共振頻率ω’接收讀取器發射的電波。而充電電容112係用以 根據天線102所接收的讀取器發射的電波，產生一直流電壓V1，其中直流電壓V1可加快一直流電壓產生電路114的充電速度。

請參照第2圖，第2圖係為本發明的另一實施例說明一種自動校正天線共振頻率的方法的流程圖。第2圖之方法係利用第1A圖的電路100說明，詳細步驟如下：步驟200：開始；步驟202：開關104根據脈衝訊號PS，開啟及關閉；步驟204：天線102根據開關104的開啟及關閉，產生具有共振頻率ω的訊號S；步驟206：轉換單元106根據具有共振頻率ω的訊號S，產生時脈CL；步驟208：計數比較器108計數在時脈CL的一個週期期間T內由參考時脈REF產生的時脈數CN，以及比較時脈數CN與預定值PV，並據以產生調整訊號AS；步驟210：電容陣列110根據調整訊號AS，調整電容陣列110的電容值；步驟212：結束。

在步驟204中，天線102的第一端耦接於直流電壓V2，且天線102根據開關104的開啟及關閉，產生具有共振頻率ω的訊號S。在步驟208中，轉換單元106產生的時脈CL可為一數位方波。在 步驟210中，電容陣列110可根據調整訊號AS，開啟及關閉電容陣列110所包含的複數個開關11014-110N4。然後電容陣列110即可根據複數個開關11014-110N4的開啟與關閉，調整電容陣列110的電容值。如此，電路100即可藉由調整電容陣列110的電容值，改變天線電容1024與電容陣列110並聯產生的等效電容值，以補償電感1022與天線電容1024的製程飄移。亦即電路100可藉由調整電容陣列110的電容值，改變天線102的共振頻率ω。

綜上所述，本發明所提供的自動校正天線共振頻率的電路及其方法，係利用可調整電容值的電容陣列並聯天線電容，以產生等效電容。因此，本發明可藉由調整電容陣列的電容值，改變天線的共振頻率，以補償電感與天線電容的製程飄移。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

100‧‧‧電路

102‧‧‧天線

104、11014、110N4‧‧‧開關

106‧‧‧轉換單元

108‧‧‧計數比較器

110‧‧‧電容陣列

112‧‧‧充電電容

114‧‧‧直流電壓產生電路

1022‧‧‧電感

1024‧‧‧天線電容

1101、110N‧‧‧電容單元

11012、110N2‧‧‧電容

AS‧‧‧調整訊號

CL‧‧‧時脈

GND‧‧‧地端

PS‧‧‧脈衝訊號

REF‧‧‧參考時脈

S‧‧‧訊號

V1、V2‧‧‧直流電壓

200至212‧‧‧步驟

第1A圖係為本發明的一實施例說明一種自動校正天線共振頻率的電路的示意圖。

第1B圖係為說明校正電路的天線共振頻率的示意圖。

第2圖係為本發明的另一實施例說明一種自動校正天線共振頻率的方法的流程圖。

100‧‧‧電路

102‧‧‧天線

104、11014、110N4‧‧‧開關

106‧‧‧轉換單元

108‧‧‧計數比較器

110‧‧‧電容陣列

112‧‧‧充電電容

114‧‧‧直流電壓產生電路

1022‧‧‧電感

1024‧‧‧天線電容

1101、110N‧‧‧電容單元

11012、110N2‧‧‧電容

GND‧‧‧地端

V1‧‧‧直流電壓

Claims (9)

1. 一種自動校正天線共振頻率的電路，包含：一天線，具有一第一端，及一第二端，用以接收一讀取器發射的電波；一開關，具有一第一端，耦接於該天線的第二端，一第二端，耦接於一地端，及一第三端，用以接收一脈衝訊號；一轉換單元，具有一第一端，耦接於該天線的第二端，用以接收具有該天線的共振頻率的訊號，及一第二端，用以輸出一時脈，其中該轉換單元係用以根據具有該天線的共振頻率的訊號，產生該轉換單元的第二端所輸出的時脈；一計數比較器，具有一第一端，耦接於該轉換單元的第二端，及一第二端，用以輸出一調整訊號，其中該計數比較器係用以計數在該轉換單元的第二端所輸出的時脈的一週期期間內由一參考時脈產生的一時脈數，以及比較該時脈數與一預定值，並據以產生該調整訊號；一電容陣列，用以根據該調整訊號，調整該電容陣列的電容值。
2. 如請求項1所述之電路，其中該天線包含：一電感，具有一第一端，耦接於該天線的第一端，及一第二端，耦接於該天線的第二端；及一天線電容，具有一第一端，耦接於該天線的第一端，及一第二端，耦接於該天線的第二端，其中該天線電容係用以並聯該電容陣列，以調整該天線的共振頻率。
3. 如請求項1所述之電路，其中該電容陣列包含：複數個電容單元，每一電容單元包含：一電容，具有一第一端，耦接於該天線的第一端，及一第二端；及一開關，具有一第一端，耦接於該電容的第二端，一第二端，耦接於該天線的第二端，及一第三端，耦接於該電容陣列的第三端，用以接收該調整訊號，其中該開關係用以根據該調整訊號，開啟及關閉。
4. 如請求項3所述之電路，其中該電容陣列包含的複數個電容的電容值係為相同。
5. 如請求項3所述之電路，其中該電容陣列包含的複數個電容的電容值係為相異。
6. 如請求項1所述之電路，其中該時脈係為一數位方波。
7. 一種自動校正天線共振頻率的方法，包含：一開關根據一脈衝訊號，開啟及關閉；一天線根據該開關的開啟及關閉，產生一共振頻率；一轉換單元根據該共振頻率的訊號，產生一時脈；一計數比較器計數在該時脈的一週期期間內由一參考時脈產生 的一時脈數，以及比較該時脈數與一預定值，並據以產生一調整訊號；及一電容陣列根據該調整訊號，調整該電容陣列的電容值。
8. 如請求項7所述之方法，其中該電容陣列根據該調整訊號，調整該電容陣列的電容值包含：該電容陣列根據該調整訊號，開啟及關閉該電容陣列所包含的複數個開關；及根據該複數個開關的開啟及關閉，調整該電容陣列的電容值。
9. 如請求項7所述之方法，其中該時脈係為一數位方波。