一种具有休眠唤醒功能的有源射频卡及其系统的制作方法

本实用新型涉及射频技术领域，具体涉及一种具有休眠唤醒功能的有源射频卡以及一种具有休眠唤醒功能的有源射频卡的控制系统。

背景技术：

目前射频识别技术按照能源的供给方式分为无源识别，有源识别和半有源三类。无源识别的第写距离近，价格低；有源识别可提供更远的第写距离，但是需要电池供电，成本更高一些；半有源识别则介于二者之间。现有的2.4GHz频段通讯的射频卡采用有源的方式来实现中远距离信号的传输，有源卡内的电路完全依赖内部电池电源供电，因此内部电路的功耗直接关系到电池及卡片的使用时间。

在现有的电池技术制约和有源卡成本限制的前提下，想要尽可能延长有源卡的使用时间，只能在如何降低电路功耗方面寻求出路。目前大部分厂商使用更低功耗的芯片以及通过软件定时休眠的方式尽可能地降低功耗，但都不能完全解决问题。原因是目前市面上的有源卡在生产完成之时，系统就开始正常工作，即使采用了软件定时休眠的方法，电池的耗电量也不容小觑。不论用户是否开始使用该有源卡，其使用时间都已经确定。如果卡片生产完成之后不能立即出货并投入使用，就会造成交货时该有源卡的使用寿命不足。如果采用接订单才生产的方式，在订货旺季则会由于生产的必需时间导致供货周期很长，甚至无法按时交货。这已经成为了有源卡生产商的一个重大的问题。

技术实现要素：

为克服上述缺陷，本实用新型的目的即在于提供一种具有休眠唤醒功能的有源射频卡以及一种具有休眠唤醒功能的有源射频卡的控制系统。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

本实用新型是一种具有休眠唤醒功能的有源射频卡，包括：卡体，所述卡体内设有：电源模块，辅助信号接收模块，低功耗有源卡控制模块和主信号收发模块；

所述主信号收发模块通过第一频率的射频信号与外部的射频设备进行通讯；

所述电源模块上连接有电源管理模块；

所述辅助信号接收模块用于对外部的第二频率的射频信号进行接收，并将的第二频率的射频信号解调为数据信息；

所述低功耗有源卡控制模块包括：恒电区和非恒电区，所述恒电区与电源管理模块连接，用于监测所述辅助信号接收模块所解调出的数据信息，并在接收到数据信息后，对所接收到的数据信息与预设信息进行比较，并根据比较结果驱动电源管理控制非恒电区和主信号收发模块的供电状态。

进一步，所述辅助信号接收模块包括：

限幅电路，所述限幅电路上设有用于接收第二频率的射频信号的天线，且该限幅电路用于对所获取到第二频率的射频信号转换为交流电信号，并对该交流电信号的电压幅度进行限定；

整流电路，所述整流电路与限幅电路相连接，用于将交流电信号转变成直流电信号；

稳压电路，所述稳压电路与整流电路相连接，用于对直流电信号进行稳压；

上电复位电路，所述上电复位电路与所述稳压电路相连接，用于对稳压后的直流电信号的电压值进行判断，若该电压值达到预设值，则向低功耗有源卡控制模块发出复位信号，使低功耗有源卡控制模块处于工作状态；

数据解调电路，所述数据解调电路与所述限幅电路相连接，用于从该交流电信号中解调出数据信息，并将该数据信息发送至低功耗有源卡控制模块中；

时钟提取电路，所述时钟提取电路与所述限幅电路相连接，用于从该交流电信号中提取出时钟信息，并将该时钟信息发送至低功耗有源卡控制模块中。

进一步，所述第一频率为2.4GHz，所述第二频率为13.56MHz。

进一步，所述低功耗有源卡控制模块中设有存储器，所述存储器用于对所接收到的时钟信息和数据信息进行存储，并预设有预设信息。

进一步，所述存储器为EEPROM。

本实用新型一种具有休眠唤醒功能的有源射频卡的控制系统，包括：第二频率第头，以及如上所述的有源射频卡；所述第二频率第头发出第二频率的射频信号，并通过该第二频率的射频信号与所述有源射频卡中的辅助信号接收模块相连接。

由于有源卡在休眠时的功耗低，而真正需要消耗大电流工作的时间相对而言较少。为此，本实用新型提供了一种具有休眠唤醒功能的有源射频卡，用户可自主地控制有源射频卡进行休眠或工作，其极大地延长卡片使用寿命，有效地解决生产商关于有源卡量产备货的困难。

附图说明

为了易于说明，本实用新型由下述的较佳实施例及附图作详细描述。

图1为本实用新型中整体的逻辑结构示意图；

图2为本实用新型中辅助信号接收模块的逻辑结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参阅图1至图2，本实用新型是一种具有休眠唤醒功能的有源射频卡，包括：卡体，所述卡体内设有：电源模块，辅助信号接收模块，低功耗有源卡控制模块和主信号收发模块；

所述主信号收发模块通过第一频率的射频信号与外部的射频设备进行通讯；

所述电源模块上连接有电源管理模块；S1，S2和S3分别为低功耗有源卡控制模块和主信号收发模块的电源开关。其中，低功耗有源卡控制模块需要监测低功耗有源卡控制模块发出的系统唤醒信号，这部分功能电路需要一直供电，称为恒电区；其余部分功能电路只有在被唤醒后才开始耗电，称为非恒电区。

所述辅助信号接收模块用于对外部的第二频率的射频信号进行接收，并将的第二频率的射频信号解调为数据信息；L1和L2分别为第二频率第头和辅助信号接收模块的天线；辅助信号接收模块通过天线L2从第二频率第头感应到磁场能量，内部转化为稳定电压，作为系统唤醒信号送给低功耗有源卡控制模块；

所述低功耗有源卡控制模块包括：恒电区和非恒电区，所述恒电区与电源管理模块连接，用于监测所述辅助信号接收模块所解调出的数据信息，并在接收到数据信息后，对所接收到的数据信息与预设信息进行比较，并根据比较结果驱动电源管理控制非恒电区和主信号收发模块的供电状态。

本实用新型中的低功耗有源卡控制模块从辅助信号接收模块接收到这唤醒信号后，脱离休眠模式，系统被唤醒；低功耗有源卡控制模块第取辅助信号接收模块存储的数据；低功耗有源卡控制模块根据第取的数据判断是否需要进入运行模式。若系统进入运行模式，则开关S2和S3闭合，电源模块对低功耗有源卡控制模块的非恒电区和主信号收发模块供电。

进一步，所述辅助信号接收模块包括：

限幅电路，所述限幅电路上设有用于接收第二频率的射频信号的天线，且该限幅电路用于对所获取到第二频率的射频信号转换为交流电信号，并对该交流电信号的电压幅度进行限定；

整流电路，所述整流电路与限幅电路相连接，用于将交流电信号转变成直流电信号；

稳压电路，所述稳压电路与整流电路相连接，用于对直流电信号进行稳压；

上电复位电路，所述上电复位电路与所述稳压电路相连接，用于对稳压后的直流电信号的电压值进行判断，若该电压值达到预设值，则向低功耗有源卡控制模块发出复位信号，使低功耗有源卡控制模块处于工作状态；

数据解调电路，所述数据解调电路与所述限幅电路相连接，用于从该交流电信号中解调出数据信息，并将该数据信息发送至低功耗有源卡控制模块中；

时钟提取电路，所述时钟提取电路与所述限幅电路相连接，用于从该交流电信号中提取出时钟信息，并将该时钟信息发送至低功耗有源卡控制模块中。

本实用新型中辅助信号接收模块的工作原理为：天线上感应到幅度很高的交流信号，为了防止内部器件被高压击穿，限幅电路通过泄流限制天线上的电压幅度。经过限幅之后的交流电压经过整流电路变成直流电压。该直流电压经稳压电路，被调节在数字电路可以工作的范围，即VDP为1.2～2V。VDP作为一个比较稳定的直流电压，当辅助信号接收模块进入磁场并感应到足够的磁场能量后，VDP即升高到所设定的电平范围。由于合理的储能电容的加入，VDP在磁场强度高于协议规定阈值的情况下是稳定。因此VDP达到设定范围内可以作为判断辅助信号接收模块块进入磁场与否的条件。

上电复位电路监测VDP是否达到预设稳定值。当VDP升至1V以上，上电复位电路释放复位信号。该信号使低功耗有源卡控制模块内的电路摆脱复位状态，进入工作状态。

在感应磁场的同时，辅助信号接收模块也从天线端获取第头发出的数据和时钟信号。关于有源卡唤醒或休眠的信息就包含在第头发出的数据中。数据解调电路和时钟提取电路处理限幅后的天线信号，分离出数据和时钟，并将数据信息存储在低功耗EEPROM中。低功耗控制模块中的恒电区根据第取到这些数据，判断有源卡是否进入运行模式。如果是，系统进入运行模式；如果不是，则系统进入休眠模式，等待辅助信号接收模块接收到的有效信号。

因为辅助信号接收模块不需要电池电源供电。只在进入13.56MHz磁场后才感应磁场强度工作，不会带来额外的功耗。通过13.56MHz无源信道接收和发送数据，给低功耗有源卡的控制模块提供系统休眠/唤醒信号。主信号收发模块在工作状态功耗较高，但是对于有源卡的应用，其需要工作的绝对时间较短。通过辅助信号接收模块控制其或休眠或工作，从而使得在同样的时间长度内，有源卡的整体功耗达到更低的水平，降低了生产备货成本。对有源卡生产商意义重大。

进一步，所述第一频率为2.4GHz，所述第二频率为13.56MHz。

进一步，所述低功耗有源卡控制模块中设有存储器，所述存储器用于对所接收到的时钟信息和数据信息进行存储，并预设有预设信息。

进一步，所述存储器为EEPROM。

本实用新型一种具有休眠唤醒功能的有源射频卡的控制系统，包括：第二频率第头，以及如上所述的有源射频卡；所述第二频率第头发出第二频率的射频信号，并通过该第二频率的射频信号与所述有源射频卡中的辅助信号接收模块相连接。

本实用新型的有源卡生产完成后即进入休眠模式，此时只有电源管理模块和低功耗有源卡控制模块的恒电区工作，系统整体功耗很低，以保证有源卡电池的使用时间满足要求。待到需出货时，辅助信号接收模块将感应到的磁场强度转化为电能，接收第二频率第头发送的唤醒信号，数据及中断信号。低功耗有源卡控制模块收到中断后，第取EEPROM内的数据并解析数据，判断系统是否进入运行模式。系统进入运行模式后，低功耗有源卡控制模块的非恒电区和主信号收发模块才开始工作，系统的绝大部分功耗都消耗在此。如此就可以做到大批量备货，不影响供货周期。这也是这一方法的重要现实意义。

用户使用的过程中，若有较长一段时间不使用有源卡，可使用第二频率第头发送休眠命令，使卡进入休眠状态。需要继续使用时，唤醒有源卡，使其进入运行模式继续工作。这样可以减少有源卡不必要的功耗损失，从而有效延长有源卡的使用寿命。

根据工作频率的不同通常分为低频(125KHz、134.2KHz)，高频(13.56MHz)，超高频(860MHz-960MHz)和微波频段(2.45GHz、5.8GHz)。低频和高频系统的特点是感应距离短，感应天线方向性不强。通讯速度也较慢。系统采用电感耦合原理实现能量传递和数据交换，主要用于短距离、低成本的应用。超高频、微波频段的系统采用电磁后向散射耦合原理进行数据交换，感应磁场距离较远，可达十几米。适应物体高速运动，天线有较强的方向性。本实用新型选择13.56MHz载波频率，是由该有源卡的应用场景决定的。

要实现有源卡的唤醒和休眠，辅助信号接收模块起了非常重要的作用。辅助信号接收模块不需要电源供电，直接从13.56MHz无源信道获取磁场能量；数据和时钟也直接从13.56MHz无源信道获得，感应距离1米以内。辅助信号接收模块的电路实现遵循I SO14443-A协议，由限幅电路，整流电路，稳压电路，数据调制解调电路，时钟提取电路和上电复位电路组成，由于13.56MHz对工艺有求不太高，工艺选择、电路实现相对容易，成本上也可降低。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。