一种用于无源射频卡的频率调制返回电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于射频电路技术领域，具体为一种用于无源射频卡的频率调制返回电路。
【背景技术】
[0002]无源射频识别标签，也叫无源射频卡，为射频识别系统(RFID)的应答器部分。RFID技术发展十分迅速，无源射频卡具有体积小、读取速度快、耐污损、易于实现自动识别、抗干扰强等诸多优点，在物流、门禁、资产管理、动物标签、车辆识别等许多领域具有广阔应用前景。
[0003]无源射频卡依靠接收读卡器发送的载波能量进行工作。读卡器发送载波信号，经无源射频卡中的天线(或线圈)和谐振电容构成谐振回路接收，由此载波信号产生出电源电压、数据信号及系统时钟，数据电路经调相编码后调制在载波上，经天线返回读卡器。
[0004]由于基带数据信号具有较低的频率分量，不宜通过无线信道传输，因此需要由一个载波来运载，要求载波的某个参量随基带信号的规律而变化。无源射频卡使用负载调制的方法向读写器传输数据。无源射频卡的天线是读写器天线的负载，射频卡通过改变天线回路的参数，使读写器端被调制，从而实现以微弱的能量从射频卡到读卡器的数据传输。通过对谐振回路的电参数按照数据流的节拍进行调节，使无源射频卡信号反射的阻抗大小和相位随之改变，从而完成调制的过程。
[0005]由于功耗限制，在无源射频卡的芯片设计中，设计出一个能够让芯片稳定工作的频率调制电路一直是业界的难点，采用本电路结构能够很好地解决天线上数据信号传输不稳定的问题。
【发明内容】
[0006]本发明所要解决的技术问题是提供一种用于无源射频卡的频率调制返回电路，用于无源射频卡在读卡器断开载波后对天线回路返回与信号相匹配的脉冲电压以补充功耗，保证数据发送稳定。其技术方案如下:
[0007]一种用于无源射频卡的频率调制返回电路，其特征在于，包括储电电容，其用于存储由天线回路接收读卡器发送载波后所产生的电压，并通过一模拟开关与天线回路连接，在所述模拟开关打开后对天线回路充电。
[0008]频率调制返回电路还包括时钟电路模块，其从无源射频卡的天线两端提取时钟信号；时钟信号由二分频电路模块接收并输出时钟信号的二分频信号；由脉冲产生电路模块接收所述二分频信号，并沿着二分频信号的峰值产生用以打开所述模拟开关的延时脉冲。
[0009]进一步的，所述的模拟开关由3个pmos管并联组成，所述pmos管的栅极连接所述脉冲产生电路模块，所述pmos管的源极连接所述储电电容，所述pmos管的漏极连接无源射频卡的天线的一端。
[0010]进一步的，所述储电电容为220nF电容。
[0011]进一步的，所述脉冲产生电路模块包括时钟延时电路模块，其输出后端与所述二分频信号接入一个与非门，构成脉冲产生电路模块；所述二分频信号的每个周期信号经时钟延时电路模块和与非门后产生负电平，并持续100ns，得到所述延时脉冲。
[0012]进一步的，所述时钟延时电路模块由3个反相器串联构成，在第一个反相器和第二个反相器后面分别接上滤波电容。
[0013]频率调制返回电路还包括解调电路模块，其并联与天线的两端，并连接所述二分频电路模块，对二分频电路模块使能信号；当读卡器发送载波时，所述二分频电路模块输出使能信号为高电平信号，二分频电路模块无动作，后续的电路不进入工作状态；当载波停止时，所述使能信号为低电平信号，二分频电路模块有效，输出所述二分频信号。
[0014]进一步的，频率调制返回电路的天线回路包括天线，以及和天线并联的第一谐振电容和第二谐振电容，所述第二谐振电容的前端接有由无源射频卡的数据电路控制的开关；当数据电路输出控制信号为O时，所述第二谐振电容不起作用，信号返回频率是134.2kHz ;当数据电路输出控制信号为I时，所述候第二谐振电容加入谐振，信号返回频率是 125kHz。
[0015]由开关的通断控制谐振电容接通和断开，使无源射频卡的谐振频率在两个频率之间转换。电容的接入使无源射频卡天线上的电压下降，降低功耗；对应的，读卡器天线电压提升，增强谐振，保证信号传输稳定连续。
[0016]信号返回频率改变，对应的，所述时钟电路模块提取的时钟信号改变，后续电路所产生的脉冲电压的频率也同时改变。
[0017]与现有技术相比，本发明采用新颖的电路设计方法，采用本发明的电路可以很好地解决在读卡器断载波之后，芯片能够为自身提供处理和发送数据所需的稳定功耗。此频率调制电路维持芯片正常工作，发送数据稳定，并且使无源射频卡芯片的可读取的距离和性能进一步的提升。克服传统电子标签在读卡器断载波之后芯片性能不稳定的缺点，使芯片的性能得到很大的提升和优化。
【附图说明】
[0018]图1是本发明中用于无源射频卡的频率调制返回电路的结构示意图。
[0019]图2是本发明中各信号波形仿真示意图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图对本发明作进一步的说明:
[0021]如图1中所示，用于无源射频卡的频率调制返回电路，集成了储电电容、模拟开关及时钟提取电路、解调电路模块、脉冲(pluck)产生电路模块等电路模块。
[0022]储电电容为220nF，其连接电源电路，接收并储存读卡器发送载波后所产生的电压。时钟提取电路连接到天线的两端SI和S2并从天线接收到的载波提取出时钟信号CLK，天线的两端并联谐振电容C1、电容C2和解调电路，电容C2的开和断由数字信号输出的控制信号mod控制。
[0023]解调电路的输出din和时钟提取电路的输出CLK连接到二分频电路。din为二分频的使能信号，din输出为低电平信号，二分频电路模块有效；din输出为高电平信号，二分频电路模块没有效，后续的电路都没有进入工作状态。
[0024]结合如图2中所示的电路中各信号变化，二分频电路的输出CLK的二分频信号CLK2，CLK2接到pluck产生电路模块的输入端。pluck产生电路包括时钟延时电路，其由3个反相器串联，在第一个反相器和第二个反相器后面分别接上滤波电容，第三个反相器后端和二分频电路接入一个与非门。CLK2每个周期信号经过时钟延时电路与CLK2接到与非门输入后，产生一个10ns延时脉冲Clkpuse。
[0025]Clkpuse的负脉冲打开有3个pmos管并联连接而成的模拟开关ΜΡ0，三个并联pmos管的源极接储电电容高压端hv，漏极接天线端SI。
[0026]上述的电路组成了本发明用于无源射频卡的频率调制返回电路的整体的电路结构。延时脉冲Clkpuse打开MPO，通过MPO从储电电容中提取电压对天线回路充电，提供处理和发送数据所需的稳定功耗。
[0027]无源射频卡返回信号的频率由芯片外部的线圈(天线)和内部电容决定。在匹配线圈后，通过控制开关的开启，决定电容C2是否接人芯片输入端，从而改变信号返回频率。当控制信号MOD = O的时候C2不起作用，返回的频率是134.2k ;当控制信号MOD = I的时候C2加入谐振，返回的频率是125kHz。对应的，时钟电路模块提取的CLK改变，后续电路所产生的脉冲电压的频率也同时改变。
[0028]本电路可以很好的解决在读卡器断载波之后，芯片能够为自身提供接收和发送数据所需的功耗，而且性能很稳定。
[0029]以上描述只是本发明的【具体实施方式】，在不脱离本发明电路的原理的情况下，本领域的其他技术人员仍可能在本基于发明的电路的基本原理上所做出许多变形或改进，都应纳入本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种用于无源射频卡的频率调制返回电路，用于无源射频卡在读卡器断开载波后对天线回路返回与信号相匹配的脉冲电压以补充功耗，其特征在于，包括: 储电电容，其用于存储由天线回路接收读卡器发送载波后所产生的电压，并通过一模拟开关与天线回路连接，在所述模拟开关打开后对天线回路充电； 时钟电路模块，其从无源射频卡的天线两端提取时钟信号； 二分频电路模块，其接收所述时钟信号并输出时钟信号的二分频信号； 脉冲产生电路模块，其接收所述二分频信号，并沿着二分频信号的峰值产生用以打开所述模拟开关的延时脉冲。
2.如权利要求1所述的用于无源射频卡的频率调制返回电路，其特征在于，所述的模拟开关由3个pmos管并联组成，所述pmos管的栅极连接所述脉冲产生电路模块，所述pmos管的源极连接所述储电电容，所述pmos管的漏极连接无源射频卡的天线的一端。
3.如权利要求1所述的用于无源射频卡的频率调制返回电路，其特征在于，所述储电电容为220nF电容。
4.如权利要求1所述的用于无源射频卡的频率调制返回电路，其特征在于，所述脉冲产生电路模块包括时钟延时电路模块，其输出后端与所述二分频信号接入一个与非门，构成脉冲产生电路模块； 所述二分频信号的每个周期信号经时钟延时电路模块和与非门后产生延时脉冲。
5.如权利要求4所述的用于无源射频卡的频率调制返回电路，其特征在于，所述时钟延时电路模块由3个反相器串联构成，在第一个反相器和第二个反相器后面分别接上滤波电容。
6.如权利要求1所述的用于无源射频卡的频率调制返回电路，其特征在于，还包括解调电路模块，其并联与天线的两端，并连接所述二分频电路模块，对二分频电路模块使能信号; 当读卡器发送载波时，所述二分频电路模块输出使能信号为高电平信号，二分频电路模块无动作，后续的电路不进入工作状态；当载波停止时，所述使能信号为低电平信号，二分频电路模块有效，输出所述二分频信号。
7.如权利要求1所述的用于无源射频卡的频率调制返回电路，其特征在于，所述的天线回路包括天线，以及和天线并联的第一谐振电容和第二谐振电容，所述第二谐振电容的前端接有由无源射频卡的数据电路控制的开关； 当数据电路输出控制信号为O时，所述第二谐振电容不起作用，信号返回频率是.134.2kHz ;当数据电路输出控制信号为I时，所述候第二谐振电容加入谐振，信号返回频率是 125kHz。
【专利摘要】本发明是一种用于无源射频卡的频率调制返回电路，属于射频电路技术领域。电路用于无源射频卡在读卡器断开载波后对天线回路返回电压以补充功耗，其包括用于存储电压的储电电容，储电电容通过模拟开关与天线回路连接，在模拟开关打开后对天线回路充电；电路还集成时钟电路模块、二分频电路模块、脉冲产生电路模块，时钟电路模块从天线两端提取时钟信号，二分频电路模块接收时钟信号并输出二分频信号，脉冲产生电路模块接收二分频信号，产生用以打开所述模拟开关的延时脉冲。此频率调制返回电路提供维持天线信号发送所需功耗，克服传统电子标签在读卡器断载波之后芯片性能不稳定的缺点，使无源射频卡稳定工作。
【IPC分类】G06K19-077
【公开号】CN104573794
【申请号】CN201410813843
【发明人】刘敬术, 潘明尤, 李盛龙, 廖强
【申请人】北海市蕴芯电子科技有限公司
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月23日