专利名称：Mos组开关单元及包含其的天线发射电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种开关单元，尤其涉及一种应用在EAS天线发射电路中的 M0S组开关单元。
背景技术：
传统脉冲发射式声磁EAS系统常常需要发射电路产生并向天线组的每个独立 天线发射一组高压的脉冲序列。如图1所示，图1中上方信号是发射信号，下方信 号是标签信号。当有携带标签的商品通过监测区域的时候，标签的谐振装置就会被 脉冲形式的发射磁场激活，并且谐振产生一个相同频率的和发射脉冲相对应的标签 谐振信号的脉冲序列，标签的谐振信号通常在发射脉冲结束后拖出一个衰减的尾巴 l(指数衰减的形式)。接收电路要在每个发射脉冲结束的相邻时间的接收窗口 2接 收这个衰减的尾巴1并进行放大，从而确认是否有标签的衰减的尾巴信号的存在。
图1所示的情况是一种理想状态，实际情况如图2所示。图2中上方信号是 发射信号，下方信号是标签信号。发射机在天线上的高压大能量脉冲不能马上在时 刻tl这个脉冲结束点衰减，也有一个衰减的尾巴3，会和标签信号衰减的尾巴1 重叠并且频率一致。要接收的EAS标签衰减尾巴1是很微弱的小信号，因而接收窗 口2如果在时刻tl打开，不避开发射脉冲的尾巴3，则收到的标签尾巴信号l就 会全部淹没在发射的衰减信号中。然而，在时刻t2打开的接收窗口2如果避开发 射信号的尾巴太远(亦即延时时间At)，又会因为标签信号幅度太小(标签信号 幅度是随时间呈指数衰减速度)导致监测不到或者监测的灵敏度下降。
所以如何能让接收窗口尽早的打开(亦即减小延时时间M),从而收到尽可 能还未衰减的大幅度标签信号对系统性能十分重要。所以这也等效于如何让发射机 在时刻tl关断后，天线上的能量衰减越快越好，尾巴3越短越好。
通常传统的EAS系统是通过双向可控硅来开通和关断天线， 一个目的是通过 多个开关来控制不同天线通道，另一个目的是通过开关隔断发射线圈的残留电压，
让其尽快的衰减掉，从而能够更早打开接收窗口。但是用可控硅做开关有如下几 点不足(1)可控硅由于开启电压问题而有很大的开关角，从而造成交流信号波 形失真，谐波噪声大；(2)可控硅电阻小，在发射脉冲关断后，残余噪声在较小 的关断电阻上影响很大。
M0S场效应管器件虽然没有可控硅的开关角问题，而且关断电阻也比可控硅大 一个数量级，但是由于MOS场效应管通常只能控制单边信号，要么是开通正信号，
要么是开通负信号，所以也不能用于EAS发射电路的交流AC信号的开关。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种M0S组开关单元，可作为高压交流双向开关 使用。
本实用新型的另一目的在于提供一种包含M0S组开关单元的天线发射电路， 拥有更大的关断电阻，能隔离天线的残余信号并然天线的残余信号衰减的更快， 能让接收窗口电路更早的打开而不受到天线残余衰减信号的影响。
本实用新型的技术方案为本实用新型提出了一种MOS组开关单元，包括
由两个MOS管串联形成的MOS组，
开关控制模块，同时连接并控制该两个MOS管，开通或关断该两个MOS管 接收到的发射信号，产生一个脉沖序列以形成指定脉冲长度的高能量发射脉冲。
上述的MOS组开关单元，其中，该两个MOS管的源极接地，栅极作为该 MOS组的控制极，该两个MOS管的漏极的其中之一作为电子开关的输入端，其中 另一作为电子开关的输出端。
上述的MOS组开关单元，其中，该开关控制模块是光耦，该光耦设有信号控 制输入端和控制输出脚，该MOS组的控制极连接该光耦的控制输出脚，外部信号 透过该信号控制输入端，通过控制该光耦开通和截止从而打开或关闭该MOS组。
上述的MOS组开关单元，其中，该光耦包括
发光二极管， 一端作为该信号控制输入端；
三极管，其发射极接地，集电极作为该光耦的控制输出脚，基极连接一电源， 该集电极通过一电阻与该电源连接。
本实用新型还公开了一种包含MOS组开关单元的天线发射电路，其中包括
至少一个发射天线； 功放电路，输出一发射信号； 控制电路，输出至少一个控制信号；
至少一个MOS组开关单元，连接该功放电路到该开关单元对应的一个或者多 个发射天线，开通和关断该功放电路的发射信号，该MOS组开关单元进一步包括: 由两个MOS管串联形成的MOS组，该MOS管的寄生电容和该发射天 线的线圈在发射脉冲结束后谐振产生远离标签和系统工作频率的高频残余电压；
开关控制模块，同时连接并控制该两个MOS管，在该控制电路的控制信 号下，开通或关断该两个MOS管接收到的发射信号，产生一个脉冲序列以形成指 定脉冲长度的高能量发射脉冲.
上述的包含MOS组开关单元的天线发射电路，其中，该两个MOS管的源极 接地，栅极作为该MOS组的控制极，该两个MOS管的漏极其中之一作为电子开 关的输入端,其中另一作为电子开关的输出端。
上述的包含MOS组开关单元的天线发射电路，其中，该开关控制模块是光耦， 该光耦设有信号控制输入端和控制输出脚，该MOS组的控制极连接该光耦的控制 输出脚，外部信号透过该信号控制输入端，通过控制该光耦开通和截止打开或关闭 该MOS组。
上述的包含MOS组开关单元的天线发射电路，其中，该光耦包括 发光二极管， 一端作为该信号控制输入端；
三极管，其发射极接地，集电极作为该光耦的控制输出脚，基极连接一电源， 该集电极通过一 电阻与该电源连接。
上述的包含MOS组开关单元的天线发射电路，其中，该发射天线是8字天线 或O字天线。
本实用新型对比现有技术，有如下的有益效果
1. 本实用新型通过将两个MOS管器件串联组成，可以承受高压，适应EAS天线上 所需要的数千伏电压的情况，可以作为高压交流双向开关使用。
2. 同时，M0S管关断电阻比可控硅大很多，这样发射脉冲关断后，残余的噪声在 较大的关断电阻上体现出尾巴幅度小、衰减快，所以接收窗口可以更早打开， 从而接收到更大的58KHz标签部分信号(接收窗口开得越早，58KHz标签信号
衰减的程度就越小，信号幅度也越大)，系统的灵敏度和检测距离都有提高。
3.此外，本实用新型利用M0S管的寄生电容和天线谐振产生一个远离58KHz (EAS 系统中标签部分的工作频率)的高频残余电压谐振频率(lMHz 2MHz)，然后 自然衰减。由于MOS组开关单元残余衰减的尾巴信号的频率不被在系统工作频 率58KHz上，从而减小了发射脉冲关断后接收窗口收到的58KHz同频的标签信 号的噪声干扰，可以在后续的接收电路中很容易的被滤波电路过滤掉，系统的 灵敏度和检测距离都大大得以提高。
图1是EAS声磁系统在理想状态下的原理示意图。
图2是传统的EAS声磁系统的原理示意图。
图3是本实用新型的MOS组开关单元的实施例的电路图。
图4是本实用新型的包含M0S组开关单元的天线发射电路的框图。
图5是本实用新型的MOS组开关单元关断后的残余电压衰减情况示意图。
图6是本实用新型的信号示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步的描述。 图3示出了本实用新型的M0S组开关单元的实施例的电路结构。请参见图 3，在单个MOS组开关单元中，M0S管Q8、 Q9串联形成M0S组，它们的源极相 连后接地GND，栅极连接在一起以作为MOS组的控制极，MOS管Q8的漏极作为 电子开关的输入端，MOS管Q9的漏极作为电子开关的输出端。这两个MOS管 Q8、 Q9的串联，使其可以承受高电压，该MOS组可作为高压交流双向开关来使 用。M0S管Q8的漏极(亦即电子开关的输入端)接收信号(例如发射天线的发 射信号)，开关控制模块(未图示)同时连接并控制这两个M0S管Q8、 Q9，通 过对该天线发射信号的开通和关断以产生一个脉冲序列，形成指定脉冲长度的 高能量发射脉冲，并且形成一个时间序列。在本实施例中，开关控制模块可以 是光耦U131，光耦U131由发光二极管10和三极管20构成，发光二极管10的 一端用作光耦U131的信号控制输入端Ctr-Oa。三极管20的发射极和MOS管的
源极相连，即接地GND，三极管20的集电极作为光耦U131的控制输出脚5， 三极管20的基极连接一电源(14V)，集电极通过电阻R262连接该电源。MOS 管Q8、 Q9的栅极(即MOS组的控制极)连接到三极管20的集电极(即光耦U131 的控制引脚5)。
光耦U131在信号控制输入端Ctr-Oa输入高电平时，发光二极管IO发光， 左边的三极管20打开，三极管的发射极引脚4和集电极引脚5导通，使得MOS 管的栅极和源极都是地电平GND，这样MOS管的栅极和源极之间的电压Vgs = 0V，因此M0S管Q8、 Q9关闭。
相反，光耦U131在信号控制输入端Ctr-Oa输入低电平时，三极管20截 止，集电极引脚5被14V的电源拉高，由于M0S管Q8、 Q9的源极仍是地电平 GND，使得MOS管Q8、 Q9的栅极和源极之间存在电压差Vgs=14V，从而打开 M0S管Q8、 Q9。
M0S管Q8、 Q9以这样的方式串联连接，可以使得交流过零信号通过MOS组 开关，而传统的MOS管单个作为开关管只能通过单边信号，即正信号或者负信 号。
应理解，上述的光耦U131仅是开关控制模块的一个示例，只要是起到同 样作用的器件或电路，均可作为开关控制模块。
图4示出了采用上述实施例的M0S组开关单元的天线发射电路。请参见图 4，在天线发射电路中，功放电路30输出发射天线信号，分别由第一个MOS组 开关单元50、第二个MOS组开关单元51所接收。控制电路40产生两个控制信 号，分别输入至两个MOS组开关单元50、 51的信号控制端。这两个MOS组开 关单元50、 51的输出端各自连接发射天线线圈和谐振电容，其中与MOS组开 关单元50相连的天线线圈60和谐振电容70是O字天线，与MOS组开关单元 51相连的天线线圈61和谐振电容71是8字天线。
控制信号①用于对O字天线进行控制，控制信号②用于对8字天线进行控 制，如图6所示。图6所示的信号从上至下依次是0字发射天线控制信号、O 字发射天线信号、8字发射天线控制信号、8字发射天线信号。从图4和图6 中可以看出，通过控制信号①、②控制这两个MOS组开关单元50、 51来控制 相应的O字天线或8字天线，轮流切换来推动8字天线和O字天线交替工作，这样只需要一个发射电路就可以控制2个或以上的发射天线在各自的时间段工 作。这里的0字天线和8字天线协同共用一个功放电路30进行交替切换工作。
应理解，本实施例仅以2个M0S组开关单元作为示例，如有更多的MOS组 开关单元和发射天线，则以此类推，在此不再赘述。
MOS组开关单元的内部结构请参见图3，在单个MOS组幵关单元中，MOS管 Q8、 Q9串联形成MOS组，它们的源极相连后接地GND，栅极连接在一起以作为 M0S组的控制极，M0S管Q8的漏极作为电子开关的输入端，M0S管Q9的漏极作 为电子开关的输出端。这两个M0S管Q8、 Q9的串联，使其可以承受高电压， 该MOS组可作为高压交流双向开关来使用。MOS管Q8的漏极接收发射天线的发 射信号，开关控制模块(未图示)同时连接并控制这两个M0S管Q8、 Q9，通过 对该信号的幵通和关断以产生一个脉冲序列，形成指定脉冲长度的高能量发射 脉冲，并且形成一个时间序列。在本实施例中，开关控制模块是光耦U131，光 耦U131由发光二极管10和三极管20构成，发光二极管10的一端用作光耦U131 的信号控制输入端Ctr-Oa。三极管20的发射极和MOS管的源极相连，即接地 GND，三极管20的集电极作为光耦U131的控制输出脚5，三极管20的基极连 接一电源(14V)，集电极通过电阻R262连接该电源。MOS管Q8、 Q9的栅极(即 MOS组的控制极)连接到三极管20的集电极(即光耦U131的控制引脚5)。
光耦U131在信号控制输入端Ctr-Oa输入高电平时，发光二极管10发光， 左边的三极管20打开，三极管的发射极引脚4和集电极引脚5导通，使得MOS 管的栅极和源极都是地电平GND，这样MOS管的栅极和源极之间的电压Vgs = 0V，因此M0S管Q8、 Q9关闭。
相反，光耦U131在信号控制输入端Ctr-Oa输入低电平时，三极管20截 止，集电极引脚5被14V的电源拉高，由于M0S管Q8、 Q9的源极仍是地电平 GND，使得MOS管Q8、 Q9的栅极和源极之间存在电压差Vgs=14V，从而打开 M0S管Q8、 Q9。
M0S管Q8、 Q9以这样的方式串联连接，可以使得交流过零信号通过MOS组 开关，而传统的MOS管单个作为开关管只能通过单边信号，即正信号或者负信 号。
此外，MOS管Q8、 Q9的寄生电容和天线谐振产生一个远离58KHz (EAS系统
中标签部分的工作频率)的高频残余电压谐振频率(lMHz 2MHz)，然后自然衰减 (如图5所示)。由于M0S组开关单元Q8、 Q9残余衰减的尾巴信号的频率不被在 系统工作频率58KHz上，从而减小了发射脉冲关断后接收窗口收到的58KHz同频的 标签信号的噪声干扰，可以在后续的接收电路中很容易的被滤波电路过滤掉，系统 的灵敏度和检测距离都大大得以提高。
上述实施例是提供给本领域普通技术人员来实现或使用本实用新型的，本 领域普通技术人员可在不脱离本实用新型的发明思想的情况下，对上述实施例 做出种种修改或变化，因而本实用新型的保护范围并不被上述实施例所限，而 应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。
权利要求1、一种MOS组开关单元，其特征在于，包括由两个MOS管串联形成的MOS组，开关控制模块，同时连接并控制该两个MOS管，开通或关断该两个MOS管接收到的发射信号，产生一个脉冲序列以形成指定脉冲长度的高能量发射脉冲。
2、 根据权利要求1所述的MOS组开关单元，其特征在于，该两个MOS管 的源极接地，栅极作为该MOS组的控制极，该两个MOS管的漏极的其中之一作 为电子开关的输入端,其中另一作为电子开关的输出端。
3、 根据权利要求1所述的MOS组开关单元，其特征在于，该开关控制模块 是光耦，该光耦设有信号控制输入端和控制输出脚，该MOS组的控制极连接该光 耦的控制输出脚，外部信号透过该信号控制输入端，通过控制该光耦开通和截止从 而打开或关闭该MOS组。
4、 根据权利要求1 3中任一项所述的MOS组开关单元，其特征在于，该光 耦包括发光二极管， 一端作为该信号控制输入端；三极管，其发射极接地，集电极作为该光耦的控制输出脚，基极连接一电源， 该集电极通过一电阻与该电源连接。
5、 一种包含MOS组开关单元的天线发射电路，其特征在于，包括 至少一个发射天线；功放电路，输出一发射信号； 控制电路，输出至少一个控制信号；至少一个MOS组开关单元，连接该功放电路到该开关单元对应的一个或者多 个发射天线，开通和关断该功放电路的发射信号，该MOS组开关单元进一步包括: 由两个MOS管串联形成的MOS组，该MOS管的寄生电容和该发射天线的线圈在发射脉冲结束后谐振产生远离标签和系统工作频率的高频残余电压；开关控制模块，同时连接并控制该两个MOS管，在该控制电路的控制信 号下，开通或关断该两个MOS管接收到的发射信号，产生一个脉冲序列以形成指 定脉冲长度的高能量发射脉冲.
6、 根据权利要求5所述的包含MOS组开关单元的天线发射电路，其特征在 于，该两个MOS管的源极接地，栅极作为该MOS组的控制极，该两个MOS管的 漏极其中之一作为电子开关的输入端,其中另一作为电子开关的输出端。
7、 根据权利要求5所述的包含MOS组开关单元的天线发射电路，其特征在 于，该开关控制模块是光耦，该光耦设有信号控制输入端和控制输出脚，该MOS 组的控制极连接该光耦的控制输出脚，外部信号透过该信号控制输入端，通过控制 该光耦开通和截止打开或关闭该MOS组。
8、 根据权利要求5 7中任一项所述的包含MOS组开关单元的天线发射电路， 其特征在于，该光耦包括发光二极管， 一端作为该信号控制输入端；三极管，其发射极接地，集电极作为该光耦的控制输出脚，基极连接一电源， 该集电极通过一电阻与该电源连接。
9、 根据权利要求5所述的包含MOS组开关单元的天线发射电路，其特征在 于，该发射天线是8字天线或0字天线。
专利摘要本实用新型公开了一种MOS组开关单元，可作为高压交流双向开关使用，还公开了包含MOS组开关单元的天线发射电路，拥有更大的关断电阻，能隔离天线的残余信号并然天线的残余信号衰减的更快，能让接收窗口电路更早的打开而不受到天线残余衰减信号的影响。其技术方案为MOS组开关单元包括由两个MOS管串联形成的MOS组，开关控制模块，同时连接并控制该两个MOS管，开通或关断该两个MOS管接收到的发射信号，产生一个脉冲序列以形成指定脉冲长度的高能量发射脉冲。本实用新型应用于天线发射电路。
文档编号H04B1/40GK201178408SQ20072007462
公开日2009年1月7日 申请日期2007年9月13日 优先权日2007年9月13日
发明者杨晓晖, 邓春贤 申请人:上海维恩佳得数码科技有限公司