一种正交负反馈实现载波消除的nfc接收的制造方法
【专利摘要】本发明属于通信【技术领域】，具体为一种正交负反馈实现载波消除的NFC接收机。本发明包括I/Q两路的下混频器，低通滤波器，积分器和上混频器；下混频器用于将输入信号进行向下的频率搬移，将强载波信号转换为直流信号；低通滤波器用于将下混频后的上边带信号滤除，得到基带信号；积分器实现仅仅对下混频后的直流信号的放大，从而实现仅仅对于载波信号的负反馈；上混频器将积分器放大后的直流信号频率搬移到载波频率处，实现与源信号的相减，完成载波的消除。本发明可以有效解决传统NFC通信过程中载波强度过大，进而影响接收机灵敏度的问题。
【专利说明】一种正交负反馈实现载波消除的NFC接收机
【技术领域】
[0001] 本发明属于通信【技术领域】，具体涉及一种利用正交负反馈实现载波消除的NFC接 收机。
【背景技术】
[0002] NFC (Near Field Communication)技术是一种工作频率为 13. 56MHz，通信距离 一般在10厘米以内的进场无线通信技术，更具体的说，它是一种可以提供移动设备，消费 类电子产品，个人电脑和智能控件设备间进行近距离的非接触式识别和互联的无线通信标 准。NFC接收机的工作模式可以简化为两种，一种是作为Target的接收机和在active模式 作为Initiator的接收机，此种情况下，接收到的信号均是由对方自身能量供给产生的，因 此信号强度较大；另一种是在passive模式下，作为Initiator的接收机接收来自Target 的信号，此种情况下，接收到的信号是由Target依靠 Initiator能量供给通过负载调制产 生的，因而信号较弱。显然，作为passive模式下的接收机对于灵敏度有更高的要求，对于 它的研究也是NFC技术中的重点与难点。
[0003] 图1是一个现有的NFC接收机，此NFC接收机通过一个耦合电容连接到天线，从而 获取能量，接收机通过电阻分压网络获取天线上的信号。之所以要用电阻分压连接到天线 的原因是因为发射机信号经过功率放大后输出，然后通过匹配网络连接到天线，由于匹配 网络阻抗变换的作用，此时天线上的载波信号一般在几十至一百伏特。如此大的电压早已 经超出了芯片的安全工作电压范围，因此接收信号必须经过电阻分压后才能连接到接收机 的输入端。
[0004] 虽然输入电压满足了芯片的安全工作的要求，但是问题出现了，由于电阻分压网 络其实是一个衰减网络，其并没有频率选择性，所以当其对天线载波进行衰减的同时，信号 也相应被衰减了相同的倍数。可以假设接收机的灵敏度为-80dBm，分压网络衰减40dB以保 证最强射频磁场下，输入电压维持在安全电压范围内，那么该接收机能检测到天线上的最 小信号就只有_40dBm。如果衰减网络衰减20dBm，那能检测到的最小信号就是-60dBm，若不 进行衰减，那就是-80dBm。显然，接收机灵敏度的瓶颈就被分压网络所限制。由于对载波的 衰减是必须的，而对信号最好是不要衰减，那能不能设计一个具有频率选择性的衰减网络， 只对载波进行衰减而不影响信号呢？加入陷波滤波器是一种解决方案，图2是加入陷波滤 波器的NFC接收机，但是芯片外置器件的成本似乎是不能接受的，如果把陷波滤波器做到 芯片内部，但是中心频率为13. 56MHz的陷波滤波器需要的电感在uH级别，片上集成几乎不 可能实现。因此，怎样在芯片内部实现一个具有频率选择性的衰减网络成为提高接收机灵 敏度的关键。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种可以在芯片内部通过具有频率选择性衰减，实现对载 波的衰减而对信号不进行衰减的NFC接收机。。
[0006] 本发明采用正交负反馈的方式来实现对进入NFC接收机的载波信号的消除，从而 提供一种正交负反馈实现载波消除的NFC接收机，其结构由I/Q两路正交信号的环路构成， 具体包括两路下混频器，两路积分器，两路低通滤波器以及两路上混频器；其连接关系为： 天线与两路下混频器输入端相连，两路下混频器的输出端分别与两路积分器的输入端相 连，同时还与后面的两路低通滤波器的输入端相连，两路积分器的输出端与两路上混频器 的输入端相连，两路上混频器的输出再反馈到系统的输入端进行相减，从而构成一个闭合 的环路；其中： 所述的两路下混频器用于将输入信号进行向下的频率搬移，因为输入的信号的载波频 率是13. 56MHz，通过与13. 56MHz的本振进行下混频，可以将载波信号搬移到直流处，这时 直流信号的大小就反应了输入载波信号的大小。
[0007] 所述的两路低通滤波器用于对下混频之后的上半边带的信号进行滤波，同时对基 带信号进行放大，从而得到有用的基带信号。
[0008] 所述的两路积分器用于放大直流信号，而衰减别的信号，因为系统所要反馈回去 的信号仅仅是载波信号部分，而不希望将有用信号也反馈到输入，经过下混频器之后的信 号既有载波信号部分，还有最重要的基带信号，积分器只对代表载波信号强弱的直流信号 进行放大，对于基带信号部分则进行衰减，从而实现仅仅对载波信号进行反馈的选频作用。 [0009] 所述的两路上混频器用于将积分器放大后的直流信号进行上混频，将直流信号变 频到13. 56MHz，再将其输出与输入的信号进行相减，从而实现仅仅对于载波信号的衰减。 [0010] 本发明提出了一种新的方法在芯片内部实现一个具有频率选择性的衰减网络，从 而提高传统NFC接收机的灵敏度；另外，本发明可以实现片上集成，大大降低实现载波消除 的成本；同时载波衰减幅度可以受环路增益的控制，从而实现可控的载波衰减。
【专利附图】
【附图说明】
[0011] 图1、现有的NFC接收机结构。
[0012] 图2、增加陷波滤波器的NFC接收机。
[0013] 图3、接收机负反馈架构框图。
[0014] 图4、本发明的正交负反馈实现载波消除的接收机框图。
[0015] 图5、基于ADS的系统仿真模型。
[0016] 图6、ADS仿真中输入求和节点在反馈回路断开时的电压值。
[0017] 图7、ADS仿真中输入求和节点在反馈回路闭合时的电压值。
[0018] 图8、ADS仿真中输入求和节点在反馈回路断开时的功率值。
[0019] 图9、ADS仿真中输入求和节点在反馈回路闭合时的功率值。
【具体实施方式】
[0020] 下面将结合本申请实例中的附图，对本发明技术方案进行进一步的描述。所述的 附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的 前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。另外，所描述的实施例也仅仅是本申请的一 部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做 出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0021] 本发明提供一种用于NFC接收机中载波消除的技术。本技术可以实现对于输入 NFC接收机的信号进行具有频率选择性的衰减，从而提高整个接收机的灵敏度，并且此结构 可以实现芯片上集成，从而极大的降低了成本，下面做详细的说明。
[0022] 参见图3,示出了接收机负反馈架构框图，其中包括下混频器，低通滤波器，上混频 器，它们之间的连接关系如图3所示。下面对这个系统进行具体的分析： 假定输入系统的信号\可以表不为：
【权利要求】
1. 一种正交负反馈实现载波消除的NFC接收机，其特征在于由I/Q两路正交信号的环 路构成，具体包括两路下混频器、两路积分器、两路低通滤波器以及两路上混频器；其连接 关系为：天线与两路下混频器输入端相连，两路下混频器的输出端分别与两路积分器的输 入端相连，同时还与后面的两路低通滤波器的输入端相连，两路积分器的输出端与两路上 混频器的输入端相连，两路上混频器的输出再反馈到系统的输入端进行相减，从而构成一 个闭合的环路；其中： 所述的两路下混频器用于将输入信号进行向下的频率搬移，将载波信号搬移到直流 处，这时直流信号的大小反应了输入载波信号的大小； 所述的两路低通滤波器用于对下混频之后的上半边带的信号进行滤波，同时对基带信 号进行放大，从而得到有用的基带信号； 所述的两路积分器用于放大代表载波信号强弱的直流信号，衰减基带信号，从而实现 仅仅对载波信号进行反馈的选频作用； 所述的两路上混频器用于将积分器放大后的直流信号进行上混频，将直流信号变频到 13. 56MHz，再将其输出与输入的信号进行相减，从而实现仅仅对于载波信号的衰减。
【文档编号】H04B5/02GK104092472SQ201410331810
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年7月13日 优先权日:2014年7月13日
【发明者】张龙祥, 许瀚天, 代应波, 闵昊 申请人:复旦大学