RFID自干扰抵消电路的制作方法

rfid自干扰抵消电路
技术领域
[0001]
本公开涉及射频技术领域，尤其涉及一种rfid自干扰抵消电路，利用无源可变电容网络改变抵消信号的幅度和相位，并通过信号相加来抵消自干扰信号，从而实现高线性度、低功耗的目标。


背景技术：

[0002]
rfid(radio frequency identification，射频识别)系统通常由rfid读写器以及rfid电子标签组成。rfid系统可以通过对电子标签的识别来定位或身份识别等。而载波泄漏现象是指读写器发射的信号不可避免地会泄漏到接收通道中，对接收通道中有用的信号造成干扰，引起读写器接收通道信噪比下降和接收灵敏度下降。
[0003]
因此如何实现rfid读写器接收通道信噪比和接收灵敏度的提升是一个亟需解决的技术问题。


技术实现要素：

[0004]
(一)要解决的技术问题
[0005]
基于上述问题，本公开提供了一种rfid自干扰抵消电路，以缓解现有技术中rfid读写器接收通道信噪比下降和接收灵敏度下降等技术问题。
[0006]
(二)技术方案
[0007]
本公开提供一种rfid自干扰抵消电路，包括：无源多相滤波器单元，接收抵消信号，并将抵消信号处理为处于正交状态其幅度相同的四相输出信号；有源缓冲器单元，与所述无源多相滤波器单元相连，用于使所述四相输出信号输出阻抗一致，并补偿抵消信号经过无源多相滤波器单元产生的衰减，输出缓冲四相输出信号；可变电容网络单元，与所述有源缓冲器单元相连，用于对所述缓冲四相输出信号进行幅度和相位的控制，生成不同幅度的差分iq信号；以及矢量相加电路单元，与所述可变电容网络单元相连，用于使不同幅度的差分iq信号矢量相加，得到不同幅度和不同相位的抵消信号，进而叠加抵消输入的接收信号中的干扰信号，完成信号输出。
[0008]
根据本公开实施例，所述抵消信号为本振信号。
[0009]
根据本公开实施例，所述无源多相滤波器单元包括四组电阻电容阵列。
[0010]
根据本公开实施例，各电阻电容阵列中的电阻阻值相同，电容容值相同。
[0011]
根据本公开实施例，所述四相输出信号处于正交状态且幅度相同，相位分别为0
°
，90
°
，180
°
和270
°
。
[0012]
根据本公开实施例，所述有源缓冲器单元包括cmos放大器和反馈负载，用于使无源多相滤波器单元的输出阻抗保持一致，并补偿信号经过无源多相滤波器单元造成的损耗。
[0013]
根据本公开实施例，所述可变电容网络单元的包括至少两个容值相等的电容，每一个电容分别由三个开关管控制；所述开关管通过导通和关断实现两路正交信号有不同的
导通电容值，进而通过可变的电容值对所述缓冲四相输出信号进行幅度和相位的控制。
[0014]
根据本公开实施例，所述矢量相加电路单元由rlc谐振网络组成。
[0015]
根据本公开实施例，iq信号中的一路差分信号经过可变电容网络单的电容阵列之后的功率必须等于或大于接收信号的最大功率。
[0016]
根据本公开实施例，所述的rfid自干扰抵消电路，还包括自干扰抵消单元，与所述矢量相加电路单元和所述可变电容网络单元同时相连，通过检测输出信号中干扰信号的衰减情况进一步调整可变电容网络单元电容阵列的导通数量，实现最优的抵消结果。
[0017]
(三)有益效果
[0018]
从上述技术方案可以看出，本公开rfid自干扰抵消电路至少具有以下有益效果其中之一或其中一部分：
[0019]
(1)集成度高，有利于低成本应用；
[0020]
(2)电路结构简单，节约电路面积；
[0021]
(3)电容电感谐振网络为可选模块，这一部分可以直接替换成lna，即信号叠加后可直接与lna耦合；
[0022]
(4)节省功耗，该自干扰抵消电路除有源缓冲器和开关管为有源器件外，其余都为无源器件，且开关管的尺寸相对较小，有源缓冲器的结构也相对简单，整体功耗较低；随着使用工艺进步，功耗能够进一步地同步降低。
附图说明
[0023]
图1为本公开实施例的rfid自干扰抵消电路的组成结构示意图。
[0024]
图2为本公开实施例的rfid自干扰抵消电路的电路结构及工作原理示意图。
[0025]
图3为本公开实施例的无源多相滤波器单元的结构示意图。
[0026]
图4为本公开实施例的可变电容网络单元的结构示意图。
[0027]
图5为本公开实施例的矢量相加电路单元的结构示意图。
具体实施方式
[0028]
本公开提供了一种rfid自干扰抵消电路，通过使用无源电容阵列实现抵消信号的幅度和相位的控制，解决传统自干扰抵消电路利用有源器件带来的线性度变差的问题；将两路差分正交信号分别通过相同的电容阵列，利用开关控制电容通断数量来实现不同幅度的衰减。
[0029]
在实现本公开的过程中发明人发现，目前主流的自干扰信号抵消方法可分为两大类，一是利用天线的定向辐射、极化失配等及耦合器的相移与耦合特性完成自干扰信号抵消，因此可以有很低的功耗，主要实现方法有双天线抵消法、天线近场衰减法、平衡网络抵消法以及反射系数调节法等。但此方案成本过高，且占用面积过大，能实现的带宽也很窄。第二类是利用有源或无源器件构成的相位和幅度控制电路对自干扰信号进行抵消，而其中的抵消信号产生法在rfid系统中得到了广泛的应用。这种方法的中心思想是从发射端引出一路信号，通过衰减器与移相器来控制其幅度与相位，使其与泄露的发射信号叠加相消。抵消信号产生法相对来说结构比较简单，主要依赖衰减器与移相器的控制来实现干扰信号的消除。但此方案需要对衰减器和移向器进行分别设计，结构相对复杂，且有源器件过多，势
必会造成线性度下降、功耗增加。因此本申请通过用无源器件来实现移向和衰减的功能。
[0030]
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。
[0031]
在本公开实施例中，提供一种rfid自干扰抵消电路，结合图1和图2所示，所述rfid自干扰抵消电路，包括：
[0032]
无源多相滤波器单元，接收抵消信号，并将抵消信号处理为处于正交状态其幅度相同的四相输出信号；
[0033]
有源缓冲器单元，与所述无源多相滤波器单元相连，用于使所述四相输出信号输出阻抗一致，并补偿抵消信号经过无源多相滤波器单元产生的衰减，输出缓冲四相输出信号；
[0034]
可变电容网络单元，与所述有源缓冲器单元相连，用于对所述缓冲四相输出信号进行幅度和相位的控制，生成不同幅度的差分iq信号；
[0035]
矢量相加电路单元，与所述可变电容网络单元相连，用于使不同幅度的差分iq信号矢量相加，得到不同幅度和不同相位的抵消信号，进而与接收信号中的干扰信号叠加实现抵消，完成信号输出。
[0036]
在本公开实施例中，上述rfid自干扰抵消电路还包括自干扰抵消单元，与所述矢量相加电路单元和所述可变电容网络单元同时相连，通过检测输出信号中干扰信号的衰减情况进一步调整可变电容网络单元电容阵列的导通数量，实现最优的抵消结果。
[0037]
在本公开实施例中，所述抵消信号为本振信号；进入自干扰抵消电路后得到幅度与干扰信号相同，相位与干扰信号相差180
°
的抵消信号，通过信号相加电路完成干扰信号的抵消。
[0038]
在本公开实施例中，如图3所示，无源多相滤波器单元包括多组(图示为4组)电阻电容阵列组成，各阵列中的电阻值rp和电容值cp必须相同；输入为差分抵消信号，当满足ωrpcp＝1且电路工作在所预设频率处时，为了保证输出信号(四相输出信号)的幅度保持一致，四路输出的输出阻抗相同，最终输出处于正交状态其幅度相同的四相输出信号，相位分别为0
°
，90
°
，180
°
和270
°
。所述有源缓冲器单元包括cmos放大器和反馈负载组成，使多相滤波器的输出阻抗保持一致，并补偿信号经过无源多相滤波器单元造成的损耗。可以通过增加无源多相滤波器的阶数来增加工作带宽，但信号会产生更多的衰减，势必会增加所述有源缓冲器单元的功耗和cmos管的尺寸。
[0039]
在本公开实施例中，如图4所示，所述可变电容网络单元的主体结构包括至少两个容值相等的电容，每一个电容分别由三个开关管控制；所述可变电容网络单元通过可变电容对抵消信号(四相输出信号)进行幅度和相位的控制；所述开关管的栅极由与门和非门的逻辑组合连接，用高低电平进行开关管的通断从而进行幅度控制和极性控制。例如，若幅度控制和极性控制都为高电平，则m+导通，m-关断，信号为正极性；若幅度控制为高电平，极性控制为低电平，则m-导通，m+关断，信号为负极性；若幅度控制为低电平，则极性控制失效，m+和m-同时关断，此块电容阵列失效。但此种情况会导致电容阵列的整体等效阻抗不一致，mg的加入可以改善此问题。若幅度控制为高电平，则mg关断；若幅度控制为低电平，则mg导通。因此此电容阵列在任何可能的情况下都有且仅有一个管子导通，把mg的输出连接到输出共模点，整体的等效阻抗将保持一致。开关管通过导通和关断实现两路正交信号有不同
的导通电容值，从而实现不同的幅度控制。抵消信号经过可变电容网络单元后，产生两路差分iq信号，且两路差分信号的幅度经过不同的电容阵列之后被衰减成了不同的值。
[0040]
在本公开实施例中，如图5所示，所述矢量相加电路单元，由rlc谐振网络组成，可实现接收信号与抵消信号的叠加，并增加有用信号带宽，降低噪声；其把不同幅度的差分iq信号矢量相加，就能得到不同幅度和不同相位的抵消信号。再叠加带干扰的接收信号，即可完成干扰信号的抵消。由于载波泄露使接收信号带有功率很大的载波信号，有用信号会被淹没并使接收机饱和。为了实现各种情况下都能够有效抵消的结果，iq信号中的一路差分信号经过可变电容网络单的电容阵列之后的功率必须等于或大于接收信号的最大功率，但不可过大，否则会影响干扰信号的抵消效果。
[0041]
至此，已经结合附图对本公开实施例进行了详细描述。需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各元件和方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换。
[0042]
依据以上描述，本领域技术人员应当对本公开rfid自干扰抵消电路有了清楚的认识。
[0043]
综上所述，本公开提供了一种rfid自干扰抵消电路，其集成度高，有利于低成本应用。节约电路面积。除电感外，其余元件组成的电路结构相对简单，所占面积较小。而电容电感谐振网络为可选模块，这一部分可以直接替换成lna，即信号叠加后可直接与lna耦合。节省功耗，该自干扰抵消电路除有源缓冲器单元和开关管为有源器件外，其余都为无源器件，且开关管的尺寸相对较小，有源缓冲器单元的结构也相对简单，整体功耗较低。随着使用工艺进步，功耗同步降低。
[0044]
还需要说明的是，实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本公开的保护范围。贯穿附图，相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。在可能导致对本公开的理解造成混淆时，将省略常规结构或构造。
[0045]
并且图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例，而仅示意本公开实施例的内容。另外，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。
[0046]
再者，单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。
[0047]
说明书与权利要求中所使用的序数例如“第一”、“第二”、“第三”等的用词，以修饰相应的元件，其本身并不意味着该元件有任何的序数，也不代表某一元件与另一元件的顺序、或是制造方法上的顺序，该些序数的使用仅用来使具有某命名的一元件得以和另一具有相同命名的元件能做出清楚区分。
[0048]
此外，除非特别描述或必须依序发生的步骤，上述步骤的顺序并无限制于以上所列，且可根据所需设计而变化或重新安排。并且上述实施例可基于设计及可靠度的考虑，彼此混合搭配使用或与其他实施例混合搭配使用，即不同实施例中的技术特征可以自由组合形成更多的实施例。
[0049]
本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地
改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。并且，在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。
[0050]
以上所述的具体实施例，对本公开的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本公开的具体实施例而已，并不用于限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。