专利名称：一种低功耗的射频系统的制作方法
技术领域：
一种低功耗的射频系统
技术领域：
本实用新型涉及通信领域，特别涉及一种应用于功耗要求苛刻条件下的射频系 统。
背景技术：
手机卡应用目前已逐步进入既可以实现传统的通话、短信和上网等功能，同时又 可以实现手机间的智能组网、手机银行支付等功能相结合的智能卡时代。目前手机之间进 行智能组网和手机支付功能的智能卡技术主要采用Zigbee或Wi-Fi技术。但在增加手机 功能的同时，也面临着功耗增加的问题，对于智能卡手机供电而言，由于手机电池可供能耗 有限，因此如何使得所有工作模块的能耗降低至关重要。采用Zigbee技术作为短距离、小数据流量的智能网络功能应用，其最大的优点在 于模块工作功耗低，Zigbee模块的工作电流目前主流芯片多在IOmA到30mA之间。通常情 况下，手机智能卡的Zigbee模块处于工作状态的时间很短，为了进一步降低功耗，绝大多 数情况下Zigbee模块会长时间处于深度休眠状态，此时功耗多在10 μ A以下，有的甚至只 有0.8 μ Α。如此低的功耗可以满足智能手机卡的Zigbee网络功能功耗降到很低。但解决 如何使得手机智能卡的Zigbee模块在深度睡眠状态与工作状态之间进行转换和激活的问 题，就显得尤为重要。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题在于提供一种低功耗的射频系统，在常态下可以低 功耗待机，但不影响信号收发速度。本实用新型通过这样的技术方案解决上述的技术问题一种低功耗的射频系统，其包括主控芯片、射频模块、无线唤醒模块及低频天线； 其中无线唤醒模块与低频天线和射频模块连接，用于接收无线信号，并根据该无线信号发 送激活唤醒信号以激活射频模块和主控芯片工作。作为实用新型的进一步改进，无线唤醒模块接收的无线信号是工作频段位于12 Hz低频信号。作为实用新型的进一步改进，无线唤醒模块与射频模块采用分时工作方式。作为实用新型的进一步改进，无线唤醒模块接收到的125KHZ无线低频信号中包 含校验认证代码。作为实用新型的进一步改进，低频天线为低频感应线圈天线，厚度为0. 3mm,电感 值在400-1600 μ H之间。作为实用新型的进一步改进，射频系统可集成到尺寸大小为25mmX 15mmX0.8mm
智能卡中封装。作为实用新型的进一步改进，所述系统进一步包括SIM卡控制芯片、射频系统与 外部通信设备之间通信的接口、用于实现对通信功能与射频通信功能之间的状态转换的状态转换模块；主控芯片分别与状态转换模块和接口连接，状态转换模块可控制SIM卡控制 芯片直接连接接口，或者断开SIM卡控制芯片与接口的连接，使主控芯片控制SIM卡控制芯 片。作为实用新型的进一步改进，射频模块可采用工作频段为2. 4GHZ的Zigbee芯片。与现有技术相比较，本实用新型具有以下优点1、由于在常态下Zigbee功能模块和主控芯片均可处于待机状态，只预留无线唤 醒模块处于侦听状态，因此既可以确保整个射频系统处于极低的功耗状态下待机，同时又 可以确保射频系统能正常工作，而不会出现无激活机制，从而极大的节约系统功耗；2、本实用新型射频系统采用小型化设计，可集成到手机智能卡及其他设备中，使 用灵活简便，可广泛应用于手机支付、手机网络游戏、无线定位、物流管理、港口等领域中。
图1是本实用新型提供的低功耗的射频系统的基本结构示意图。图2是本实用新型中无线唤醒模块与Zigbee功能模块的线路原理图。图3是本实用新型低功耗的射频系统工作流程图。
具体实施方式
以下结合附图详细说明本实用新型的具体实施方式
。 请参阅图1，本实用新型提供一种低功耗的射频系统，包括SIM (Subscriber Identity Module)卡控制芯片10、状态转换模块12、主控芯片13、Zigbee功能模块14、无 线唤醒模块15、接口 16、低频天线17以及高频天线18。SIM卡控制芯片10通过状态转换模块12连接到接口 16。主控芯片13控制状态 转换模块12，并通过状态转换模块12与SIM卡控制芯片10通信，且同时与接口 16通信连 接。Zigbee功能模块14与主控芯片13连接，受主控芯片13控制，且同时与2. 4GHZ的高频 天线18连接。无线唤醒模块15与Zigbee功能模块14连接，且同时与低频天线17连接。接口 16是射频系统与外部通信设备(例如手机)之间的通信接口，其可选用 IS07816接口。主控芯片13用于侦听外部通信功能与Zigbee通信功能，并根据侦听结果控 制状态转换模块12状态转换。状态转换模块12用于实现对通信功能与Zigbee通信功能之间的状态转换，其有 两种工作状态，处于状态一时，可控制SIM卡控制芯片10直接通过接口 16与外部通信设备 进行数据通信；处于状态二时，可断开SIM卡控制芯片10与接口 16的连接，使主控芯片13 控制SIM卡控制芯片10。SIM卡控制芯片10与状态转换模块12连接，用于通过接口 16实现与外部通信设 备之间的数据通信功能。无线唤醒模块15可接收来自外部发射机的无线信号，并对该无线信号进行处理 和判断，判断该无线信号是否为符合通信要求的1251ΛΖ的唤醒信号，只有符合通信要求的 125khz的唤醒信号，无线唤醒模块15才会向Zigbee功能模块14发送激活唤醒信号。在本 实施例中，符合通信要求的1251ΛΖ的唤醒信号内包括了验证校验认证代码，通过验证校验 认证代码，有效减少了无线唤醒模块15的错误工作。此外，无线唤醒模块15可记录操作次数。无线唤醒模块15发送激活唤醒信号采用ASK调制，通信协议采用曼切斯特编码， 数据格式包括载波、前文、格式、数据、校验五个部分。本实用新型中Zigbee功能模块14的工作频段为2. 4GHz，通信协议为兼容IEEE 802. 15. 4的Zigbee网络协议。为避免高低频信号串扰，无线唤醒模块15与Zigbee功能模 块14采用分时工作方式，当无线唤醒模块15激活Zigbee功能模块14工作后，Zigbee功 能模块14关闭无线唤醒模块15工作，当Zigbee功能模块14工作结束后，再重新激活无线 唤醒模块15工作。在实际使用中，射频系统内部的结构排布需要考虑低频天线17对高频天线18的 信号干扰，即，低频天线17尽可能远离高频天线18，同时在高频天线18设计时，应计算并考 虑进低频天线17对高频信号的衰减和阻抗作用。低频天线17采用低频感应线圈，如果实用新型封装在智能卡内，则低频天线17 可采用在智能卡的正反两面多线圈缠绕方法，提高低频天线17的缠绕圈数，从而提高 天线灵敏度和小型化；此外，低频天线17可直接敷在PCB板上，厚度为0. 3mm,电感值在 400-1600 μ H 之间。请参阅图2，为无线唤醒模块15与Zigbee功能模块14的线路原理图。其中无 线唤醒模块15包括复位数据端CL_DAT、WAKE以及DIO三个数据端口，Zigbee功能模块也 包括两个I/O以及WAKE_UP三个数据端。其中，无线唤醒模块15的复位数据端CL_DAT与 Zigbee功能模块14的I/O端口相连，Zigbee功能模块14可以控制无线唤醒模块15的工 作状态；WAKE端与Zigbee功能模块14的WAKE_UP端相连，用于唤醒Zigbee功能模块14 ； 无线唤醒模块15的DIO数据端口与Zigbee功能模块14的I/O端口相连，用于与Zigbee 功能模块14的数据通信；Zigbee功能模块14与主控芯片13相连。首先无线唤醒模块15 激活Zigbee功能模块14工作后，再激活主控芯片13开始工作。请参阅图3，所述射频系统的具体工作流程如下步骤101、Zigbee功能模块14首先激活无线唤醒模块15处于侦听状态，侦听来自 发射机端的无线信号；步骤102、无线唤醒模块15处于侦听状态，此时，Zigbee功能模块14和主控芯片 13均处于待机状态；步骤103、无线唤醒模块15处于侦听状态时，实时判断是否收到来自发射机的无 线信号后，如果收到，则执行步骤104，如果没收到，就返回步骤102继续侦听；步骤104、无线唤醒模块15首先对该信号进行解调和解码后判断该信号是否为唤 醒信号；如果是，则执行步骤105、如果不是，则执行步骤102，继续侦听；步骤105、无线唤醒模块15向Zigbee功能模块14发出激活唤醒信号，通过其WAKE 端与Zigbee功能模块14的WAKE_UP端相连，唤醒Zigbee功能模块14 ；步骤106、Zigbee功能模块14收到激活唤醒信号后开始工作，首先判断激活唤醒 信号是否正确，即是否确实存在Zigbee功能工作请求，如果确实存在，则执行步骤107，如 果不存在，则执行步骤110;步骤107、Zigbee功能模块14激活主控芯片13开始工作并停止无线唤醒模块15 工作；[0040]步骤108、Zigbee功能模块14和主控芯片13完成Zigbee功能相关操作，例如刷 卡消费、在线支付等；步骤109、停止Zigbee功能模块14和主控芯片的Zigbee功能相关操作；步骤110、停止Zigbee功能模块14工作；步骤111、记录无线唤醒模块15操作次数，如果是从步骤106中判断不存在 Zigbee功能工作请求，则记录一次错误操作次数；如果是从步骤109中完成了 Zigbee功能 相关操作，则记录一次正确的操作次数；步骤112、Zigbee功能模块14复位无线唤醒模块15，继续返回步骤101开始下一 个工作循环。本实用新型提供的射频系统可用于智能手机卡或者其他对功耗要求苛刻的设备 中，在常态下Zigbee功能模块14和主控芯片13均处于待机状态，只有无线唤醒模块15处 于侦听状态，通过侦听信号来激活无线唤醒模块15，从而激活Zigbee功能模块14和主控芯 片13。由于所述射频系统常态下处于低功耗待机状态。无线唤醒模块15的侦听状态时的 功耗在2 μ A以内，响应灵敏度在100 μ VRMS,发送到Zigbee功能模块14的激活唤醒信号输 出时间根据需要0-350ms可调。在本实用新型的具体实施例中，射频系统的工作距离在0. ail至0. 5m之间，所述工 作距离可根据需要增大发射机端功率来提高；且本实用新型的射频系统采用微型化设计， 可集成到尺寸大小为25mmX 15mmX0. 8mm智能卡中封装。以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式，本实用新型的保护范围并不以上述实 施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本实用新型所揭示内容所作的等效修饰或变 化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。
权利要求1.一种低功耗的射频系统，其特征在于，包括主控芯片、射频模块、无线唤醒模块及低 频天线；其中无线唤醒模块与低频天线和射频模块连接，用于接收无线信号，并根据该无线 信号发送激活唤醒信号以激活射频模块和主控芯片工作。
2.根据权利要求1所述的低功耗的射频系统，其特征在于无线唤醒模块接收的无线 信号是工作频段位于125KHZ的无线低频信号。
3.根据权利要求1或2所述的低功耗的射频系统，其特征在于无线唤醒模块与射频 模块采用分时工作方式。
4.根据权利要求2所述的低功耗的射频系统，其特征在于无线唤醒模块接收到的 125KHZ无线低频信号中包含校验认证代码。
5.根据权利要求1所述的低功耗的射频系统，其特征在于低频天线为低频感应线圈 天线，厚度为0. 3mm,电感值在400-1600 μ H之间。
6.根据权利要求1所述的低功耗的射频系统，其特征在于射频系统可集成到尺寸大 小为25mmX15mmX0. 8mm智能卡中封装。
7.根据权利要求1所述的低功耗的射频系统，其特征在于所述系统进一步包括SIM 卡控制芯片、射频系统与外部通信设备之间通信的接口、用于实现对通信功能与射频通信 功能之间的状态转换的状态转换模块；主控芯片分别与状态转换模块和接口连接，状态转 换模块可控制SIM卡控制芯片直接连接接口或者断开SIM卡控制芯片与接口的连接，使主 控芯片控制SIM卡控制芯片。
8.根据权利要求1至7任一项所述的低功耗的射频系统，其特征在于射频模块可采 用工作频段为2. 4GHZ的Zigbee芯片。
专利摘要本实用新型提供一种低功耗的射频系统，涉及通信领域，其包括主控芯片、射频模块、无线唤醒模块及低频天线；其中无线唤醒模块与低频天线和射频模块连接，用于接收无线信号，并根据该无线信号发送激活唤醒信号以激活射频模块和主控芯片工作。由于常态下Zigbee功能模块和主控芯片均可处于待机状态，只预留无线唤醒模块处于侦听状态，因此既可以确保整个射频系统处于极低的功耗状态下待机，同时又可以确保射频系统能正常工作，而不会出现无激活机制，从而极大的节约系统功耗；本实用新型采用小型化设计，可集成到手机智能卡及其他设备中，使用灵活简便，可广泛应用于手机支付、手机网络游戏、无线定位、物流管理、港口等领域中。
文档编号H04W52/02GK201928441SQ20102054496
公开日2011年8月10日 申请日期2010年9月28日 优先权日2010年9月28日
发明者周福泉, 陆建刚 申请人:上海赞润微电子科技有限公司