收发芯片和射频标签

本申请涉及电路控制，具体而言，涉及一种收发芯片和射频标签。

背景技术：

1、对于事件驱动的物联网应用，如远程控制和牲畜监测，能够远距离通信的超低功耗有源射频标签具有应用价值，因为它能够延长电池寿命且节省维护成本。

2、目前，对于超低功耗有源射频标签的接收机，由包络检测器(envelope detector,ed)构成，然而，由包络检测器构成的接收机需要额外片外的匹配网络提供射频增益，这会限制接收机的使用频段以及增加接收机面积和制造成本，并且，对于发射机而言，如果直接将包络检测器与压控振荡器-功率放大器(voltage-controlled oscillator poweramplifier，vco-pa)相连接，包络检测器的输入电容在vco-pa的lc谐振腔中引入了大的固定电容，从而损害了谐振腔的品质因子，影响有源射频的发射效率。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请实施例提供了一种收发芯片和射频标签，以解决由包络检测器构成的接收机需要额外片外的匹配网络提供射频增益，限制接收机的使用频段以及增加接收机面积和制造成本，以及在压控振荡器-功率放大器的谐振腔中引入大的固定电容，损耗谐振腔的品质因子，影响有源射频的发射效率的问题。

2、第一方面，本申请实施例提供了一种收发芯片，包括：天线接口、接收数据接口、发射数据接口、射频收发单元、基带单元；其中，所述射频收发单元包括：切换开关、接收机以及发射机；

3、其中，所述天线接口用于连接射频天线，所述切换开关的一端连接所述天线接口，所述切换开关的另一端连接所述接收机的输入端，所述接收机的输出端连接所述基带单元的输入端，所述基带单元的输出端连接所述接收数据接口；

4、所述接收数据接口和所述发射数据接口用于连接处理单元，所述发射数据接口连接所述发射机的输入端，所述发射机的输出端连接所述天线接口。

5、在一可选的实施方式中，所述发射机包括：可调电容和振荡功率放大器；所述振荡功率放大器的输入端为所述发射机的输入端，所述振荡功率放大器的两个第一输出端之间连接有所述可调电容，所述振荡功率放大器的两个第一输出端还连接所述天线接口。

6、在一可选的实施方式中，所述收发芯片还包括：频率校准单元、控制接口、时钟接口、第一振荡器，其中，所述控制接口用于接收输入的预设标准电容控制字，所述第一振荡器通过所述时钟接口连接振荡晶体，所述频率校准单元的输入端连接所述发射机的第二输出端，所述频率校准单元的输出端连接所述可调电容的控制端。

7、在一可选的实施方式中，所述频率校准单元包括：分频器、校准逻辑模块、寄存器，所述发射机的第二输出端通过所述分频器连接所述校准逻辑模块的第一输入端，所述控制接口和所述第一振荡器分别连接所述校准逻辑模块的第二输入端和第三输入端，所述校准逻辑模块的输出端通过所述寄存器连接所述可调电容的控制端。

8、在一可选的实施方式中，所述切换开关包括：第一开关单元和第二开关单元，所述第一开关单元的一端连接所述天线接口，所述第一开关单元的另一端连接所述接收机的输入端，所述第二开关单元的一端连接所述天线接口，所述第二开关单元的另一端连接所述接收机的输入端。

9、在一可选的实施方式中，所述收发芯片还包括：接收使能接口，所述第一开关单元包括：第一开关管和第二开关管，所述第二开关单元包括：第三开关管和第四开关管；所述第一开关管的控制端、所述第二开关管的控制端、所述第三开关管和所述第四开关管的控制端均连接所述接收使能接口，所述接收使能接口用于接收输入的使能信号；

10、所述第一开关管和所述第三开关管的输入端连接所述天线接口，所述第一开关管的输出端连接所述第二开关管的输入端，所述第三开关管的输出端连接所述第四开关管的输入端，所述第二开关管的输入端和所述第四开关管的输入端均连接所述接收机的输入端，所述第二开关管的输出端和所述第四开关管的输出端均接地。

11、在一可选的实施方式中，所述可调电容包括：第一开关电容阵列和第二开关电容阵列，所述第一开关电容阵列包括：并联连接的多个第一开关电容，所述第二开关电容阵列包括：并联连接的多个第二开关电容；

12、所述多个第一开关电容的一端和所述多个第二开关电容的一端连接，所述多个第一开关电容的另一端和所述多个第二开关电容的另一端连接，所述多个第一开关电容和所述多个第二开关电容设置在所述振荡功率放大器的两个第一输出端之间，所述多个第一开关电容的控制端和所述多个第二开关电容的控制端均连接所述频率校准单元的输出端。

13、在一可选的实施方式中，每个开关电容包括：第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五开关管以及第六开关管，所述第一电容的一端和所述第五开关管的输入端连接，所述第二电容的一端和所述第六开关管的输入端连接，所述第一电容的一端还和所述第三电容的一端连接，所述第二电容的一端还和所述第四电容的一端连接；

14、所述第三电容的另一端和所述第四电容的另一端分别连接所述振荡功率放大器的两个第一输出端，所述第五开关管的输出端和所述第六开关管的输出端均接地，所述第五开关管的控制端和所述第六开关管的控制端均和所述频率校准单元的输出端连接。

15、在一可选的实施方式中，所述基带单元包括：信号放大器、比较器、自动失调电压控制逻辑单元以及第二振荡器，所述信号放大器的输入端连接所述接收机的输出端，所述信号放大器的输出端连接所述比较器的第一输入端，所述比较器的第二输入端接地，所述比较器的输出端连接所述接收数据接口；

16、所述比较器的输出端和控制端之间连接有所述自动失调电压控制逻辑单元，所述比较器的时钟输入端和所述自动失调电压控制逻辑单元的时钟输入端均和所述第二振荡器连接。

17、第二方面，本申请实施例还提供了一种射频标签，包括：处理单元、射频天线以及第一方面任一所述的收发芯片。

18、本申请提供了一种收发芯片和射频标签，其中，收发芯片包括：天线接口、接收数据接口、发射数据接口、射频收发单元、基带单元；其中，射频收发单元包括：切换开关、接收机以及发射机，其中，天线接口用于连接射频天线，切换开关的一端连接天线接口，切换开关的另一端连接接收机的输入端，接收机的输出端连接基带单元的输入端，基带单元的输出端连接接收数据接口，接收数据接口和发射数据接口用于连接处理单元，发射数据接口连接发射机的输入端，发射机的输出端连接天线接口。通过与射频天线联合设计的接收机、发射机和切换开关，从而不需要额外的片外匹配网络也能为接收机提供射频增益，并且通过引入切换开关可将接收机的输入电容与发射机隔离，以提高发射机的发射效率。

19、为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

技术特征：

1.一种收发芯片，其特征在于，包括：天线接口、接收数据接口、发射数据接口、射频收发单元、基带单元；其中，所述射频收发单元包括：切换开关、接收机以及发射机；

2.根据权利要求1所述的收发芯片，其特征在于，所述发射机包括：可调电容和振荡功率放大器；所述振荡功率放大器的输入端为所述发射机的输入端，所述振荡功率放大器的两个第一输出端之间连接有所述可调电容，所述振荡功率放大器的两个第一输出端还连接所述天线接口。

3.根据权利要求2所述的收发芯片，其特征在于，所述收发芯片还包括：频率校准单元、控制接口、时钟接口、第一振荡器，其中，所述控制接口用于接收输入的预设标准电容控制字，所述第一振荡器通过所述时钟接口连接振荡晶体，所述频率校准单元的输入端连接所述发射机的第二输出端，所述频率校准单元的输出端连接所述可调电容的控制端。

4.根据权利要求3所述的收发芯片，其特征在于，所述频率校准单元包括：分频器、校准逻辑模块、寄存器，所述发射机的第二输出端通过所述分频器连接所述校准逻辑模块的第一输入端，所述控制接口和所述第一振荡器分别连接所述校准逻辑模块的第二输入端和第三输入端，所述校准逻辑模块的输出端通过所述寄存器连接所述可调电容的控制端。

5.根据权利要求1所述的收发芯片，其特征在于，所述切换开关包括：第一开关单元和第二开关单元，所述第一开关单元的一端连接所述天线接口，所述第一开关单元的另一端连接所述接收机的输入端，所述第二开关单元的一端连接所述天线接口，所述第二开关单元的另一端连接所述接收机的输入端。

6.根据权利要求5所述的收发芯片，其特征在于，所述收发芯片还包括：接收使能接口，所述第一开关单元包括：第一开关管和第二开关管，所述第二开关单元包括：第三开关管和第四开关管；所述第一开关管的控制端、所述第二开关管的控制端、所述第三开关管和所述第四开关管的控制端均连接所述接收使能接口，所述接收使能接口用于接收输入的使能信号；

7.根据权利要求3所述的收发芯片，其特征在于，所述可调电容包括：第一开关电容阵列和第二开关电容阵列，所述第一开关电容阵列包括：并联连接的多个第一开关电容，所述第二开关电容阵列包括：并联连接的多个第二开关电容；

8.根据权利要求7所述的收发芯片，其特征在于，每个开关电容包括：第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五开关管以及第六开关管，所述第一电容的一端和所述第五开关管的输入端连接，所述第二电容的一端和所述第六开关管的输入端连接，所述第一电容的一端还和所述第三电容的一端连接，所述第二电容的一端还和所述第四电容的一端连接；

9.根据权利要求1所述的收发芯片，其特征在于，所述基带单元包括：信号放大器、比较器、自动失调电压控制逻辑单元以及第二振荡器，所述信号放大器的输入端连接所述接收机的输出端，所述信号放大器的输出端连接所述比较器的第一输入端，所述比较器的第二输入端接地，所述比较器的输出端连接所述接收数据接口；

10.一种射频标签，其特征在于，包括：处理单元、射频天线以及权利要求1-9任一所述的收发芯片。

技术总结
本申请提供了一种收发芯片和射频标签，收发芯片包括：天线接口、接收数据接口、发射数据接口、射频收发单元、基带单元，射频收发单元包括：切换开关、接收机以及发射机，天线接口用于连接射频天线，切换开关的一端连接天线接口，切换开关的另一端连接接收机的输入端，接收机的输出端连接基带单元的输入端，基带单元的输出端连接接收数据接口，接收数据接口和发射数据接口用于连接处理单元，发射数据接口连接发射机的输入端，发射机的输出端连接天线接口。通过与射频天线联合设计的接收机、发射机和切换开关，不需要额外的片外匹配网络也能为接收机提供射频增益，并且通过引入切换开关可将接收机的输入电容与发射机隔离，提高发射机的发射效率。

技术研发人员：阳至瞻,殷俊,麦沛然,马许愿
受保护的技术使用者：澳门大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12