[发明专利]一种用于超高频射频识别芯片的解调电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于超高频射频识别芯片的解调电路。

背景技术

UHF RFID(Ultra High Frequency Radio Frequency Identification)超高频射频识别是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，无须人工干预，可工作于各种恶劣环境，在快速扫描、小型化、抗污染、耐久性好、可重复使用、可穿透性阅读、数据记忆量大和数据可靠安全等方面有着巨大的优势，正广泛应用于各种行业，如物流仓储、智能交通、自动收费、海空港口货物管理、超市零售管理、医疗器械管理、邮政货物追踪等等，而且在边境管理、人员安全、体育运动方面也有广阔的应用天地，推动全球数字智能管理的发展。

无源UHF RFID的市场巨大，在具体的应用环境中，用户希望无源UHF RFID既能达到低功耗的要求，同时又能不耗费高昂的成本。然而在无源UHF RFID芯片的实现中，低功耗和低成本通常不能并存。低功耗通常要求需要更大的电阻和更大的电容，而大电阻和大电容直接导致了芯片面积增加，从而使成本上升。

UHF RFID的大电阻和大电容尤其体现在UHF RFID芯片中的解调电路。图1展示了现有技术中的一种UHF RFID解调电路。天线接收空中ASK(幅移键控调制，一种调制方式，是根据原来信号的大小按比例使载波的振幅发生变化的方法。用基带数字信号对载波振幅进行控制以传递信息的调制方式)调制的RF信号，通过图中所示的包络检测电路：第一二极管D1和第二二极管D2、第一电容CF和第二电容CL，在包络检测电路将RF信号滤除后，A点的信号接近于发射的ASK信号源信号。这个过程中，第一电容CF作射频导通，第二电容CL作为射频导通和能量存储；第一二极管D1和第二二极管D2作为开关使用：当射频信号幅度大于其开启电压则导通，反之则关闭，并且导通电阻足够小，关闭电阻足够大。

天线信号经过包络检测电路的处理后，到达其后的包络整形电路，在包络整形电路的各个器件中，电阻RL的作用是使得ASK信号的低电平足够低，保证ASK高低电平有足够的差值；电阻R1、电阻R2、电阻Rav和电容Cav用以产生可供比较的两信号以解调数据。

如图2所示，C点的信号取于电阻R1和电阻R2的连接点，其波形为图2所示的S信号，B点的信号取于电阻R2和电阻Rav和电容Cav构成的并联支路的连接点，其波形如图2中的Sav信号所示，将两信号输入到比较器中，配合时钟采样电路即可解调出读写器向UHF RFID芯片发射的ASK信号，UHF RFID芯片即可以根据相关命令进行操作。

上述方案1的缺点是：

1、为了使输入比较器的两个信号有明显的差距，所以需要通过电阻分压，使Sav信号的最高值小于S信号的最高值，比如需要将电阻R1和电阻R2的值设为电阻Rav的一半。因为电阻Rav比较大，所以电阻R1和电阻R2也比较大，会耗费很大的芯片面积。通常，电阻Rav会在1M欧姆数量级以上，以保证能够有效滤除ASK包络的频率，那么电阻R1加上电阻R2的总电阻将超过1M欧姆，这个值在IC(集成电路)中即使采用高阻材料也会产生不能接受的面积。

2、由于需要滤除S信号的主要频率，所以电阻Rav并联电阻R1+R2+RL后和电容Cav形成的极点需要小于十分之一的信号S频率。通常，芯片接收的S信号的频率为40KHz，则上述的极点不能超过4KHz。如果电阻Rav并联电阻R1+R2+RL的阻值为1M欧姆的话，需要电容Cav的电容值超过40pF，这么大的无源器件在IC中实现是不太现实的，何况芯片是个对成本要求敏感的集成电路系统。

图3展示了现有技术中的另一种UHF RFID的解调电路。其原理是：

S信号取于包络检测电路的输出端，即图示的A点，同时A点信号通过低通滤波(由电阻Rav和电容Cav构成的并联支路)，将A点信号的主要ASK分量S信号滤除，从图示的B点得到Sav信号，再将S信号和Sav信号输入到比较器比较，配合时钟采样电路就可以将信号解调出来。

该方案的缺点是：

1、和前述方案1一样需要巨大的电阻Rav和电容Cav来滤除ASK信号的包络以获得类似Sav的信号来和S信号作比较。

2、由于A点信号没有直流信号通路到地，导致A点的电容，即第二电容CL放电缓慢，不能很好的形成方波，直接导致了B点的信号在高电平时候和A点信号过于接近，也就是S信号为高电平时，Sav信号和S的高电平过于接近，不利于比较器的操作。

发明内容