[发明专利]构成RFID电子标签的微功耗高灵敏度解调器及包络检波器

说明书

技术领域

本发明涉及解调器和包络检波器,具体涉及构成RFID电子标签的微功耗高灵敏度解调器及包络检波器。 

背景技术

随着无源射频识别技术在交通、门禁安全、身份识别、货物管理、自动控制、防盗防伪等领域应用的快速发展，对RFID电子标签的性能要求越来越高，主要体现在灵敏度、功耗和成本等指标。而解调器设计质量的好坏是决定RFID标签芯片是否具有微功耗、高灵敏度关键因素之一。现有的无源RFID解调器电路结构灵敏度低，功耗较高，容易出现失真，影响无源RFID电子标签的系统性能。传统的RFID电子标签芯片的解调器多采用图1所示的电路结构。该结构有两个缺点：第一个是R_d接地会导致电路功耗较大，第二个是存在纹波和负峰削波失真。 

目前RFID解调器的研究方向是通过电路结构或工艺、器件等多方面来降低解调器电路的功耗，提高解调灵敏度，保证信号不失真。如采用传统的RC并联结构或二极管连接的MOS管电路结构来实现包络检波。然而，采用RC并联结构，会导致解调器功耗较高，且容易出现纹波和负峰削波失真。普通二极管型的MOS管进行包络检波时，只有当RF信号的幅度大于MOS管的阈值电压V_th（约700mV），电路才能正常工作，因此，接收灵敏度较低，影响了RFID的通信距离。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一是提供构成RFID电子标签的微功耗高灵敏度解调器；解调器功耗仅0.3μW，解调灵敏度高达-14dBm。 

本发明所要解决的技术问题之二是提供构成RFID电子标签解调器 的包络检波器。 

本发明的第一个技术方案是，构成RFID电子标签的微功耗高灵敏度解调器，包括包络检波器、纹波噪声滤波器、有源低通滤波器、迟滞比较器；其特征在于：包络检波器的输入端连接射频信号输入端；包络检波器的输出端连接纹波噪声滤波器的输入端和有源低通滤波器的输入端；所述包络检波器检出射频信号的包络信号，输出到纹波噪声滤波器和有源低通滤波器； 

所述纹波噪声滤波器的输出端连接迟滞比较器的正端输入；所述纹波噪声滤波器将收到的包络信号滤除高频噪声及纹波后输出到迟滞比较器；所述纹波噪声滤波器的功能是在包络信号不被衰减的情况下抑制高频噪声及纹波； 

所述有源低通滤波器的输出端连接迟滞比较器的负端输入；所述有源低通滤波器将收到的包络信号进行滤波后取出直流参考电压输出到迟滞比较器； 

所述迟滞比较器将所述纹波噪声滤波器输出的包络信号与有源低通滤波器输出的直流参考电压比较，然后以CMOS电平形式输出；采用迟滞比较器能更好的忽略输入噪声，而迟滞范围可根据需要调整。 

解调器的功能是将RF信号解调，恢复出基带信息，供后续基带处理。 

本发明利用包络检波器取出RF信号的包络，经纹波噪声滤波器滤除高频噪声及纹波后输出包络信号，同时经有源低通滤波器滤波后取出直流参考电压，再将包络信号和直流参考信号比较，以CMOS电平形式输出，实现解调功能。本发明电路结构简单，成本低、体积小、效率高、性能优，有效提高RFID电子标签的灵敏度和通信距离。 

本发明所述的构成RFID电子标签的微功耗高灵敏度解调器的优选方案，所述包络检波器包括n级全波整流器和低通滤波器；第一级全波整流器的第一输入端连接射频信号输入端，第二输入端接地，输出端连 接第二级全波整流器的第二输入端，第二级全波整流器的输出端连接第三级全波整流器的第二输入端，依次类推，第n-1级全波整流器的输出端连接第n级全波整流器的第二输入端,第n级全波整流器的输出端连接低通滤波器,第二级至第n-1级、第n级全波整流器的第一输入端均连接射频信号输入端。该方案利用n级全波整流器将整流输出电压逐级提高，使输入信号RF_IN的幅度即时很小，包络检波器也可正常工作，从而提高解调灵敏度。