[发明专利]一种用于磁场耦合通讯的调制电路

说明书

技术领域

本发明涉及射频识别(RFID，RadioFrequencyIdentification)技术领域，尤其 涉及一种用于磁场耦合通讯的调制电路。

背景技术

随着射频识别(RFID，RadioFrequencyIdentification)技术的发展，RFID标签 技术、非接触智能卡技术的日益成熟，也越来越广泛的应用于人们的日常生活中。随着技术 的进一步发展，RFID标签芯片成本越来越低、非接触智能卡的本身功耗也趋向于越来越低， 逐渐适应于移动互联网、物联网领域，并推进移动互联网、物联网领域技术的进一步发展。

射频识别系统一般主要由射频电子标签(从设备)和阅读器(主设备)组成。对于磁 场耦合式的电子标签，由于是无源工作(即没有外加电源供电)，因此其工作时所需的能量 全部由交变的磁场中耦合获得。为了获取这种能量，电子标签的谐振电路的谐振频率应该 接近阅读器磁场变化的载波频率。

在RFID标签芯片的设计中，主要分为模拟前端电路和数字电路两部分，数字电路 主要完成逻辑操作，实现芯片安全和功能等方面的工作；模拟前端电路，由于其RFID标签 (大多无源标签)对功耗、面积及性能的要求比较苛刻，工作环境比较复杂，所以给模拟IC设 计人员提出了不小的挑战。其中一个挑战就是当多个芯片进入同一个交变磁场时，在某一 个时间内，多个芯片又同时操作，此时会造成很大的功耗消耗，使得有些电子标签不能被后 续识别或者不能与阅读器相互间通讯。

通常磁场耦合无线通讯采用负载调制的方法进行从设备到主设备的数据(或者信 息)传送。负载调制的方法包括负载电阻调制和负载电容调制。

负载电阻调制的原理如图1所示，其中，主设备的线圈L0和从设备的线圈L1通过磁 场耦合，从设备的负载Rload并联一个负载调制电阻Rmod，该电阻按数据流的时钟接通和断 开，开关S的通断由二进制数据编码控制。通过负载调制电阻是否接入次级线圈的谐振电路 (由L1和C2构成谐振电路)，从而改变次级线圈的负载，再通过磁场耦合影响到主设备的负 载，于是实现了负载调制的作用。

负载电容调制的原理如图2所示，其与负载电阻调制的区别在于将负载调制电阻 Rmod换成了负载调制电容Cmod。通过负载调制电容Cmod的导通与否来改变次级谐振电路的 谐振频率，次级谐振电路的谐振频率不同使得主设备感应到的从设备的负载大小不同，从 而完成基于负载调制技术的通讯。

目前采用的主要是基于负载电阻调制的方法，这种方法从原理到电路实现非常直 观也易于实现，并且已广泛应用于RFID或者非接触智能卡领域的产品中。但是，基于负载电 容调制的方法和电路实现却几乎没有出现相关的产品。

发明内容

为解决现有存在的技术问题，本发明实施例期望提供一种用于磁场耦合通讯的调 制电路。

为实现上述发明目的，本发明实施例采用以下方式来实现：

本发明实施例提供了一种用于磁场耦合通讯的调制电路，所述电路包括：主设备 电路和从设备电路，所述主设备电路的主线圈和从设备电路的次级线圈通过磁场耦合；

所述从设备电路还包括：浮地产生电路和负载电容调制电路，

所述浮地产生电路产生的浮地端GND与从所述设备电路的地级相连接，所述浮地 产生电路的第一端口连接次级线圈电感的LA端口，所述浮地产生电路的第二端口连接次级 线圈电感的LB端口；

所述负载电容调制电路以次级线圈的端口LA、LB作为输入输出端口，所述负载电 容调制电路的地级与所述浮地端GND相连接；所述负载电容调制电路包括开关和可调电容， 可调电容与开关串联后两端分别连接所述浮地端GND和次级线圈的端口LA或者LB，二进制 编码信号输入端控制所述开关的通断。

上述方案中，所述浮地产生电路包括两个四端口的N型金属氧化物半导体NMOS晶 体管，两个NMOS晶体管的衬底和源极都接所述浮地端GND，漏极接LA的NMOS晶体管的栅极接 LB，漏极接LB的NMOS晶体管的栅极接LA；所述两个NMOS晶体管形成交叉耦合结构。

上述方案中，当LA端口的电压大于LB端口的电压时，LB端口与浮地端GND导通；反 之，当LB端口的电压大于LA端口的电压时，LA端口与浮地端GND导通。