[发明专利]一种通过触发器产生脉冲的半双工RFID振荡维持电路

说明书

本发明涉及半双工RFID领域。一种通过触发器产生脉冲的半双工RFID振荡维持电路，包括并联连接于第一天线端与第二天线端之间的谐振电感与谐振电容，谐振电感与谐振电容组成谐振电路耦合外部磁场产生交流电流，并将该交流电流输入至整流电路，所述第一天线端连接至触发电路，作为触发电路的输入端，触发电路的电源端通过串联连接的开关单元和电阻连接至第一天线端，所述触发电路的输出端连接至开关单元的控制端，触发电路用于采样天线端的信号，产生脉宽可自适应调整的矩形波信号以控制开关单元断开或闭合，形成从储能电容至L‑C谐振回路的充电电流回路。本发明有一定的自适应性，结构简单，功耗低，充电效率高，且避免了频率漂移问题。

技术领域

本发明属于无源射频识别(Radio Frequency Identification，RFID)领域，更具体的，是指一种通过触发器产生脉冲的半双工RFID振荡维持电路，以及包含该振荡维持电路的半双工无源射频标签。

背景技术

半双工(Half-duplex，HDX)射频通信是无线射频识别无源标签芯片的一种通信方式。通信过程中，信息可以由RFID读卡器传送到标签芯片,亦被称之为下行传输(downlink)，也可以由芯片传送到读卡器,亦被称之为上行传输(uplink)。上行和下行传输不同时进行的传输方式即所谓“半双工传输”。下行传输模式中，由读卡器发射出无线RF场能量；无源的标签芯片通过电感天线L与谐振电容C组成的L-C谐振电路，接收由读卡器发射的无线RF场能量，芯片内部的整流电路将交流的RF电流信号转换成直流电流，以供芯片内部电路使用，同时将整流得到的电能存储在储能电容C_L中；从读卡器下发到标签的信息大都采用幅度调制的编码方式，即用不同振荡幅度值的RF电流信号代表数字传输中的“0”或者“1”代码。下行传输的RF信号中含有操作指令信息，比如写入ID码到标签芯片存储器中，此时，标签芯片首先接收RF信号，然后进行解调，继而进行相应的写入ID码操作。标签芯片对读卡器的应答动作由上行传输模式完成。上行传输模式中，读卡器停止无线RF场能量的发射，即断场，标签芯片利用储能电容中的电能进行工作，即通过电感天线发送标签的应答信息回读卡器；某些国际通用标准的射频识别通讯协议中，比如ISO11784/11785国际动物识别标签标准通讯协议，由标签发出的应答信息编码可以采用频移键控(Frequency Shiftkeying，FSK)的方式，即信息的“0”和“1”代码分别由不同的信号频率表示。

射频识别应用中最关键的要求在于识别远距离，即高灵敏度的通讯性能。在上述通讯方式中，关键在于断场后标签能够维持天线端L-C谐振电路的振荡，在振荡幅度足够满足读卡器接收端的灵敏度要求的前提下，其振荡频率由所要发出的“0”、“1”数据而定，直到上行数据信息发送完成。因为此模式下储能电容中的能量主要由振荡维持电路消耗，而其他电路模块基本上处于不消耗电能的休眠状态，显然，振荡维持电路的设计优劣是HDX无源RFID标签芯片的关键技术之一，在无外部电源对射频标签供电的前提下，其通过储能电容给L-C谐振回路充电而尽可能地维持振荡的技术，会大大影响芯片的响应距离。

如图1所示为无源HDX型RFID标签芯片通信的过程框图，图中所示的振荡维持电路是芯片的关键技术之一，本发明专利申请主要是对该部分电路的改良。

一种现有的振荡维持电路的解决方案，是美国德州仪器公司(TexasInstruments，TI)发明的专利技术(US6,806,738)。方案提出一种复杂的峰值检测电路，用来检测断场后振荡电路中交流电压信号的波峰值。当检测到振荡电路中交流电压信号的峰值小于某一个预先设定的阈值电压时，振荡维持电路控制相关电路以使得储能电容中的电能注入到L-C谐振电路中，从而维持谐振电路在满足一定幅度要求的条件下继续振荡。如图2所示，电流脉冲产生在RF信号峰值刚刚到达小于预设阈值的时间点上，这种方法称为“plucking(快速注入)”。

快速注入的优点是振荡维持电路的效率很高，它在振荡电路需要能量的时候给谐振线圈注入电流，以一个高能量的电流脉冲形式维持电路的振荡。然而它有两个方面的缺点：