[發明專利]包含不抑制初級電荷泵的天線阻抗調制開關的無源非接觸集成電路

有效

• 申請號: 200680031656.3
• 申請日: 2006-07-19
• 公開（公告）號: CN101253518A
• 公開（公告）日: 2008-08-27
• 發明（設計）人: 皮爾·瑞索;克里多夫·摩爾魯克斯;大衛·那拉;阿曼·卡利
• 申請（專利權）人: ST電子有限公司
• 主分類號: G06K19/07
• 分類號: G06K19/07
• 代理公司: 北京連和連知識產權代理有限公司
• 代理人: 張春媛

本發明涉及非接觸集成電路，尤其涉及由天線電路提供的信號供電的無源型非接觸集成電路。

非接觸集成電路或者無線射頻識別(Radio?Frequency?Identification，RFID)集成電路有多方面的應用，象電子標簽和非接觸芯片卡的制造，比如電子錢夾、訪問控制卡、交通卡等。

本發明更具體地涉及超高頻(Ultra?High?Frequency，UHF)非接觸集成電路，在振蕩頻率為幾百赫茲、通常范圍從800MHz到100GHz的超高頻電場存在下運作。

圖1示意性地表示超高頻型非接觸集成電路IC1。電路IC1包含天線電路ACT、初級電荷泵PMP、調制電路MCT和解調電路DCT，它們共同組成了非接觸通訊接口。集成電路還包含控制單元CTU和非易失性存儲器MEM。存儲器可以例如是電可擦除可編程只讀存儲器(ElectricallyErasable?Programmable?Read-Only?Memory，EEPROM)，其能使集成電路記憶事務數據和/或標識數據。控制器CTU通過執行在存儲器中讀寫的命令控制對存儲器的訪問。

天線電路ACT包含兩個形成偶極的導體W1、W2。當存在如圖中所示的由閱讀器RD1發射的電場E時，在導體W1、W2上出現天線信號S1、S2。這些天線信號S1、S2是低振幅、只有幾十伏特并且反相的交流信號。

初級電荷泵PMP被作為泵信號的信號S1、S2所驅動，并提供持續電壓Vcc。電壓Vcc典型約為1伏特到幾伏特，如1.8V，如果集成電路是完全無源的(即沒有自主供電，如電池)，它確保集成電路的供電。

電路MCT從控制單元CTU接收將經由天線電路發送的數據DTx，并且根據這些數據調制天線電路ACT的阻抗。最后，電路MCT向電荷泵PMP施加一個包含編碼形式的數據DTx的調制信號Sm(DTx)。信號Sm(DTx)默認情況下有一個無效值，比如0，而在調制期間，有一個有效值，比如1，其具有短路電荷泵的作用。

當信號Sm(DTx)無效時，天線電路ACT吸收所有的由閱讀器RD1發射的和由天線電路ACT攝取的入射功率Pi，天線電路的阻抗適合這個目的。當信號Sm(DTx)為1時，電荷泵的短路導致天線電路阻抗的調制，并且因而引起其反射系數的調制。然后天線電路失諧并發送功率Pr的反射波。反射波被閱讀器RD1接收，并且在它自己的天線電路中被調制信號的出現所補償為，其中該調制信號為信號Sm(DTx)的映像。閱讀器通過自適應濾波器從其天線電路中提取調制信號，并且在解調和解碼后推斷出數據DTx。這種數據無源傳輸的技術通常稱為“后向散射(backscattering)”。

圖2表示電荷泵PMP的標準結構，并且表示出了由信號Sm(DTx)控制并用于使電荷泵短路的調制開關SW1。

電荷泵PMP包含三個串聯的泵級。每個泵級包含兩個二極管和兩個電容器，后者連接至天線電路的導體W1、W2以接收信號S1、S2。調制開關SW1安排成與電荷泵的最后級輸出端并聯。當Sm(DTx)＝1時，開關閉合(導電)，Sm(DTx)＝0時，開關斷開(不導電)。

當開關閉合時，電荷泵的輸出端短路并且不再產生電壓Vcc。為了避免全部斷開供應電壓Vcc，在電荷泵的輸出端增加一個保持電容Ch。電容器Ch通過反向安裝的隔離二極管Di連接到電荷泵的輸出端。因而，當開關SW1使電荷泵的輸出短路時，二極管Di自身阻隔并且電容器Ch獨自使電壓Vcc保持在臨界閾值以上，電壓Vcc在該臨界閾值以下時，集成電路停止運行。

同時，由反向器IG1提供的信號/Sm(DTx)驅動的輔助開關SW2被安排成與二極管Di并聯連接。當開關SW1斷開時，開關SW2閉合并且二極管Di短路。因此，電容器Ch以電壓Vcc充電而不使二極管Di終端上的電壓流失。

這種調制天線電路ACT阻抗的方法，盡管對于通過后向散射發送數據來說很重要，但是存在完全中和了由電荷泵產生持續電壓Vcc的缺陷。因而，盡管提供了保持電容器Ch，但是當集成電路發送數據時，電壓Vcc也會迅速下降。當關注能量接收時，數據發射周期就是臨界周期，它限定了與閱讀器RD1的最大通訊距離。

因此，本發明目的在于提供一種允許對超高頻天線電路阻抗調制而不完全抑制初級電荷泵產生持續電壓的方法。

本發明目的是通過以下方法達到，該方法用于調制向至少包含第一泵級和最后泵級的電荷泵提供泵信號的天線電路阻抗，電荷泵的最后泵級提供持續電壓，包含將短路應用于電荷泵以導致天線電路阻抗的調制的步驟，其中，為了使最后泵級能繼續產生電荷并且提供持續的電壓，短路被應用于第一泵級的輸出端。