[發明專利]一種通過觸發器產生脈沖的半雙工RFID振蕩維持電路

有效

• 申請號: 201610890170.0
• 申請日: 2016-10-11
• 公開（公告）號: CN106650876B
• 公開（公告）日: 2019-07-09
• 發明（設計）人: 張千文;吳邊;韓富強
• 申請（專利權）人: 卓捷創芯科技（深圳）有限公司
• 主分類號: G06K19/07
• 分類號: G06K19/07
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及半雙工RFID領域。一種通過觸發器產生脈沖的半雙工RFID振蕩維持電路，包括并聯連接于第一天線端與第二天線端之間的諧振電感與諧振電容，諧振電感與諧振電容組成諧振電路耦合外部磁場產生交流電流，并將該交流電流輸入至整流電路，所述第一天線端連接至觸發電路，作為觸發電路的輸入端，觸發電路的電源端通過串聯連接的開關單元和電阻連接至第一天線端，所述觸發電路的輸出端連接至開關單元的控制端，觸發電路用于采樣天線端的信號，產生脈寬可自適應調整的矩形波信號以控制開關單元斷開或閉合，形成從儲能電容至L?C諧振回路的充電電流回路。本發明有一定的自適應性，結構簡單，功耗低，充電效率高，且避免了頻率漂移問題。

技術領域

本發明屬于無源射頻識別(Radio Frequency Identification，RFID)領域，更具體的，是指一種通過觸發器產生脈沖的半雙工RFID振蕩維持電路，以及包含該振蕩維持電路的半雙工無源射頻標簽。

背景技術

半雙工(Half-duplex，HDX)射頻通信是無線射頻識別無源標簽芯片的一種通信方式。通信過程中，信息可以由RFID讀卡器傳送到標簽芯片,亦被稱之為下行傳輸(downlink)，也可以由芯片傳送到讀卡器,亦被稱之為上行傳輸(uplink)。上行和下行傳輸不同時進行的傳輸方式即所謂“半雙工傳輸”。下行傳輸模式中，由讀卡器發射出無線RF場能量；無源的標簽芯片通過電感天線L與諧振電容C組成的L-C諧振電路，接收由讀卡器發射的無線RF場能量，芯片內部的整流電路將交流的RF電流信號轉換成直流電流，以供芯片內部電路使用，同時將整流得到的電能存儲在儲能電容C_L中；從讀卡器下發到標簽的信息大都采用幅度調制的編碼方式，即用不同振蕩幅度值的RF電流信號代表數字傳輸中的“0”或者“1”代碼。下行傳輸的RF信號中含有操作指令信息，比如寫入ID碼到標簽芯片存儲器中，此時，標簽芯片首先接收RF信號，然后進行解調，繼而進行相應的寫入ID碼操作。標簽芯片對讀卡器的應答動作由上行傳輸模式完成。上行傳輸模式中，讀卡器停止無線RF場能量的發射，即斷場，標簽芯片利用儲能電容中的電能進行工作，即通過電感天線發送標簽的應答信息回讀卡器；某些國際通用標準的射頻識別通訊協議中，比如ISO11784/11785國際動物識別標簽標準通訊協議，由標簽發出的應答信息編碼可以采用頻移鍵控(Frequency Shiftkeying，FSK)的方式，即信息的“0”和“1”代碼分別由不同的信號頻率表示。

射頻識別應用中最關鍵的要求在于識別遠距離，即高靈敏度的通訊性能。在上述通訊方式中，關鍵在于斷場后標簽能夠維持天線端L-C諧振電路的振蕩，在振蕩幅度足夠滿足讀卡器接收端的靈敏度要求的前提下，其振蕩頻率由所要發出的“0”、“1”數據而定，直到上行數據信息發送完成。因為此模式下儲能電容中的能量主要由振蕩維持電路消耗，而其他電路模塊基本上處于不消耗電能的休眠狀態，顯然，振蕩維持電路的設計優劣是HDX無源RFID標簽芯片的關鍵技術之一，在無外部電源對射頻標簽供電的前提下，其通過儲能電容給L-C諧振回路充電而盡可能地維持振蕩的技術，會大大影響芯片的響應距離。

如圖1所示為無源HDX型RFID標簽芯片通信的過程框圖，圖中所示的振蕩維持電路是芯片的關鍵技術之一，本發明專利申請主要是對該部分電路的改良。

一種現有的振蕩維持電路的解決方案，是美國德州儀器公司(TexasInstruments，TI)發明的專利技術(US6,806,738)。方案提出一種復雜的峰值檢測電路，用來檢測斷場后振蕩電路中交流電壓信號的波峰值。當檢測到振蕩電路中交流電壓信號的峰值小于某一個預先設定的閾值電壓時，振蕩維持電路控制相關電路以使得儲能電容中的電能注入到L-C諧振電路中，從而維持諧振電路在滿足一定幅度要求的條件下繼續振蕩。如圖2所示，電流脈沖產生在RF信號峰值剛剛到達小于預設閾值的時間點上，這種方法稱為“plucking(快速注入)”。

快速注入的優點是振蕩維持電路的效率很高，它在振蕩電路需要能量的時候給諧振線圈注入電流，以一個高能量的電流脈沖形式維持電路的振蕩。然而它有兩個方面的缺點：