一种射频前端电路及射频标签电路制造技术

本发明专利技术涉及射频识别技术领域，公开了一种射频前端电路及射频标签电路，所述前端电路包括整流器电路、解调电路、调制电路和阻抗匹配电路，所述射频标签电路包括天线模块、模拟前端模块、数字基带模块、存储器模块，以及所述的射频前端模块。本发明专利技术的射频前端电路能够实现能量的高转换效率，有效降低电路功耗，切实实现了稳定输出，提高射频识别的应用距离，降低了环境因素对于电路的影响，从电路级别增强了射频识别的稳定性。

A RF Front End Circuit and RF Label Circuit

【技术实现步骤摘要】
一种射频前端电路及射频标签电路
本专利技术涉及射频识别
，具体涉及一种射频前端电路及射频标签电路。
技术介绍
无线射频识别RFID(RadioFrequencyIdentification)是物联网的重要技术。它是一种无线通信技术，可以通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或者光学接触。优点是非接触识别，它能穿透雪、雾、冰、涂料、尘垢和条形码无法使用的恶劣环境阅读标签(俗称卡如银行卡、公交卡等)，并且阅读速度极快，大多数情况下不到100毫秒。无线电的信号通过调成无线电频率的电磁场，把数据从附着在物品上的标签上传送出去，以自动辨识与追踪该物品。RFID系统主要由三部分组成：标签Tag、读写器Reader和后台服务器，其中：标签是所附着物品或持有者的信息载体；读写器是读写标签的设备，负责向后台数据库传送标签信息并执行指令；后台服务器用来存储和处理标签与读写器的数据信息，对它们进行管理和控制。按照标签芯片能量获取来源的不同划分，RFID标签可以分为有源和无源。有源标签自身内部有供电模块，通过供电模块满足整体标签的工作需求，不需要外部的额外能量，有源标签工作距离非常远，准确度高，同时能够支持复杂的算法结构的消耗，安全性高，但其尺寸大，成本高，一般用于特殊需求的环境。无源标签本身内部不包含电源模块，通过将读写器发送的电磁波转换成电压来满足工作所需的电源，在不工作状态时，无源标签处于静止状态，完全没有功耗，在工作时，读写器必须想标签发送激活信号，标签接收到激活命令后才开始正常工作，因此无源标签内部结构较为简单、尺寸小、成本低，能够广泛地应用于物品的标志识别。由于无源RFID标签自身没有能量提供模块，其所有的能量来自读写器发射的高频射频信号，而标签能够接收到的功率随着与读写器距离的提升而急剧减小，而在射频标签中，射频前端既接收能量作为整个标签芯片的能量入口，又解调调制数据实现数据的传递，是标签芯片最重要的模块之一，如何对其进行改进设计，以此提高标签的应用距离，同时减少外部环境因素对于电路稳定性的影响，保证整个射频电路标签可靠工作是急需解决的问题。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种射频前端电路及射频标签电路，用解决
技术介绍
中的问题。本专利技术解决技术问题采用如下技术方案：一种射频前端电路，包含整流器电路、解调电路、调制电路和阻抗匹配电路；所述射频前端电路配置成通过整流器电路、解调电路、调制电路和阻抗匹配电路在天线和基带模块间实现高频交流到直流的电压转换以及数据的解调与调制功能；所述整流器电路配置成通过阻抗匹配电路获取所述天线接收的射频信号整流转换成直流电压，提供给其他模块使用；所述解调电路配置成通过阻抗匹配电路获取天线接收的射频信号，并将其中调制信号解调出来，进行滤波比较稳压后送入所述基带模块进行处理；所述调制电路配置成通过改变射频前端阻抗，用以改变所述天线与标签的匹配程度，实现反射射频信号能量大小表示调制数据提供阅读器解调读取；所述整流器电路包含整流单元电路、镜像电路、基准电流源和限压电路，所述整流单元电路串联设置，其输出接入限压电路，所述基准电流源通过镜像电路向所述整流单元电路提供偏置电流；所述整流单元电路包括NMOS管M1、M2，PMOS管M3、M4，耦合电容C1，储能电容C2，稳压补偿电容C3、C4，所述M1与M3共漏极并接入C1的一端，C1另一端接输入，M1栅极、M2漏极和栅极、C3一端共同接入偏置电流I1，M1源极、M2源极和C3另一端接地，M3栅极、M4漏极和栅极、C4一端共同接入偏置电流I2，所述C4另一端接地，所述M3与M4共源极并与C2一端共同接输出，C2另一端接地；所述镜像电路包括第一镜像电路和第二镜像电路，所述第一镜像电路和第二镜像电路分别提供方向相反的偏置电流I1和I2；所述基准电流源包括由两个NMOS管M5、M6组成的温度补偿电路、两个由PMOS管M7、M8组成的偏置电流电路、电流镜电路和电压电流转换电路；所述电压电流转换电路包括运放电路，所述运放电路输出端连接NMOS管M9栅极，M9源极与运放负极输入端相连并接入负载R1一端，所述负载R1另一端接地，所述偏置电流电路产生偏置电流通过电流镜电路注入温度补偿电路中，所述温度补偿电路的输出补偿电压送入所述电压电流转换电路中运算放大器的正极输入端；所述限压电路配置成将整流单元输出电压稳定在预设值进行输出，其包括NMOS管M10、M11、M12、M13，PMOS管M14、M15、M16、M17、M18，储能电容C5，所述整流单元输出分别接入PMOS管M14、M15的源极，M14栅极与M15的漏极相连并接入NMOS管M10的漏极和栅极，所述PMOS管M14漏极分别接入NMOS管M11的漏极、PMOS管M16的源极、储能电容C5的一端以及直流电压输出，所述PMOS管M17、M18共栅极接地、共源极接入PMOS管M16的漏极，所述NMOS管M12、M13共栅极接入M17和M12的漏极，所述M18与M13共漏极接入M11的栅极，所述M13源极接入负载R2一端，所述M14、M16、M17、M18的栅极、储能电容C5的另一端、负载R2的另一端、NMOS管M10、M11的源极分别接地，所述M10的栅极还接入偏置电压输出；所述解调电路包括低噪声放大器和混频器。优选地，所述整流单元电路的个数为三个。优选地，所述整流单元电路中的耦合电容采用MOM电容，所述储能电容为MOS电容。优选地，所述偏置电流I1和I2的大小相等。优选地，所述负载R1、R2采用具有负温度系数的片上多晶硅高阻。优选地，所述低噪声放大器采用单转双结构以及双反馈回路结构，用以消除共栅管的噪声以及提高电路的电压增益。优选地，所述低噪声放大器包括PMOS管M19、M20，NMOS管M21、M22、M23，耦合电容C6、C7，负载R3、R4，所述M19、M20共源极接入直流电压，M19与M21共漏极，M21源极、M22漏极、M23栅极共同接入射频输入端，M21栅极、M22栅极分别接入偏置电压，M19栅极分别接入负载R3和电容C6一端，电容C6另一端与M20漏极和M23漏极共同接入射频差分负输出端，M20栅极分别接入负载R4和电容C7一端，电容C7另一端与M19漏极和M21漏极共同接入射频差分正输出端，所述负载R3、R4的另一端以及M22、M23的源极分别接地。优选地，所述负载R3、R4为有源负载。优选地，所述混频器包括反相器以及双平衡有源混频器，本振正极信号通过反相器送入双平衡有源混频器；所述反相器采用动态阈值电压MOS管构成。本专利技术还提供一种射频标签电路，包括天线模块、模拟前端模块、数字基带模块、存储器模块，以及采用如前述的射频前端电路配置的射频前端模块。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：本专利技术的射频前端电路能够实现能量的高转换效率，有效降低电路功耗，切实实现了稳定输出，提高射频识别的应用距离，降低了环境因素对于电路的影响，从电路级别增强了射频识别的稳定性；本专利技术对于整流单元电路、基准电流源、限压电路以及低噪声放大器电路进行优化设计，使得其相互协同作用，降低了电路功耗，减少了噪声，提高了对于包括温度在内的环境稳定性，使得从晶体管级别有效本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种射频前端电路，其特征在于，包含整流器电路、解调电路、调制电路和阻抗匹配电路；所述射频前端电路配置成通过整流器电路、解调电路、调制电路和阻抗匹配电路在天线和基带模块间实现高频交流到直流的电压转换以及数据的解调与调制功能；所述整流器电路配置成通过阻抗匹配电路获取所述天线接收的射频信号整流转换成直流电压，提供给其他模块使用；所述解调电路配置成通过阻抗匹配电路获取天线接收的射频信号，并将其中调制信号解调出来，进行滤波比较稳压后送入所述基带模块进行处理；所述调制电路配置成通过改变射频前端阻抗，用以改变所述天线与标签的匹配程度，实现反射射频信号能量大小表示调制数据提供阅读器解调读取；所述阻抗匹配电路配置在天线模块与整流器电路、解调电路、调制电路之间，用于满足天线模块与整流器电路、解调电路、调制电路合理匹配，使得高频的微波信号皆能传至负载点，减少反射回来源点的信号，降低反射系数；所述整流器电路包含整流单元电路、镜像电路、基准电流源和限压电路，所述整流单元电路串联设置，其输出接入限压电路，所述基准电流源通过镜像电路向所述整流单元电路提供偏置电流；所述整流单元电路包括NMOS管M1、M2，PMOS管M3、M4，耦合电容C1，储能电容C2，稳压补偿电容C3、C4，所述M1与M3共漏极并接入C1的一端，C1另一端接输入，M1栅极、M2漏极和栅极、C3一端共同接入偏置电流I1，M1源极、M2源极和C3另一端接地，M3栅极、M4漏极和栅极、C4一端共同接入偏置电流I2，所述C4另一端接地，所述M3与M4共源极并与C2一端共同接输出，C2另一端接地；所述镜像电路包括第一镜像电路和第二镜像电路，所述第一镜像电路和第二镜像电路分别提供方向相反的偏置电流I1和I2；所述基准电流源包括由两个NMOS管M5、M6组成的温度补偿电路、两个由PMOS管M7、M8组成的偏置电流电路、电流镜电路和电压电流转换电路，所述两个PMOS管M7、M8以二极管连接方式相连，所述偏置电流电路产生偏置电流通过电流镜电路注入温度补偿电路中；所述电压电流转换电路包括运放电路，所述运放电路输出端连接NMOS管M9栅极，M9源极与运放负极输入端相连并接入负载R1一端，所述负载R1另一端接地，所述温度补偿电路的输出补偿电压送入所述电压电流转换电路中运算放大器的正极输入端；所述限压电路配置成将整流单元输出电压稳定在预设值进行输出，其包括NMOS管M10、M11、M12、M13，PMOS管M14、M15、M16、M17、M18，储能电容C5，所述整流单元输出分别接入PMOS管M14、M15的源极，M14栅极与M15的漏极相连并接入NMOS管M10的漏极和栅极，所述PMOS管M14漏极分别接入NMOS管M11的漏极、PMOS管M16的源极、储能电容C5的一端以及直流电压输出，所述PMOS管M17、M18共栅极接地、共源极接入PMOS管M16的漏极，所述NMOS管M12、M13共栅极接入M17和M12的漏极，所述M18与M13共漏极接入M11的栅极，所述M13源极接入负载R2一端，所述M14、M16、M17、M18的栅极、储能电容C5的另一端、负载R2的另一端、NMOS管M10、M11的源极分别接地，所述M10的栅极还接入偏置电压输出；所述解调电路包括低噪声放大器和混频器。...

【技术特征摘要】
1.一种射频前端电路，其特征在于，包含整流器电路、解调电路、调制电路和阻抗匹配电路；所述射频前端电路配置成通过整流器电路、解调电路、调制电路和阻抗匹配电路在天线和基带模块间实现高频交流到直流的电压转换以及数据的解调与调制功能；所述整流器电路配置成通过阻抗匹配电路获取所述天线接收的射频信号整流转换成直流电压，提供给其他模块使用；所述解调电路配置成通过阻抗匹配电路获取天线接收的射频信号，并将其中调制信号解调出来，进行滤波比较稳压后送入所述基带模块进行处理；所述调制电路配置成通过改变射频前端阻抗，用以改变所述天线与标签的匹配程度，实现反射射频信号能量大小表示调制数据提供阅读器解调读取；所述阻抗匹配电路配置在天线模块与整流器电路、解调电路、调制电路之间，用于满足天线模块与整流器电路、解调电路、调制电路合理匹配，使得高频的微波信号皆能传至负载点，减少反射回来源点的信号，降低反射系数；所述整流器电路包含整流单元电路、镜像电路、基准电流源和限压电路，所述整流单元电路串联设置，其输出接入限压电路，所述基准电流源通过镜像电路向所述整流单元电路提供偏置电流；所述整流单元电路包括NMOS管M1、M2，PMOS管M3、M4，耦合电容C1，储能电容C2，稳压补偿电容C3、C4，所述M1与M3共漏极并接入C1的一端，C1另一端接输入，M1栅极、M2漏极和栅极、C3一端共同接入偏置电流I1，M1源极、M2源极和C3另一端接地，M3栅极、M4漏极和栅极、C4一端共同接入偏置电流I2，所述C4另一端接地，所述M3与M4共源极并与C2一端共同接输出，C2另一端接地；所述镜像电路包括第一镜像电路和第二镜像电路，所述第一镜像电路和第二镜像电路分别提供方向相反的偏置电流I1和I2；所述基准电流源包括由两个NMOS管M5、M6组成的温度补偿电路、两个由PMOS管M7、M8组成的偏置电流电路、电流镜电路和电压电流转换电路，所述两个PMOS管M7、M8以二极管连接方式相连，所述偏置电流电路产生偏置电流通过电流镜电路注入温度补偿电路中；所述电压电流转换电路包括运放电路，所述运放电路输出端连接NMOS管M9栅极，M9源极与运放负极输入端相连并接入负载R1一端，所述负载R1另一端接地，所述温度补偿电路的输出补偿电压送入所述电压电流转换电路中运算放大器的正极输入端；所述限压电路配置成将整流单元输出电压稳定在预设值进行输出，其包括NMOS管M10、M11、M12、M13，PMOS管M14、M15、M16、M17、M18，储能电容C5，所述整流单元输出分别接入PMOS...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴新胜，
申请(专利权)人：吴新胜，
类型：发明
国别省市：安徽,34