一种基于调谐功能的射频输入过功率保护方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于调谐功能的射频输入过功率保护方法及系统，其方法包括，S1检测整流输出电压的预设分压是否超过上限判决阈值；若是，则执行S2

【技术实现步骤摘要】
一种基于调谐功能的射频输入过功率保护方法及系统


[0001]本专利技术涉及无源射频领域，具体涉及一种基于调谐功能的射频输入过功率保护方法及系统。

技术介绍

[0002]随着网络通信技术、大数据技术、传感技术和集成电路技术的不断发展和相互作用，以及系统技术、芯片技术和天线集成技术的耦合发展，用于物联网节点的标签适用场景不断扩展，从近年来的物流领域、防伪溯源领域以及智能交通领域，随着进一步与通信技术、数据技术和传感技术的融合，逐步开拓在智慧农场、智慧家居、环境监测、医疗健康等领域的应用。物联网节点芯片往往采用射频无源供电，如无源RFID芯片及无源RF
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sensor，在节点距离功率源较近分布，或者发射功率增强的情况下，会出现进入芯片的射频功率过强的情况，如保护不当，会造成芯片损伤甚至失效。
[0003]目前传统的过功率保护采用如图1所示的系统，其采用的是在射频前端接口连接限幅保护模块(限幅保护方式)或者整流输出泄流保护模块(泄流保护方式)。对于泄流保护方式，当出现过量射频输入功率时，开启芯片射频前端内大泄流负载方式进行保护，此时过量的射频输入功率已经进入了芯片的射频前端，仍然存在浪涌电流等潜在危险和对芯片后级电路的干扰；对于限幅保护方式，射频前端的限幅保护模块存在过功率消峰现象，会造成射频调制波形尤其是浅调幅波形的信号完整性问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种基于调谐功能的射频输入过功率保护方法及系统，通过功率检测和调谐，将过功率能量阻挡在射频前端之外，防止了过功率能量进入射频前端的潜在危险和干扰，同时也防止了由于传统片内射频前端限幅保护模块造成射频波形信号完整性问题。
[0005]本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于调谐功能的射频输入过功率保护方法，包括以下步骤，
[0006]S1，检测射频前端输出的整流输出电压的预设分压是否超过上限判决阈值；若是，则依次循环执行S2
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S3；若否，则依次循环执行S4
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S6；
[0007]S2，逐次调整射频前端的阻抗，使射频前端与天线之间的阻抗匹配度降低；
[0008]S3，每次调整所述射频前端的阻抗后，检测所述整流输出电压的预设分压是否不超过上限判决阈值；若否，则返回执行所述S2；若是，则结束调整；
[0009]S4，逐次调整射频前端的阻抗，使射频前端与天线之间的阻抗匹配度升高；
[0010]S5，每次调整所述射频前端的阻抗后，检测所述整流输出电压的预设分压是否超过上限判决阈值，若是，则返回执行所述S2，若否，则执行S6；
[0011]S6，检测所述整流输出电压相对调整前是否上升，若是，则返回执行所述S4，若否，则结束调整。
[0012]在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。
[0013]进一步，在所述S1之前，还包括如下步骤，
[0014]S0，检测射频前端输出的整流输出电压是否达到稳定；若否，则持续检测射频前端输出的整流输出电压，直至测射频前端输出的整流输出电压达到稳定；若是，则执行所述S1。
[0015]基于上述一种基于调谐功能的射频输入过功率保护方法，本专利技术还提供一种基于调谐功能的射频输入过功率保护系统。
[0016]一种基于调谐功能的射频输入过功率保护系统，包括射频前端、过功率检测模块以及调谐模块，所述射频前端配设有用于改变阻抗的电容阵列；
[0017]所述射频前端，其用于将天线发送过来的射频信号进行整流，并输出整流输出电压；
[0018]所述过功率检测模块，其用于根据所述射频前端输出的整流输出电压，输出过功率标记信号；
[0019]所述调谐模块，其用于根据所述射频前端输出的整流输出电压以及所述过功率检测模块输出的过功率标记信号，控制所述电容阵列中单位电容的通断，从而调整所述射频前端与所述天线之间的阻抗匹配度，使进入射频前端的功率保持在预设输入功率范围内。
[0020]在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。
[0021]进一步，所述过功率检测模块包括电压基准电路和比较判决单元；所述电压基准电路的输出和所述射频前端的输出均连接在所述比较判决单元的输入上，所述比较判决单元的输出与所述调谐模块连接；
[0022]所述电压基准电路，其用于产生表征上限判决阈值的基准电压，并接入所述比较判决单元；
[0023]所述比较判决单元，其用于将所述整流输出电压的预设分压与所述基准电压进行比较；当所述整流输出电压的预设分压大于所述基准电压值时，则输出Vtop＝1的过功率标记信号至所述调谐模块；当所述整流输出的电压的预设分压小于或等于所述基准电压值时，则输出Vtop＝0的过功率标记信号至所述调谐模块。
[0024]进一步，所述天线具体为差分天线，所述电容阵列具体为CTC结构开关电容阵列，所述CTC结构开关电容阵列包括多级CTC结构开关电容，每级所述CTC结构开关电容均包括第一单位电容、第二单位电容和开关管；在任一级所述CTC结构开关电容中，所述第一单位电容的一端连接在所述差分天线的一个输出端口上，所述第一单位电容的另一端连接在所述开关管的漏极上，所述开关管的源极连接在所述第二单位电容的一端上，所述第二单位电容的另一端连接在所述差分天线的另一个输出端口上，所述开关管的栅极与所述调谐模块连接。
[0025]进一步，每级所述CTC结构开关电容还均包括泄放管，在任一级所述CTC结构开关电容中，所述开关管的栅极通过所述泄放管与所述阻抗自适应调节模块连接；具体的，在任一级所述CTC结构开关电容中，所述开关管的栅极与所述泄放管的源极连接，所述泄放管的漏极接地，所述泄放管的栅极与所述阻抗自适应调节模块连接；
[0026]每级所述CTC结构开关电容还均包括第一偏置管和第二偏置管，在任一级所述CTC结构开关电容中，所述开关管的栅极分别与所述第一偏置管的栅极以及所述第二偏置管的
栅极连接，所述第一偏置管的漏极以及所述第二偏置管的漏极分别与所述开关管的源极和漏极对应连接，所述第一偏置管的源极以及所述第二偏置管的源极均接地。
[0027]进一步，任一级所述CTC结构开关电容中的第一单位电容和第二单位电容的容值相等；每一级所述CTC结构开关电容中的第一单位电容和第二单位电容的容值均按照二进制递增；
[0028]每一级所述CTC结构开关电容中的所述开关管、所述第一偏置管和所述第二偏置管的栅宽均按照二进制递增。
[0029]进一步，所述调谐模块具体用于，
[0030]当所述过功率检测模块输出Vtop＝1的过功率标记信号时，则输出一个多位二进制控制信号控制所述CTC结构开关电容阵列中的一个开关管关闭；
[0031]在控制所述CTC结构开关电容阵列中的一个开关管关闭后，若所述过功率检测模块输出Vtop＝1的过功率标记信号时，则继续输出一个多位二进制控制信号控制所述CTC结构开关电容阵列中的下一个开关管关闭；若本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于调谐功能的射频输入过功率保护方法，其特征在于：包括以下步骤，S1，检测射频前端输出的整流输出电压的预设分压是否超过上限判决阈值；若是，则依次循环执行S2
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S3；若否，则依次循环执行S4
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S6；S2，逐次调整射频前端的阻抗，使射频前端与天线之间的阻抗匹配度降低；S3，每次调整所述射频前端的阻抗后，检测所述整流输出电压的预设分压是否不超过上限判决阈值；若否，则返回执行所述S2；若是，则结束调整；S4，逐次调整射频前端的阻抗，使射频前端与天线之间的阻抗匹配度升高；S5，每次调整所述射频前端的阻抗后，检测所述整流输出电压的预设分压是否超过上限判决阈值，若是，则返回执行所述S2，若否，则执行S6；S6，检测所述整流输出电压相对调整前是否上升，若是，则返回执行所述S4，若否，则结束调整。2.根据权利要求1所述的基于调谐功能的射频输入过功率保护方法，其特征在于：在所述S1之前，还包括如下步骤，S0，检测射频前端输出的整流输出电压是否达到稳定；若否，则持续检测射频前端输出的整流输出电压，直至测射频前端输出的整流输出电压达到稳定；若是，则执行所述S1。3.一种基于调谐功能的射频输入过功率保护系统，其特征在于：包括射频前端、过功率检测模块以及调谐模块，所述射频前端配设有用于改变阻抗的电容阵列；所述射频前端，其用于将天线发送过来的射频信号进行整流，并输出整流输出电压；所述过功率检测模块，其用于根据所述射频前端输出的整流输出电压，输出过功率标记信号；所述调谐模块，其用于根据所述射频前端输出的整流输出电压以及所述过功率检测模块输出的过功率标记信号，控制所述电容阵列中单位电容的通断，从而调整所述射频前端与所述天线之间的阻抗匹配度，使进入射频前端的功率保持在预设输入功率范围内。4.根据权利要求3所述的基于调谐功能的射频输入过功率保护系统，其特征在于：所述过功率检测模块包括电压基准电路和比较判决单元；所述电压基准电路的输出和所述射频前端的输出均连接在所述比较判决单元的输入上，所述比较判决单元的输出与所述调谐模块连接；所述电压基准电路，其用于产生表征上限判决阈值的基准电压，并接入所述比较判决单元；所述比较判决单元，其用于将所述整流输出电压的预设分压与所述基准电压进行比较；当所述整流输出电压的预设分压大于所述基准电压值时，则输出Vtop＝1的过功率标记信号至所述调谐模块；当所述整流输出电压的预设分压小于或等于所述基准电压值时，则输出Vtop＝0的过功率标记信号至所述调谐模块。5.根据权利要求4所述的基于调谐功能的射频输入过功率保护系统，其特征在于：所述天线具体为差分天线，所述电容阵列具体为CTC结构开关电容阵列，所述CTC结构开关电容阵列包括多级CTC结构开关电容，每级所述CTC结构开关电容均包括第一单位电容、第二单位电容和开关管；在任一级所述CTC结构开关电容中，所述第一单位电容的一端连接在所述差分天线的一个输出端口上，所述第一单位电容的另一端连接在所述开关管的漏极上，所述开关管的源极连接在所述第二单位电容的一端上，所述第二单位电容的另一端连接在所
述差分天线的另一个输出端口上，所述开关管的栅极与所述调谐模块连接。6.根据权利要求5所述的基于调谐功能的射频输入过功率保护系统，其特征在于：每级所述CTC结构开关电容还均包括泄放管，在任一级所述CTC结构开关电容中，所述开关管的栅极通过所述泄放管与所述阻抗自适应调节模块连接；具体的，在任一级所述CTC结构开关电容中，所述开关管的栅极与所述泄放管的源极连接，所述泄放管的漏极接地，所述泄放管的栅极与所述阻抗自适应调节模块连接；每级所述CTC结构开关电容还均包括第一偏置管和第二偏置管，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李小明，安亚斌，刘东浩，齐毅璇，彭琪，庄奕琪，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：