无源超高频射频识别芯片模拟前端电路制造技术

本发明专利技术公开了一种无源超高频射频识别芯片模拟前端电路，主要解决现有电路解码功耗较大及生成反向散射链路频率时需要对时钟频率进行校准的问题。本发明专利技术通过模拟解码控制电路检测输入的ＰＩＥ信号，控制第一积分器、第二积分器和第三积分器分别在设定的时间内积分，并将第一积分器和第二积分器的积分结果通过比较器进行比较，完成对ＰＩＥ信号的解码；在起始定界符ｄｅｌｉｍｉｔｅｒ之后的第三个下降沿，根据第一寄存器保存的数据以及第一比较器的输出来产生使能信号，与第三积分器产生的电压共同来控制弛张振荡器，可得到读写器要求的反向散射链路频率。本发明专利技术具有功耗低及无需进行频率校准的优点，可用于无源超高频射频识别芯片设计。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电子电路
，涉及无源超高频射频识别(UHF RFID)芯片模拟 前端电路，可用于无源超高频射频识别芯片。
技术介绍
射频识别(RFID)包括将唯一的识别信息存储到IC芯片中，以及使用射频识别、 追踪或者管理附着于此IC芯片的物体的技术。RFID系统基本结构包括RFID标签，用 于存储唯一的识别信息；以及RFID读取器，用于读取或写入存储于标签的信息。图1是现有的RFID系统的基本结构，其中读写器按照一定的编码方式发送包含命 令的激励信号，标签从激励信号中获取能量并解码来自读写器的信息，同时根据解码 结果对读写器命令做出响应，以反向散射的方式将信号传递给读写器。读写器接收并 解码标签的反向散射信号，从而完成和芯片的一次通信。在IS0/IEC18000-6C标准中对读写器发送命令的编码方式以及标签的响应方式都 做了详细的规定。读写器R》标签T链路应采用PIE编码方式。Tari为读写器对标签 发信的基准时间间隔，其值即为数据0的持续时间。读写器应以前同步码或帧同步开 始所有I^〉T通信。前同步码应先于Query命令，表明盘存周期的开始。其它命令则以 帧同步开始。图2示出了 ISO/IEC18000-6C标准中规定的PIE编码，其中数据0和数据1由不 同长度的高电平和一定长度的低电平PW构成。数据0的长度为Tari，数据1的长度 介于1. 5Tari与2Tari之间。Tari的长度介于6. 5us与25us之间，该长度与读写器 的具体实现有关。图3示出了 IS0/IEC18000-6C标准中规定的前同步码和帧同步。其中，图(a)为 前同步码，由固定长度的起始分界符(delimiter )、数据0 (Tari )、 R=〉T校准符(RTcal) 和Tz〉R校准符(TRcal)组成；图(b)为帧同步，由固定长度的起始分界符(delimiter)、 数据0 (Tari)和R=〉T校准符(RTcal)组成。读写器利用启动盘存周期的Query命令 的前同步码中的TRcal和有效载荷中的分频率(DR)来规定标签的反向散射链路频率。 公式(1)规定了反向散射链路频率(BLF)、 TRcal和DR之间的关系。标签测定TRcal的 长度，计算BLF,并将其T》R链路速率调节至等于BLF。目前，公知的无源UHF RFID芯片基本结构由模拟前端电路、数字基带电路、存储 器构成。图4是传统的无源UHF RFID芯片基本结构。参照图4，传统的无源UHF RFID芯片结构包括模拟前端电路410、数字基带电 路420和存储器430。其中，模拟前端电路410包括电荷泵电路411、电源管理电路 412、解调电路413、调制电路414和时钟产生电路415;数字基带电路420包括逻 辑控制单元421、反向散射时钟判断模块422、计数器423和数字比较器424;存储器 430，通常为读写的EEPROM或者MTP。电荷泵电路411从天线所接收的读写器发射的高频载波中获取能量，并通过电源 管理电路412为芯片其它电路提供电源；时钟产生电路415利用电源管理电路412提 供的电源产生频率为1.92M或1.28M的时钟信号，提供给数字基带电路420;同时， 解调电路413从天线接收的高频载波中将读写器发送的信号解调出来，并将解调出的 PIE信号传递给计数器423;计数器423在时钟产生电路415产生的时钟信号的控制下， 对解调电路413解调出的信号进行计数，并将计数结果通过数字比较器424进行判断， 完成对解调电路413所解调出的信号的解码；反向散射时钟判断模块422根据数字比 较器的比较结果以及逻辑控制单元的控制，对时钟产生电路415产生的时钟信号进行 分频，产生符合IS0/IEC18000-6C标准的反向散射链路频率BLF;逻辑控制单元421 根据数字比较器424的解码结果来判断读写器所发送的命令，并根据判断的命令利用 BLF对需要返回给读写器的数据进行编码，产生反向散射编码信号，来控制调制电路 414，通过改变芯片的阻抗来改变天线返回至读写器的信息，从而完成和读写器的一次 通信。这种结构的电路存在的问题是1) 利用频率为1. 92M或1. 28M的时钟信号对解调电路413解调出的PIE信号进 行计数来实现解码，导致芯片功耗较大，降低了芯片的读写距离；2) 在芯片中时钟产生电路415产生的时钟频率与制造工艺以及芯片工作环境有 关，不同批次的芯片在不同的工作环境下产生的时钟频率会有不同。这会导致不同芯 片或同一芯片在不同工作环境下对于同一 TRcal计数得到的计数值不同，由此判断得 到的BLF会有不同。这需要在读写器与芯片的通信开始时利用起始定界符delimiter 对时钟电路进行频率校准，会降低芯片的读写速率。本专利技术的目的在于克服上述已有技术的不足，提出了一种无源超高频射频识别芯片模拟前端电路，以降低芯片功耗，提高芯片读取速率以及读写距离，增强芯片对制造工艺以及不同环境的适应能力。为实现上述目的，本专利技术的无源超高频射频识别芯片模拟前端电路包括电荷泵电路、电源管理电路、解调电路和调制电路，该电荷泵电路、解调电路和调制电路的输入端与天线连接，电荷泵电路的输出端与电源管理电路连接，电源管理电路的输出端与芯片的其它电路相连，解调电路的输出端连接有模拟解码控制电路，以产生控制逻辑；模拟解码控制电路的输出端连接有解码及反向散射链路频率生成电路，以完成PIE信号的解码以及产生反向散射链路频率。所述的解码与反向散射链路频率生成电路包括弛张振荡器、第二积分器、反相器和第二比较器，该弛张振荡器的输入端连接有第三积分器和第一寄存器；第一寄存器的输入端连接有第二寄存器和第一比较器；第一比较器的输入端连接有第一积分器；弛张振荡器的输出端、第二寄存器的输出端和第二比较器的输出端作为模拟前端电路的输出；所述的第一积分器的输入端与模拟解码控制电路的第二输出端相连，第一积分器的第一输出端与第一比较器的反向输入端相连，第一积分器的第二输出端与第二比较器的反向输入端相连；所述的第二积分器的第一输入端与输入的PIE信号相连，第二积分器的第二输入端与反相器的输出端相连，第二积分器的输出端与第一比较器的同相输入端以及第二比较器的同相输入端相连；所述的第一比较器的输出端与第一寄存器的第二输入端以及第二寄存器的第二输入端相连；所述的第三积分器的输入端与模拟解码控制电路的第一输出端相连，第三积分器的输出端与弛张振荡器的第一输入端相连；所述的弛张振荡器的第二输入端与第一寄存器的输出端相连；所述的模拟解码控制电路的第三输出端与第二寄存器的第一输入端相连，模拟解码控制电路的第四输出端与第一寄存器的第一输入端相连；所述的模拟解码控制电路产生的控制逻辑如下1)检测到读写器发送命令的第一个下降沿，判定检测到起始分界符delimiter,命令开始，将第一寄存器以及第二寄存器置O;2) 检测到起始分界符delimiter之后的第一个上升沿，在其第二输出端产生使能信号；3) 检测到起始分界符delimiter之后的第一个下降沿，将其第二输出端的使能信号取反；4) 检测到起始分界符delimiter之后的第二个下降沿，在其第一输出端产生使能信号；5) 检测到起始分界符delimiter本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无源超高频射频识别芯片模拟前端电路，包括电荷泵电路（５１１）、电源管理电路（５１２）、解调电路（５１３）和调制电路（５１４），电荷泵电路（５１１）、解调电路（５１３）和调制电路（５１４）的输入端与天线连接，电荷泵电路（５１１）的输出端与电源管理电路（５１２）连接，电源管理电路（５１２）的输出端与芯片的其它电路相连，其特征在于，解调电路（５１３）的输出端连接有模拟解码控制电路（５１５），以产生控制逻辑；模拟解码控制电路（５１５）的输出端连接有解码及反向散射链路频率生成电路（５１６），以完成ＰＩＥ信号的解码以及产生反向散射链路频率。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：庄奕琪，唐龙飞，靳钊，李小明，刘伟峰，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：87[]