RFID模块制造技术

一种RFID模块，包括：天线元件，用于形成RFID天线；RFID电路块，天线元件连接到该RFID电路块；第一谐振频率调节电路，具有包括连接到天线元件的漏极端、接地的栅极端和接地的源极端的元件，其中，上拉电阻器连接在所述漏极端和电源之间。

【技术实现步骤摘要】

本说明书涉及RFID (射频识别)技术，更具体地讲，涉及一种利用读/写器执行短距离无线通信的RFID模块以及一种其中包含有此模块的便携式装置。
技术介绍
RFID技术基本上是一种以非接触方式识别移动体的技术。在读/写器和RFID模块之间执行短距离无线通信的RFID系统通常利用电磁耦合、电磁感应、无线电波等形成。 作为电磁感应方法的RFID模块，用于诸如电子货币、通勤票或雇员ID卡的各种应用的卡形RFID模块已经变得普及。近年来，关于非接触IC卡的功能，诸如包含了这种功能的移动电话终端的便携式装置已经被投入市场。在RFID系统中，在大量使用金属的便携式装置中所包含的这种功能中，反相零讯号(phase inversion null)问题已经被公知。RFID系统中的术语“零讯号(null) ”指的是尽管接收通信所需的电力的距离足够(即，在可通信范围内)仍不能执行通信的现象，并且存在可能导致这种零讯号发生的各种因素。反相就是一种这样的因素。由反相导致的零讯号将被称作反相零讯号。这里使用的术语“相位”指的是在从已通过幅移键控(ASK)调制的载波提取包络后的波形的相位。由于该相位不同于13. 56MHz载波的相位，所以在下文中该相位将被称作“包络相位”，以避免混淆。作为发送载波的被称作读/写器(在下文中也将称作R/W)的装置与自身不输出载波的RF模块进行电磁耦合的结果，执行电磁感应方法的短距离无线通信。在从RF模块到R/W的通信中，根据磁耦合的状态，可能易于发生包络相位的反转。由于RF模块通常具有卡形形状，所以在下文中RF模块将被简单地称作卡。然而，按照上述的方式，在RF模块被包含在便携式装置中的情况下，当然，RF模块将不具有卡形形状。当包络相位被反转时，ASK调制中振幅的大小以及作为数字数据的高/低关系被反转。由于以即使发生反转也能正常执行通信的方式创建了特定的RFID协议，所以包络相位被反转这个事实本身不会造成问题。然而，在包络相位被反转的过程中，存在大载波振幅和小载波振幅之间的差相对于数字数据的高/低变成零的点。这时，由于R/W不能解调来自卡的响应数据，所以出现零讯号。图I示出了包络相位的反转与解调能否状态之间的关系。图I上侧的波形表示由卡正在发送的数据，该数据在卡的天线电流的变化中得到反映。图I下侧的波形表示在R/W的天线中出现的载波波形。可以看出，在图I中包络从左到右地变化，发生了包络相位的反转。在该反转处，出现“不能解调”的状态。这里，将简要描述包络相位被反转的机制。利用“负载调制法”执行从卡到R/W方向的数据传输，“负载调制法”使卡侧天线的负载电阻发生变化。在这种负载调制方法中，通过导通/截止用于负载调制的FET来执行作为数字数据的高/低表示，所述FET包含在卡侧的RFID电路模块(通常为芯片构造)中。(由于使用曼彻斯特码，所以用高一低来表示“1”，用低一高来表示“O”。)在下文中，用于负载调制的FET还将被称作“负载开关”(负载SW)。由于在通信中的R/W和卡彼此磁耦合，所以检测由负载SW导致的卡的天线电流的变化作为R/W的天线中的载波波形的振幅变化。为此，R/W以与ASK调制波的解调相同的方式执行根据包络检测的解调。将给出模型的描述，从而通过磁耦合来简化卡的天线电流的变化被转换成读/写器的天线电压的变化的状态。图2A示出了 R/W和卡的主电路单元。在这幅图中，为了方便的缘故，非接触IC卡的RFID模块被称作“卡”。在所述卡的内部，仅示出了与发送相关的部 分，而省略了其它元件的图示。R/W中的块“TNS”和“RCV”分别表示发送单元和接收单元。图2B示出了等效电路，在该等效电路中，简化了磁耦合的R/W和卡。图2B中示出的R/W的电压Vl对应于R/W的天线中产生的电压。图2B是示出了等效电路的电路图，在该等效电路中，简化了磁耦合的R/W和卡。在这幅图中，Vl对应于在R/W的天线中产生的电压。当用电路等式来表示Vl时，Vl可被按下面的式(I)描述。[式I]= OiyA + A). A + {-jcoM. Z2) V._ _J\_ _J通过ij在天线端产生的电Jfea 通过i2在天线端产生的电压=b可以从该式(I)中看出，电压Vl为由电流Il产生的电压a和流经卡侧天线的电流12产生的电压b的相加组合。作为其结果，由于负载SW的开/关导致12改变，所以可以通过包络检测来传达信息。此外，用下面的式⑵表示这个等价电路中的Il和12之间的关系。[式2]Ii = -^-(CoL2 -— jR2) ωΜcoC2结果，可以认为，Il和12之间的相位差受到L2、R2和C2之间的关系( 卡的谐振频率)的影响。这里，下面的点成为问题。即，关于电压波形a和b之间的相位差，电压a受LI和Rl之间的关系的影响，电压b受L2、R2和C2之间的关系的影响。为此，作为结果，电压Vl变为使得具有相互相位差的两个正弦波被相加组合。当两个正弦波被相加组合时，如果相互的相位关系为同相，则波形的电平被直接相加。如果相位关系为反相，则波形的电平被相减。在同相和反相之间的中间状态下，存在波形的电平不变的相位关系，其结果是组合后的ASK的振幅的变化丢失。图3A-3C示出了利用示波器的信道(ch)相加组合功能作为用于解释R/W的天线中产生的电压Vl的基准的波形的示例。这示出了 chi的波形和ch2的波形被组合，其中，在chi中呈现电压a，在ch2中呈现电压b。时间轴的范围被改变以表示图3的上半部和下半部中的相同波形表示同一波形。上半部表示载波范围(50nSec/div)内的波形，下半部表示ASK调制范围(2ysec/div)内的波形。此外，图3A表示波形完全反相时的状态，图3C表示波形完全同相时的状态，图3B表示介于上述两种状态之间的中途状态(零讯号)。接下来，将描述谐振频率与具有非接触IC卡功能(即，其中包含有RFID模块)的便携式装置的零讯号容易发生的位置之间的关系。在大量使用金属的便携式装置的情况下会尤其成为问题的是R/W天线的自感(LI)的变化。形成R/W天线的自感(LI)的磁通量被诸如电子设备的外壳或基板的GND平面的金属表面(准确地说，大致平面形状的导体)中产生的涡电流所抵消。为此，随着便携式装置靠近R/W天线，R/W天线的自感大幅降低。同时，电压b相对于电压a的相位关系变 化成前侧(leading side)。在载波相位的变化量无法包含在不发生零讯号的范围内的情况下，在便携式装置与R/W紧密接触的位置附近无法执行通信。图4是表示当使便携式装置靠近环形天线时L值的变化的实际测量示例的曲线图。该曲线图的横轴表示从便携式装置直到环形天线的距离(_)，纵轴表示R/W天线的自感(LI)的电感值(μ H)。由于取决于使不同的便携式装置靠近R/W，金属体的布置和面积不同，所以施加在相对的R/W装置的感应的振幅不同。然而，可以看出，即使装置不同，电感值也趋于随着距离的减小而减小。在R/W中，具体地讲，当作为便携式装置靠近时R/W天线的电感降低的结果，便携式装置的谐振频率(在下文中，表示为f0)高时，由于电压b相对于电压a的相位关系为使这两个电压都处于前方向，所以不利的条件相互符合，容易产生零讯号。对于这种机制，便携式装置的fO和容易发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
2011.03.21 US 61/454,7801.ー种RFID模块，包括 天线元件，形成RFID天线； RFID电路块，天线元件连接到该RFID电路块； 第一谐振频率调节电路，具有包括连接到天线元件的漏极端、接地的栅极端和接地的源极端的元件，其中，上拉电阻器连接在所述漏极端和电源之间。2.根据权利要求I所述的RFID模块，其中，天线元件具有第一端和第二端，第一谐振频率调节电路的漏极端连接到天线元件的第一端，所述RFID模块还包括 第二谐振频率调节电路，具有包括连接到天线元件的第二端的漏极端、接地的栅极端和接地的源极端的元件，其中，上拉电阻器连接在第二谐振频率调节电路的漏极端和电源之间。3.根据权利要求2所述的RFID模块，其中，在天线元件的第一端和第二端之间设置了电容器。4.根据权利要求2所述的RFID模块，其中，对于第一谐振频率调节电路和第二谐振频率调节电路中的每个，栅极端通过ー对串联连接的电阻器接地，设置ー电容器，该电容器的一端连接在这对电阻器之间并且另一端连接到第一谐振频率调节电路和第二谐振频率调节电路中的另ー个的漏极端。5.根据权利要求I所述的RFID模块，其中，栅极端通过ー电阻器接地。6.根据权利要求I所述的RFID模块，其中，栅极端连接到RFID电路块的输入/输出(IO)端ロ。7.根据权利要求I所述的RFID模块，其中，天线元件形成环形天线。8.根据权利要求I所述的RFID模块，其中，第一谐振频率调节电路的所述元件为场效应晶体管(...

【专利技术属性】
技术研发人员：津岛贵晃，高桥俊行，武田利彦，三原善吉，
申请(专利权)人：索尼移动通信日本株式会社，
类型：发明
国别省市：