專利名稱：用于應(yīng)答器接收路徑中負(fù)載調(diào)節(jié)的電路裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于設(shè)置在應(yīng)答器接收路徑中的電路部分負(fù)載調(diào)節(jié)的電路裝置，還涉及尤其用于無源和/或半無源應(yīng)答器的信號檢測的檢測電路，還涉及應(yīng)答器及用于運(yùn)行應(yīng)答器的方法。
本發(fā)明處于應(yīng)答器的技術(shù)領(lǐng)域及尤其是用于識別用途的非接觸式通信的領(lǐng)域。對于該所謂的RFID技術(shù)的一般背景可參考KlausFinkenzeller著的“RFID-Handbuch”，2002年第3更新版。
背景技術(shù)：
在無源及半無源應(yīng)答器的情況下，一個由基臺發(fā)射出的電磁信號被應(yīng)答器接收及解調(diào)。無源應(yīng)答器不具有自己的能源，由此在該應(yīng)答器中用于對接收的電磁信號解調(diào)及解碼所需的能量必需從電磁信號本身吸取。吸取來自電磁波的能量可通過天線線圈的感應(yīng)或磁性地通過使用偶極天線來實(shí)現(xiàn)。
在現(xiàn)在使用的無源的125KHz系統(tǒng)中，在電磁近場中的能量接收是通過感應(yīng)耦合來實(shí)現(xiàn)的。由此達(dá)到的能量作用范圍在幾厘米至約0.5米的范圍中。為了實(shí)現(xiàn)更大的作用范圍或用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)母邤?shù)據(jù)傳輸率，在RFID技術(shù)中使用的載波頻率增大到UHF頻段或微波段。對于這樣高的載波頻率典型使用偶極天線來作能量及數(shù)據(jù)信號的耦合饋入。在無源應(yīng)答器的情況下借助這種偶極天線可實(shí)現(xiàn)至幾米范圍的作用距離。
在現(xiàn)在及將來的RFID系統(tǒng)中的目標(biāo)是用無源應(yīng)答器達(dá)到盡可能大的作用范圍及同時達(dá)到盡可能高的數(shù)據(jù)傳輸率。大的作用范圍尤其可通過提高基臺的發(fā)射功率來實(shí)現(xiàn)。因?yàn)镽FID系統(tǒng)產(chǎn)生并發(fā)射電磁波及由此可理解為無線電裝置，一個國家的及歐洲的HF規(guī)章的基本邊界條件在于，RFID系統(tǒng)不能干擾或影響其它的無線電業(yè)務(wù)。對于其它無線電業(yè)務(wù)所需要的考慮限制了用于RFID系統(tǒng)工作頻率的選擇及其發(fā)射功率的強(qiáng)度。基于這些國家的及歐洲的HF規(guī)章在相應(yīng)頻率上的最大發(fā)射功率受到很大限制。
圖1表示一個被設(shè)置在一個應(yīng)答器的接收路徑中的、公知的檢測電路(Detektorschaltung)1的概要電路框圖。檢測電路1包括一個輸入側(cè)的偶極天線2，用于接收一個被發(fā)射的高頻載波信號XHF。通過該偶極天線2根據(jù)載波XHF的場強(qiáng)產(chǎn)生出一個高頻信號V1，該信號被輸入到連接在偶極天線2后面的整流器3。在整流器3的輸出端之間設(shè)有一個信號電容器4。在該信號電容器4上降落一個電壓U1，該電壓由所接收并整流的信號V1導(dǎo)出及由此作為高頻載波信號XHF場強(qiáng)的量度。在該信號電壓U1中，一方面包括數(shù)據(jù)信息，該數(shù)據(jù)信息被調(diào)制地存在于高頻載波信號XHF中。另一方面該信號電壓U1還包括用于應(yīng)答器能量供給的能量。為了信號電壓U1的求值及由此獲得數(shù)據(jù)信息還設(shè)有一個求值電路5。
在大多數(shù)RFID系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)的傳輸使用脈沖間隔調(diào)制的信號。在這些系統(tǒng)中借助調(diào)幅的載波信號XHF在基臺與應(yīng)答器之間交換數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。各個數(shù)據(jù)位通過載波信號XHF的脈沖間隔調(diào)制來產(chǎn)生，其方式是基臺中的發(fā)射機(jī)在一定時間間隔中“接通”電磁場并接著又“關(guān)斷”它。如果應(yīng)答器接收到這樣調(diào)制的載波信號，則在應(yīng)答器中在輸入側(cè)產(chǎn)生一個由載波XHF的場強(qiáng)導(dǎo)出的信號電壓U1，該信號電壓在發(fā)射側(cè)電磁場被關(guān)斷的這些時間位置上具有電壓下凹部分。這種電壓下凹部分以下也被稱為“凹口”?，F(xiàn)在數(shù)據(jù)信息處于兩個這樣的電壓下凹部分之間的時間間隔中。因此該時間間隔的長度確定了相應(yīng)數(shù)據(jù)位的位值。在此情況下例如可考慮第一時間間隔相應(yīng)于邏輯“0”，以及比第一時間間隔長的第二時間間隔相應(yīng)于邏輯“1”。在其中基臺的發(fā)射機(jī)關(guān)斷并由此不發(fā)射電磁載波信號的場間隙于是在一定程度構(gòu)成兩個彼此相繼的數(shù)據(jù)位之間的間隔部分。
隨著在識別中對可靠性要求的增長，在現(xiàn)代RFID系統(tǒng)中要求愈來愈高的數(shù)據(jù)傳輸率，以使得識別發(fā)生的相應(yīng)時間保持盡可能短，以便在愈來愈短的時間間隔中在載波上調(diào)制傳輸大量信息包。因此在用低功率工作的RFID系統(tǒng)中盡管有限的發(fā)射功率仍要求愈來愈大的數(shù)據(jù)通信作用范圍。為了能滿足這個要求，應(yīng)答器必需在很弱的電和/或磁場的情況下仍可從發(fā)射的載波信號XHF的場中吸取足夠的能量。但這僅當(dāng)應(yīng)答器的整流器3要具有盡可能高的效率時才有可能。此外還必需能檢測出很小的信號電壓并可復(fù)現(xiàn)該電壓。
現(xiàn)代應(yīng)答器必需不僅在存在載波信號強(qiáng)電場的近場中而且在電場有時被很強(qiáng)衰減的遠(yuǎn)場中均可工作。但當(dāng)一個應(yīng)答器無論工作在近場還是遠(yuǎn)場中時將產(chǎn)生以下問題，對此將借助圖2來說明圖2表示發(fā)射的高頻載波信號XHF包絡(luò)線的曲線及信號電壓U1的曲線，其中后者應(yīng)盡可能好地復(fù)現(xiàn)該包絡(luò)線。在此情況下圖2(a)表示應(yīng)答器工作在遠(yuǎn)場的情況下的曲線圖及圖2(b)表示應(yīng)答器工作在近場的情況下的曲線圖。其中總是用a指示包絡(luò)線或電壓信號的凹口；用b指示高頻載波信號XHF及用c指示復(fù)現(xiàn)該載波信號的信號電壓U1。這里用c指示的實(shí)線曲線表示在小放電電流情況下的信號電壓的特性曲線，及用c指示的虛線所示曲線表示在大放電電流情況下的相應(yīng)信號電壓特性曲線。在此情況下信號電壓c應(yīng)盡可能好地復(fù)現(xiàn)載波電壓的曲線或它的包絡(luò)線b，其中這里重要的是，起分隔部分作用的電壓下凹a也很好地顯現(xiàn)在信號電壓c中。
對于工作在遠(yuǎn)場中的應(yīng)答器，載波信號XHF的包絡(luò)線b一方面具有小幅值及另一方面構(gòu)成一個足夠?qū)挼陌伎赼(圖2(a))?，F(xiàn)在為了在信號電壓U1這樣小的電壓幅值情況下還可檢測到相應(yīng)的電壓下凹，應(yīng)答器的檢測器1典型地具有一個小的時間常數(shù)，以便很小的凹口也能被識別。為了實(shí)現(xiàn)小的時間常數(shù)，因此使用具有盡可能小電容量的電容器4。由此通過該電容器4提供的放電電流也很小。在遠(yuǎn)場中這樣小的放電電流也足以使載波信號XHF的包絡(luò)線b很好地復(fù)現(xiàn)。此外大的放電電流具有其缺點(diǎn)，即應(yīng)答器需要很多的功率，這將總地導(dǎo)致數(shù)據(jù)通信的作用范圍的下降。
但成問題的是對于工作在近場中的應(yīng)答器的載波信號包絡(luò)線b的復(fù)現(xiàn)(圖2(b))。在近場中包絡(luò)線b的幅值非常大，以致在單個凹口a的范圍中包絡(luò)線b的邊沿被形成得非常陡。為了產(chǎn)生信號電壓c現(xiàn)在需要很大的放電電流(見虛線表示的特性曲線)，以便能跟上包絡(luò)線的快速變化。但是基于現(xiàn)有的小電容器4，由檢測器僅能提供小的放電電流。這可直接導(dǎo)致電壓下凹部分c根本不能或僅是附帶地被復(fù)現(xiàn)。這是在于復(fù)現(xiàn)包絡(luò)線b的信號電壓c不再確定地下降到零，因?yàn)榛谛〉碾娙萘績H存在很小的放電電流，這使得信號電壓不能在為此所需的短時間中復(fù)現(xiàn)在凹口a的區(qū)域中很快變化的載波信號。因此當(dāng)應(yīng)答器工作在近場中的情況下電壓下凹部分不再像這樣地能被識別。這將直接導(dǎo)致在相應(yīng)位信息檢測時的錯誤，因此在該情況下必需考慮到誤碼率(BER＝Bit Error Rate)的增大。
為了避免該情況，在其中不僅在遠(yuǎn)場中而且在近場中也運(yùn)行電磁信號的許多RFID系統(tǒng)中對于信號檢測器使用很大的放電電流，這與應(yīng)答器現(xiàn)在處于近場中還是遠(yuǎn)場中無關(guān)。但這具有嚴(yán)重的缺點(diǎn)，即由此數(shù)據(jù)通信的作用范圍受到很大限制，因?yàn)樵谶h(yuǎn)場中現(xiàn)在也要消耗大的放電電流。
為了避免該情況，因此現(xiàn)有的系統(tǒng)通常被這樣地設(shè)計(jì)，以使得在遠(yuǎn)場中的工作及在近場中的工作得到盡可能好的妥協(xié)。但對此同樣要容忍諸如作用范圍小，誤碼率高，能耗大的缺點(diǎn)。
這當(dāng)然也是一種需要避免的狀況。

發(fā)明內(nèi)容
在該技術(shù)背景下本發(fā)明的任務(wù)在于，給出一種既可在遠(yuǎn)場中也可在近場中工作的應(yīng)答器，它盡可能地對數(shù)據(jù)通信的作用范圍無不利的影響和/或具有盡可能小的誤碼率。
根據(jù)本發(fā)明，該任務(wù)將通過分別具有下述特征的電路裝置、用于信號檢測的檢測電路、應(yīng)答器及用于運(yùn)行該應(yīng)答器的方法來解決。
根據(jù)本發(fā)明提出-用于設(shè)置在應(yīng)答器的接收路徑中的電路部分負(fù)載調(diào)節(jié)的電路裝置，它具有一個輸入路徑，通過該輸入路徑可抽取第一電壓信號；具有一個設(shè)置在輸入路徑中的電壓傳感器，用于測量第一電壓信號；具有至少一個輸出路徑，通過它們可抽取放電電流；具有至少一個設(shè)在輸入路徑與輸出路徑之間的可控的輔助電流源，用于提供至少一個放電電流信號，所述可控的輔助電流源的控制側(cè)與電壓傳感器的一個輸出端這樣地連接，即隨著第一電壓信號電壓的增長放電電流信號的值成指數(shù)地增長。
-檢測電路，尤其是用于無源和/或半無源應(yīng)答器的接收路徑的檢測電路，具有輸入端，用于接收一個由高頻電磁載波信號導(dǎo)出的信號；具有一個電路部分，用于一個信號電壓的檢測及求值，它具有一個連接在輸入端后面的信號電容器及一個連接在信號電容器后面的求值電路，在該信號電容器上降落與載波信號的場強(qiáng)相關(guān)的信號電壓，及求值電路用于信號電壓的求值；其中設(shè)有一個用于負(fù)載調(diào)節(jié)的電路裝置，在信號電壓數(shù)值上超過一個預(yù)給定的閾值的情況下，由電路部分抽取放電電流。
-應(yīng)答器，尤其是無源和/或半無源的應(yīng)答器，具有一個設(shè)在應(yīng)答器的第一及第二輸入端之間的天線，用于接收一個高頻電磁載波信號，以便對應(yīng)答器供給能量及與一個發(fā)射臺進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，具有一個連接在天線后面的接收路徑，在該接收路徑中設(shè)有一個解調(diào)電路，用于對一個被接收的、由載波信號導(dǎo)出的已調(diào)信號進(jìn)行解調(diào)，其中解調(diào)電路具有一個根據(jù)本發(fā)明的檢測電路。
-用于運(yùn)行根據(jù)本發(fā)明的應(yīng)答器的方法，設(shè)有第一運(yùn)行模式，其中應(yīng)答器在一個高頻電磁載波信號的近場中工作，設(shè)有第二運(yùn)行模式，其中應(yīng)答器在一個高頻電磁載波信號的遠(yuǎn)場中工作，其中在第一運(yùn)行模式中通過電路部分和/或通過求值電路的放電電流，尤其在使用根據(jù)本發(fā)明的電路裝置的情況下，隨著信號電壓的增長而增大。
作為本發(fā)明基礎(chǔ)的構(gòu)思在于對在近場中工作的應(yīng)答器提供一個附加的放電電流，該放電電流適合于在近場工作中檢測器內(nèi)部的放電過程。以此方式，相應(yīng)的電容在使用該放電電流的情況下可很快地充電或放電。作為載波信號的場曲線的量度的信號電壓既在近場中也在遠(yuǎn)場中、并尤其在凹口的區(qū)域上可很好地復(fù)現(xiàn)載波信號。因此既對于近場也對于遠(yuǎn)場可很好地識別這些對于數(shù)據(jù)位的解調(diào)及解碼來說是必需的凹口。
為此需要僅一個電壓傳感器及至少一個放電電流源。電壓傳感器測量作為高頻載波信號場的量度的電壓信號。輔助電流源根據(jù)該電壓信號產(chǎn)生一個放電電流。
通過輔助電流源的適當(dāng)構(gòu)型，僅在應(yīng)答器工作在近場區(qū)域中的情況下才產(chǎn)生一個放電電流，其中關(guān)于處于近場區(qū)域的識別由所測量的電壓信號本身導(dǎo)出。
這將允許基于最佳的作用范圍來設(shè)計(jì)應(yīng)答器或用于這種應(yīng)答器的檢測電路。盡管應(yīng)答器具有最佳的作用范圍但仍可對于近場中工作具有最小的誤碼率。
通過對于電壓傳感器及輔助電流源使用簡單的二極管及MOS晶體管可使根據(jù)本發(fā)明的用于負(fù)載調(diào)節(jié)的電路裝置以既簡單又節(jié)省位置的方式來實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明的有利結(jié)構(gòu)及進(jìn)一步構(gòu)型可由參照附圖的說明中得出。
典型地，輔助電流源被構(gòu)成對于信號電容器或其它電路部分提供放電電流的電流阱(Stromsenke)。信號電容器的充電可有利地由電磁場本身或由它導(dǎo)出的被接收信號動態(tài)地進(jìn)行。
在一個有利的構(gòu)型中，電壓傳感器具有至少一個二極管，它相對一個在其上可抽取電壓信號的輸入端子以導(dǎo)通方向相連接。電壓傳感器的這些二極管可有利地被構(gòu)成“晶體管二極管(Transistordioden)”。在此情況下，電壓傳感器的至少一個二極管有利地由電流鏡電路的一個二極管構(gòu)成并與電壓傳感器的其它二極管串聯(lián)地連接。
在一個同樣有利的構(gòu)型中，電流阱具有至少一個電流鏡電路。該電流鏡電路的輸入側(cè)設(shè)置在輸入路徑中并在輸出側(cè)與電路裝置的輸出端子相連接。
特別有利的是，電流阱及電壓傳感器的晶體管被構(gòu)成MOS晶體管、尤其是CMO晶體管。有利地，這樣的MOS晶體管中的至少一些被構(gòu)成MOS-二極管。尤其是構(gòu)成晶體管二極管的MOSFETs相對傳統(tǒng)的PN-二極管具有更小的溫度依賴性。
在一個非常有利的構(gòu)型中，電壓傳感器的至少一個二極管和/或電流阱的至少一個二極管被構(gòu)成pn-二極管、MOS-二極管或肖特基二極管。
有利地，電壓傳感器具有三個彼此串聯(lián)連接的二極管。該數(shù)目尤其為在給定的近場或遠(yuǎn)場上的電路裝置的確定設(shè)計(jì)提供了一個最佳的二極管特性曲線。
由電流阱提供的放電電流的電流特性曲線能以簡單的方式通過電流鏡電路的晶體管的W/L比來調(diào)節(jié)。以此方式，該電路裝置可通過面積關(guān)系的適當(dāng)選擇很好地調(diào)節(jié)到所需的作用范圍上及由此適合應(yīng)答器的所需應(yīng)用。
電流阱可有利地產(chǎn)生放電電流，該放電電流隨著所測量的電壓信號的電壓增長或多或少指數(shù)地增長。因此該電流阱產(chǎn)生具有近似于二極管特性曲線的放電電流。在由遠(yuǎn)場向近場過渡時由電流阱提供的放電電流連續(xù)地上升。以此方式可保證在遠(yuǎn)場中與近場中的工作之間非常平緩的連續(xù)過渡，因?yàn)樵谶@兩個區(qū)域之間不存在不連貫的過渡。因此，通過免除不連貫的過渡可避免不希望有的、復(fù)現(xiàn)的信號電壓的失真。此外，由此也可實(shí)現(xiàn)更小的誤碼率。
有利的是，該電源電位是一個參考電位，尤其是參考地電位。
有利的是，設(shè)有施加在該用于負(fù)載調(diào)節(jié)的電路裝置的一個輸入端上的電壓信號作為該信號電壓的該預(yù)給定閾值的量度。
有利的是，該用于負(fù)載調(diào)節(jié)的電路裝置的輸入側(cè)與該檢測電路的輸入端相連接；及該用于負(fù)載調(diào)節(jié)的電路裝置的輸出側(cè)與該信號電容器和該求值電路之間的一個分支點(diǎn)相連接并產(chǎn)生一個用于該信號電容器的放電的放電電流。
有利的是，在該檢測電路的該輸入端與該信號電容器之間設(shè)有一個第一整流電路，用于對由該載波信號導(dǎo)出的信號進(jìn)行整流。
有利的是，在該電路部分中設(shè)有一個RSSI放大器，該放大器包括該信號電容器。
有利的是，在該用于負(fù)載調(diào)節(jié)的電路裝置的輸入側(cè)前連接有一個第二整流電路，尤其是一個多級的整流器。
有利的是，該第二整流電路具有比該第一整流電路或該具有該信號電容器的RSSI放大器大的時間常數(shù)。
有利的是，設(shè)有一個接收器，它被設(shè)計(jì)來用于接收一個構(gòu)成HF信號的載波信號，尤其是接收一個具有100MHz至4.5GHz范圍中的頻率的HF信號。
有利的是，在所述第二運(yùn)行模式中，對該求值電路和/或該檢測電路幾乎不輸送放電電流。


以下將借助在附圖中概要表示的示圖中給出的實(shí)施例來詳細(xì)描述本發(fā)明。附圖表示圖1應(yīng)答器的一個公知的檢測電路的概要電路框圖；圖2一個應(yīng)答器工作在遠(yuǎn)場(a)及近場(b)情況下的高頻載波信號的包絡(luò)線的曲線圖及由此導(dǎo)出的信號電壓；圖3根據(jù)本發(fā)明的用于應(yīng)答器接收路徑中負(fù)載調(diào)節(jié)的電路裝置的概要電路框圖；圖4根據(jù)本發(fā)明的用于負(fù)載電流調(diào)節(jié)的電路裝置的電路技術(shù)結(jié)構(gòu)的電路圖；圖5根據(jù)本發(fā)明的電路裝置的輸入路徑中的電流的電流-電壓特性曲線；圖6一個應(yīng)答器工作在近場情況下的高頻電磁載波信號的包絡(luò)線的曲線圖及由此導(dǎo)出的信號電壓。
在附圖的各示圖中相同或功能相同的單元及信號-只要無另外的說明-均用相同的標(biāo)號表示。
具體實(shí)施例方式
圖3表示根據(jù)本發(fā)明的、用于-僅片斷地表示出的-應(yīng)答器的接收路徑24中負(fù)載調(diào)節(jié)的檢測電路10的概要電路框圖。該應(yīng)答器具有輸入端子11，12。在本實(shí)施例中假定輸入端子12被施加參考電位GND。在輸入端子11，12之間設(shè)置了天線13，該天線用于接收由一個發(fā)送的高頻載波信號XHF的(電磁)場中導(dǎo)出的信號V1。天線13可構(gòu)成用于接收磁耦合饋入的載波信號XHF的偶極天線或構(gòu)成用于接收感應(yīng)耦合饋入的載波信號XHF螺旋天線。
在應(yīng)答器的接收路徑24中設(shè)有一個根據(jù)本發(fā)明的檢測電路10。該檢測電路10還具有一個模擬電路部分14，用于信號電壓U1的檢測及求值。電路部分14的輸入側(cè)與輸入端子11，12相連接。因此對電路部分14的輸入側(cè)輸入由高頻載波信號XHF導(dǎo)出的信號V1。
在本實(shí)施例中電路部分14包括一個RSSI放大器15(RSSI＝接收信號強(qiáng)度指示器)，該放大器的輸入側(cè)與輸入端子11相連接。與圖1中的電路類似地，RSSI放大器15具有一個整流器及信號電容器(這兩者未示出)。RSSI放大器15在輸出側(cè)提供一個模擬信號電壓U1。在此情況下，模擬信號電壓U1由信號V1及由此由高頻載波信號XHF導(dǎo)出并理想地具有明顯可識別的用于數(shù)據(jù)信息編碼的電壓下凹部分。
RSSI放大器15后面連接有一個求值電路16，由此對該求值電路輸入模擬信號電壓U1。求值電路16對包含在模擬信號電壓U1中的數(shù)據(jù)信息求值并在輸出側(cè)產(chǎn)生一個數(shù)字信號Y，在該信號中發(fā)送的載波信號XHF的相應(yīng)數(shù)據(jù)位以數(shù)字編碼存在。
根據(jù)本發(fā)明還設(shè)有一用于負(fù)載電流調(diào)節(jié)的電路裝置17。該電路裝置17具有兩個輸入端18，19，它們與輸入端子11，12相連接。在輸入端子11與端子18之間還連接有一個整流電路20。因此對電路裝置17通過輸入端18輸入由高頻載波信號XHF或信號V1導(dǎo)出的、被整流并可能被濾波及被放大形式的信號V2。
這里假定，RSSI放大器15具有盡可能小的時間常數(shù)及由此具有盡可能小的電容量。此外還假定，整流電路20具有盡可能高的時間常數(shù)及由此具有盡可能大的電容量。典型地，整流電路20具有多級的、尤其為5級的放大器。
用于負(fù)載電流調(diào)節(jié)的電路裝置17還具有兩個輸出端21，22。第一輸出端21與RSSI放大器15和求值電路16之間的一個分支點(diǎn)23相連接。第二輸出端22與求值電路16的一個端子相連接。通過端子21，22可分別由電路部分14取得或向該電路部分14輸入一個放電電流I1，I2。放電電流I1，I2可用于使RSSI放大器15中或求值電路16中的相應(yīng)電容快速地放電。
以下將借助圖4及5來詳細(xì)描述檢測電路10內(nèi)的根據(jù)本發(fā)明的、用于負(fù)載電流調(diào)節(jié)的電路裝置17的具體電路技術(shù)結(jié)構(gòu)及其功能。圖4借助一個電路表示根據(jù)本發(fā)明的、用于負(fù)載電流調(diào)節(jié)的電路裝置。
該電路裝置17具有一個輸入路徑30及一個輸出路徑31。輸入路徑30被設(shè)置在端子18，19之間。輸出路徑31與輸出端子21及與用于參考電位GND的端子19相連接。在負(fù)載路徑30中設(shè)有三個晶體管32-34，它們在其可控制區(qū)段上彼此串聯(lián)地連接。在負(fù)載路徑31中設(shè)有另一晶體管35。各與參考電位GND連接的晶體管34，35在輸入路徑30及輸出路徑31中構(gòu)成一個電流鏡36，其中輸入側(cè)晶體管34構(gòu)成電流鏡二極管。輸入路徑30中的兩個其它的晶體管32，33構(gòu)成晶體管二極管及相對輸入端子18以導(dǎo)通方向連接。
附加地或變換地，可設(shè)置一個第二輸出路徑37，它與端子22相連接。在該輸出路徑37中設(shè)有MOS晶體管38，它的控制側(cè)與晶體管34的控制端子相連接及由此它與該晶體管34形成另一電流鏡39。
所有晶體管32-35，38均被構(gòu)成MOSFET晶體管，其中電流鏡36，39的晶體管34，35，38被構(gòu)成NMOS晶體管及晶體管二極管32，33被構(gòu)成PMOS晶體管。
兩個PMOS晶體管32，33及連接成晶體管二極管的NMOS晶體管34一起構(gòu)成一個電流傳感器。具有兩個NMOS晶體管34，35的電流鏡36構(gòu)成用于產(chǎn)生放電電流I1的第一電流阱，及具有兩個NMOS晶體管34，38的電流鏡39構(gòu)成用于產(chǎn)生放電電流I2的第二電流阱。通過電流鏡晶體管34，35或34，38的W/L比能以公知的方式合乎目標(biāo)地調(diào)節(jié)各個放電電流I1，I2的值。放電電流I1，I2的值是在考慮面積關(guān)系的情況下各與從輸入側(cè)流過電流鏡36，39的電流I0相關(guān)。該電流I0又與在輸入端子18上饋入的電壓信號V2或在輸入端子18，19之間降落的電壓U2＝V2-GND相關(guān)。該電壓U2也是用于信號電壓U1的量度，后者降落在信號電容器上及適于模擬它。
圖5表示由電流傳感器31，32測量的電流I0相對電壓U2的電流-電壓特性曲線。在此情況下輸入電流I0以對數(shù)值表示在縱坐標(biāo)上。流過兩個PMOS-二極管32，33的電流I0以對數(shù)表示值隨著增長的電壓U2構(gòu)成很大程度上線性增長的特性曲線。在表示電壓U2的橫坐標(biāo)上給出了一個電壓值V20。該電壓值V20在本例中例如為1.5V，該電壓值使遠(yuǎn)場FF與近場NF彼此分開，其中用U2＜V20定義遠(yuǎn)場FF及用U2＞V20定義近場NF。對于電壓V20＝1.5V例如得到電流值I0＝500pA。因此在遠(yuǎn)場FF中電流值為I0＜500pA及在近場NF中電流值為I0＞500pA。
基于電流I0的對數(shù)表示，因此在遠(yuǎn)場FF中得到一個衰減的小電流I0，該電流與由電路部分14提供的檢測電流相比小到可以忽略。相反地，在近場NF中很快地提供總是變大的、隨著電壓U2指數(shù)地增長的電流I0，該電流相對由電路部分14提供的檢測電流明顯地更大。因此在圖5中所示的特性曲線在一定程度上代表二極管特性曲線。因此在遠(yuǎn)場FF中檢測電流幾乎僅由電路部分14本身提供，與此相反地，在近場NF中檢測電流為了放電及由此為了復(fù)現(xiàn)模擬信號電壓U1主要通過根據(jù)本發(fā)明的用于負(fù)載電流調(diào)節(jié)的電路裝置17或其電流阱36，39提供。
通過相應(yīng)的電流鏡36，39與晶體管34，35或34，38的面積關(guān)系相關(guān)地產(chǎn)生出一個相應(yīng)的由電流I0“鏡像”形成的放電電流I1，I2，這些電流具有與圖5大致類似的特性曲線。根據(jù)本發(fā)明的用于負(fù)載電流調(diào)節(jié)的電路裝置17的另一優(yōu)點(diǎn)在于還有的其它電路單元-它們例如設(shè)計(jì)用于遠(yuǎn)場及由此電流很小-在近場中現(xiàn)在也可提供高得多的電流。因此其功能及可靠性以更有利的方式被擴(kuò)大。這可通過根據(jù)本發(fā)明的電路裝置17的擴(kuò)展，例如通過設(shè)置另外的電流鏡(圖4中虛線所示)來實(shí)現(xiàn)。
電壓值V20及由此用于遠(yuǎn)場FF及近場NF的范圍的確定可視應(yīng)用情況而不同。對于遠(yuǎn)場及近場的確定例如可使用最大作用范圍。最大作用范圍尤其與應(yīng)答器的接收靈敏度相關(guān)，并表明理論上可能的、其中可這樣確定地識別出載波信號及其中具有的凹口部分的最大作用范圍。這當(dāng)然與發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率和/或載波信號的頻率相關(guān)。近場例如可表示為這樣的電壓值，即其值小于50％的最大作用范圍。在此情況下遠(yuǎn)場的電壓值處于50％的最大作用范圍以上。
圖6表示一個應(yīng)答器工作在近場情況下的高頻電磁載波信號的包絡(luò)線的曲線圖及由此導(dǎo)出的信號電壓。
借助根據(jù)本發(fā)明的、用于負(fù)載電流調(diào)節(jié)的電路17當(dāng)應(yīng)答器工作在近場情況下載波信號XHF的包絡(luò)線b被最佳地復(fù)現(xiàn)。這之所以可能，是因?yàn)樵诮鼒鲋刑峁┝艘粋€附加的放電電流I1，I2，它由電路部分14或求值電路16吸取放電電流及因此可在一個凹口a的區(qū)域中很快地及有效地復(fù)現(xiàn)包絡(luò)線b的很陡的下降或上升。此外，由此保證了在一個凹口a的區(qū)域中信號電壓U1下降到0V或至少相對接近地達(dá)到0V，由此可實(shí)現(xiàn)一個相應(yīng)凹口a的很高識別率及由此很小的誤比特率(BER)。
二極管32，33，34可構(gòu)成為PN-二極管或MOS-二極管。有利地可典型使用連接成二極管電路的MOS-晶體管，因?yàn)镸OS-二極管相對PN-二極管具有較小的溫度相關(guān)性及由此優(yōu)于PN-二極管。
雖然以上借助了一個優(yōu)選實(shí)施例描述了本發(fā)明，但本發(fā)明不被限制在該實(shí)施例上，而可用多種方法及方式改變。
尤其是本發(fā)明不被限制在圖3，4中所給出的電路技術(shù)的方案上?？梢岳斫猓ㄟ^那里給出的電路結(jié)構(gòu)的適當(dāng)改變可得到任意多其它的電路變型，而不偏離本發(fā)明的基本原理。此外，尤其對于晶體管通過導(dǎo)電類型N對P的替換及相反地替換或通過所使用的元件的數(shù)目、類型及設(shè)計(jì)的變化可給出任意多的其它電路變型。還可理解，可取代使用PN-二極管或MOS-二極管，它們的功能也可通過具有整流功能的其它元件來實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明也不被限制在所給出數(shù)字說明上，這些數(shù)字說明僅是為了更好地理解本發(fā)明而示范地給出的，故以下的保護(hù)范圍不應(yīng)受到其限制。
參考標(biāo)號表1檢波電路2耦極天線3整流電路4信號電容器5求值電路10 檢波電路11，12 輸入端子
13 天線14 用于信號電壓檢測及求值的電路部分15 RSSI放大器16 求值電路17 負(fù)載電流調(diào)節(jié)電路18，19 用于電流調(diào)節(jié)的電路的輸入端20 整流器21，22 用于電流調(diào)節(jié)的電路的輸出端23 分支點(diǎn)24 接收電路30 輸入路徑31 輸出路徑32，33 (PMOS-)晶體管，二極管34 (NMOS-)晶體管，二極管35 (NMOS-)晶體管36 第一電流鏡37 輸入路徑38 (NMOS-)晶體管39 第二電流鏡GND 參考地電位FF 遠(yuǎn)場NF 近場I0 輸入電流I1，I2 放電電流U1 信號電壓U2 電壓
V1，V2 信號，電位V20電壓值XHF高頻載波信號Y 輸入信號a 電壓下陷，凹口b 高頻載波XHF的包絡(luò)線c 模擬信號電壓d MOS-二極管的特性曲線e PN-二極管的特性曲線
權(quán)利要求
1.用于設(shè)置在一個應(yīng)答器(10)的一個接收路徑(24)中的電路部分負(fù)載調(diào)節(jié)的電路裝置(17)，-具有一個輸入路徑(30)，通過該輸入路徑可抽取一個第一電壓信號(V2，U2)，-具有一個設(shè)置在該輸入路徑(30)中的電壓傳感器(32-34)，用于測量該第一電壓信號(V2，U2)，-具有至少一個輸出路徑(31，37)，通過它們可抽取一個放電電流信號(I1，I2)，-具有至少一個設(shè)在該輸入路徑(30)與該輸出路徑(31，37)之間的可控的輔助電流源(36，39)，用于提供所述至少一個這放電電流信號(I1，I2)，所述可控的輔助電流源的控制側(cè)與該電壓傳感器(32-34)的一個輸出端這樣地連接，即隨著該第一電壓信號(V2，U2)電壓的增長該放電電流信號(I1，I2)的值成指數(shù)地增長。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的電路裝置，其特征在于該輔助電流源被構(gòu)成用于提供該放電電流的電流阱。
3.根據(jù)以上權(quán)利要求中一項(xiàng)的電路裝置，其特征在于該輸入路徑(30)被設(shè)置在用于饋入一個輸入電位(V2)的一個第一輸入端子(18)與一個具有一個電源電位(GND)的第二端子(19)之間及所述至少一個輸出路徑(31，37)分別與該電路裝置(17)的一個輸出端子(21，22)相連接，通過該輸出端子可各抽取一個放電電流信號(I1，I2)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的電路裝置，其特征在于該電壓傳感器(32-34)具有至少一個第一二極管(32-34)，它相對該第一輸入端子(18)以導(dǎo)通方向相連接。
5.根據(jù)以上權(quán)利要求中一項(xiàng)的電路裝置，其特征在于該輔助電流源(36，39)具有至少一個電流鏡電路(36，39)，該電流鏡電路的輸入側(cè)設(shè)置在該輸入路徑(30)中及在輸出側(cè)各與該電路裝置(17)的一個輸出端子(21，22)相連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的電路裝置，其特征在于該電壓傳感器(32-34)的至少一個第二二極管(34)由該電流鏡電路(36，39)的一個二極管(34)構(gòu)成及與該電壓傳感器(32-34)的其它二極管(32，33)串聯(lián)地連接。
7.根據(jù)以上權(quán)利要求中一項(xiàng)的電路裝置，其特征在于該電壓傳感器(32-34)的這些二極管(32-34)中的至少一個和/或該輔助電流源(36，39)的這些二極管(34)中的至少一個被構(gòu)成pn-二極管、MOS-二極管或肖特基二極管。
8.根據(jù)以上權(quán)利要求中一項(xiàng)的電路裝置，其特征在于該電壓傳感(32-34)具有三個被設(shè)置成彼此串聯(lián)連接的二極管(32-34)。
9.根據(jù)以上權(quán)利要求中一項(xiàng)的電路裝置，其特征在于該電壓傳感器(32-34)的這些晶體管(32-35，38)和/或該輔助電流源(34，35，38)的這些晶體管被構(gòu)成MOSFET晶體管、尤其是CMOS晶體管。
10.根據(jù)以上權(quán)利要求中一項(xiàng)的電路裝置，其特征在于該電源電位(GND)是一個參考電位，尤其是參考地電位(GND)。
11.檢測電路(10)，尤其是用于一個無源和/或半無源應(yīng)答器(10)的一個接收路徑(24)的檢測電路，-具有一個輸入端(11，12)，用于接收一個由高頻電磁載波信號(XHF)導(dǎo)出的信號(V1)，-具有一個電路部分(14)，用于一個信號電壓(U1)的檢測及求值，該電路部分(14)具有一個連接在該輸入端(11，12)后面的信號電容器(4)及一個連接在該信號電容器(4)后面的求值電路(16)，在該信號電容器(4)上降落與該載波信號(XHF)的場強(qiáng)相關(guān)的所述信號電壓(U1)，及該求值電路(16)用于該信號電壓(U1)的求值，其特征在于設(shè)有一個用于負(fù)載調(diào)節(jié)的電路裝置(17)，它在該信號電壓(U1)數(shù)值上超過一個預(yù)給定的閾值(V20)的情況下由該電路部分(14)抽取一個放電電流(I1，I2)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的檢測電路，其特征在于設(shè)有根據(jù)權(quán)利要求1至10中一項(xiàng)的電路裝置(17)作為用于負(fù)載調(diào)節(jié)的電路裝置(17)。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12的檢測電路，其特征在于設(shè)有施加在該用于負(fù)載調(diào)節(jié)的電路裝置(17)的一個輸入端(18，19)上的電壓信號(V2，U2)作為該信號電壓(U1)的該預(yù)給定閾值(V20)的量度。
14.根據(jù)權(quán)利要求11至13中一項(xiàng)的檢測電路，其特征在于該用于負(fù)載調(diào)節(jié)的電路裝置(17)的輸入側(cè)與該檢測電路(10)的輸入端(11，12)相連接；及該用于負(fù)載調(diào)節(jié)的電路裝置(17)的輸出側(cè)與該信號電容器(4)和該求值電路(16)之間的一個分支點(diǎn)(23)相連接并產(chǎn)生一個用于該信號電容器的放電的放電電流(I1)。
15.根據(jù)權(quán)利要求11至14中一項(xiàng)的檢測電路，其特征在于該用于負(fù)載調(diào)節(jié)的電路裝置(17)的輸入側(cè)與該檢測電路(10)的該輸入端(11，12)相連接；及該用于負(fù)載調(diào)節(jié)的電路裝置(17)的輸出側(cè)與該求值電路(16)相連接并產(chǎn)生一個用于該求值電路(16)的放電的放電電流(I2)。
16.根據(jù)權(quán)利要求11至15中一項(xiàng)的檢測電路，其特征在于在該檢測電路(10)的該輸入端(11，12)與該信號電容器(4)之間設(shè)有一個第一整流電路(3)，用于對由該載波信號(XHF)導(dǎo)出的信號(V1)進(jìn)行整流。
17.根據(jù)權(quán)利要求11至16中一項(xiàng)的檢測電路，其特征在于在該電路部分(14)中設(shè)有一個RSSI放大器(15)，該放大器包括該信號電容器(4)。
18.根據(jù)權(quán)利要求11至17中一項(xiàng)的檢測電路，其特征在于在該用于負(fù)載調(diào)節(jié)的電路裝置(17)的輸入側(cè)前連接有一個第二整流電路(20)，尤其是一個多級的整流器(20)。
19.根據(jù)權(quán)利要求16至18中一項(xiàng)的檢測電路，其特征在于該第二整流電路(20)具有比該第一整流電路(15)或該具有該信號電容器(4)的RSSI放大器(15)大的時間常數(shù)。
20.應(yīng)答器，尤其是無源和/或半無源的應(yīng)答器，-具有一個設(shè)置在該應(yīng)答器的一個第一及一個第二輸入端(11，12)之間的天線(13)，用于接收一個高頻電磁載波信號(XHF)，以便對該應(yīng)答器供給能量及與一個發(fā)射臺進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，-具有一個連接在該天線(13)后面的接收路徑(24)，在該接收路徑中設(shè)有一個解調(diào)電路，用于對一個被接收的、由該載波信號(XHF)導(dǎo)出的已調(diào)信號(V1)進(jìn)行解調(diào)，其特征在于該解調(diào)電路具有一個根據(jù)權(quán)利要求11至19中一項(xiàng)的檢測電路(10)。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的應(yīng)答器，其特征在于該天線(13)被構(gòu)成用于接收及發(fā)送高頻電磁載波信號(XHF)的偶極天線。
22.根據(jù)權(quán)利要求20或21的應(yīng)答器，其特征在于設(shè)有一個接收器，它被設(shè)計(jì)來用于接收一個構(gòu)成HF信號的載波信號(XHF)，尤其是接收一個具有100MHz至4.5GHz范圍中的頻率的HF信號。
23.用于運(yùn)行根據(jù)權(quán)利要求20至22中一項(xiàng)的應(yīng)答器的方法，-設(shè)有一個第一運(yùn)行模式，其中該應(yīng)答器在一個高頻電磁載波信號(XHF)的近場中工作，-設(shè)有一個第二運(yùn)行模式，其中該應(yīng)答器在該高頻電磁載波信號(XHF)的遠(yuǎn)場中工作，其特征在于在所述第一運(yùn)行模式中通過該電路部分(14)和/或通過求值該電路(16)的放電電流(I1，I2)，尤其在使用根據(jù)權(quán)利要求1至10中一項(xiàng)的用于負(fù)載電流調(diào)節(jié)的電路裝置(17)的情況下，隨著信號電壓(U1，U2)的增長而增大。
24.根據(jù)權(quán)利要求23的方法，其特征在于該放電電流(I1，I2)在所述第一運(yùn)行模式中隨著信號電壓(U1，U2)的增長指數(shù)地增大。
25.根據(jù)權(quán)利要求23或24的方法，其特征在于在所述第二運(yùn)行模式中，對該求值電路(16)和/或該檢測電路(14)幾乎不輸送放電電流(I1，I2)。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于設(shè)置在應(yīng)答器的接收路徑中的電路部分負(fù)載調(diào)節(jié)的電路裝置，它具有一個輸入路徑，通過該輸入路徑可抽取第一電壓信號，具有一個設(shè)置在輸入路徑中的電壓傳感器，用于測量第一電壓信號，具有至少一個輸出路徑，通過它們可抽取放電電流，具有至少一個設(shè)在輸入路徑與輸出路徑之間的可控的輔助電流源，用于提供至少一個放電電流信號，這些可控的輔助電流源的控制側(cè)與電壓傳感器的一個輸出端這樣地連接，即隨著第一電壓信號電壓的增大放電電流信號的值成指數(shù)地增大。本發(fā)明還涉及檢測電路，應(yīng)答器及用于運(yùn)行應(yīng)答器的方法。
文檔編號G06K19/07GK1671065SQ20051005511
公開日2005年9月21日 申請日期2005年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月17日
發(fā)明者馬丁·菲舍爾 申請人:Atmel德國有限公司