專利名稱：基于超寬帶無線脈沖方式的射頻卡或射頻標(biāo)簽的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種射頻卡或射頻標(biāo)簽的脈沖超寬帶無線實現(xiàn)方案，在射頻卡或射頻標(biāo)簽和讀卡器的通信中使用超高速，低功率譜密度的超寬帶脈沖技術(shù)，具有電磁兼容性好，數(shù)據(jù)傳輸速率高，功耗低的特點(diǎn)，可進(jìn)行簡潔實用的電路設(shè)計和實現(xiàn)，易于芯片實現(xiàn)，屬于短距無線通信和射頻卡/射頻標(biāo)簽領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
脈沖超寬帶技術(shù)是一種利用納秒級的非正弦波脈沖傳輸數(shù)據(jù)的無線通信技術(shù)，它的信號頻譜范圍很寬，通常在500MHz以上，具有保密性強(qiáng)、抗干擾能力強(qiáng)和傳輸速率高等獨(dú)特優(yōu)勢。
美國聯(lián)邦通信委員會(FCC)提出的關(guān)于超寬帶的標(biāo)準(zhǔn)中指出，超寬帶信號是指電磁波波形的相對能量帶寬大于或等于0.2，或者有一個信號頻寬大于或等于500MHz。
相對能量帶寬的定義是，假定fL，fH分別是能量功率譜密度的下限頻率和上限頻率，即功率譜密度衰減10dB的兩個頻點(diǎn)，的那么中心頻率為(fH+fL)/2，能量帶寬為(fH-fL)，相對能量帶寬定義為能量帶寬與中心頻率的比值，即 射頻智能卡是一種以無線方式傳送數(shù)據(jù)的集成電路卡片，而射頻標(biāo)簽是從射頻卡的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的自動識別技術(shù)，兩者都是通過射頻信號的空間交變電磁場的耦合實現(xiàn)無接觸信息傳遞，在數(shù)據(jù)處理，身份識別及物流控制等方面有廣闊的應(yīng)用。
一個基本的射頻卡/射頻標(biāo)簽通信系統(tǒng)由三部分組成，如圖1所示。
(1)射頻卡/射頻標(biāo)簽由耦合元件及芯片組成，而每個射頻卡或者射頻標(biāo)簽具有唯一的電子編碼，射頻卡芯片通常封裝為卡片形式使用，射頻標(biāo)簽通常附著在物體上標(biāo)識目標(biāo)對象；(2)讀卡器讀取射頻卡或射頻標(biāo)簽信息的設(shè)備，可設(shè)計為手持式或固定式；(3)天線在射頻卡或射頻標(biāo)簽和讀卡器間傳遞射頻信號；按照能量供給形式，射頻卡/射頻標(biāo)簽系統(tǒng)可分為有源系統(tǒng)和無源系統(tǒng)。
所謂有源系統(tǒng)，就是通過標(biāo)簽內(nèi)部的電池來供電，不需要讀卡器提供能量來啟動，標(biāo)簽可主動發(fā)射磁信號，識別距離較長，通?？蛇_(dá)幾十米甚至上百米，缺點(diǎn)是成本高，壽命有限，而且不易做成薄卡。
無源系統(tǒng)的標(biāo)簽內(nèi)部沒有電池，其工作能量由讀卡器發(fā)射的電磁場來提供，重量輕、體積小、壽命長、成本低，可制成各種卡片，是目前最流行的射頻卡/射頻標(biāo)簽形式。其識別距離比有源系統(tǒng)要小，一般為幾米到十米，而且需要較大的讀卡器發(fā)射功率。
目前的射頻智能卡主要采用頻率為13.56MHz和315MHz的連續(xù)正弦波作為能量傳遞和信息傳遞的媒介，新發(fā)展起來的射頻標(biāo)簽技術(shù)也大量借鑒了目前的射頻智能卡的技術(shù)方案。由于載波的頻點(diǎn)低，同時受射頻卡/射頻標(biāo)簽功耗約束的限制，目前這兩種應(yīng)用的數(shù)據(jù)傳輸速率都相對較低，距離也不遠(yuǎn)(一般為幾十厘米范圍內(nèi)，最大在10米距離內(nèi))。未來的IC卡和射頻IC卡將會存儲和處理更多的信息內(nèi)容，包括個人照片信息、視頻信息和語音信息等，更高的安全要求也會提高加密密鑰的長度，這就要求卡與讀卡設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸速率進(jìn)一步提高，同時保證卡上芯片的低功耗。新發(fā)展起來的脈沖超寬帶無線技術(shù)非常適合這一應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出采用脈沖超寬帶無線技術(shù)實現(xiàn)射頻智能卡和射頻標(biāo)簽的技術(shù)方案，從射頻卡/射頻標(biāo)簽向讀卡器的數(shù)據(jù)傳輸通信中采用超寬帶脈沖作為信息載體，提高信息傳輸速率，降低功耗。
本發(fā)明所述的整個射頻卡/射頻標(biāo)簽的結(jié)構(gòu)如圖2所示。
卡內(nèi)部的芯片主要包括接收天線和解調(diào)器，低速的脈沖超寬帶發(fā)射機(jī)(包括信道糾錯編碼器和脈沖調(diào)制發(fā)生器)、超寬帶天線，以及根據(jù)應(yīng)用需要設(shè)計的數(shù)據(jù)處理部分。由于脈沖超寬帶技術(shù)具有電磁兼容性好、數(shù)據(jù)傳輸速率高、發(fā)射功率小、功耗低等優(yōu)點(diǎn)，因此尤其適合在射頻卡和射頻標(biāo)簽中使用。但由于脈沖超寬帶的接收機(jī)目前采用全數(shù)字相關(guān)接收方式，高速的數(shù)據(jù)采樣和相關(guān)運(yùn)算消耗較大的能量，同時信道糾錯解碼器所需要的電路面積和能量也遠(yuǎn)高于信道糾錯編碼器，我們采用非對稱的信息交換方式，即從讀卡器到射頻卡/射頻標(biāo)簽由傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的正弦載波進(jìn)行信息傳遞，而從射頻卡/射頻標(biāo)簽向讀卡器由超寬帶脈沖信號進(jìn)行信息傳遞。相應(yīng)的，讀卡器包含相應(yīng)的超寬帶接收機(jī)，對射頻卡/射頻標(biāo)簽發(fā)射的超寬帶脈沖信號進(jìn)行接收和解調(diào)。
整個射頻卡/射頻標(biāo)簽主要包括接收機(jī)的模擬前端，數(shù)據(jù)存儲和處理邏輯，超寬帶脈沖調(diào)制發(fā)射器三個部分(1)接收機(jī)的模擬前端主要用于還原接收到的信息，并提供卡或標(biāo)簽需要的電源、時鐘等工作條件，主要包括接收天線，整流濾波電路，穩(wěn)壓電路，解調(diào)解碼電路，時鐘提取電路和復(fù)位信號產(chǎn)生電路。分別用來接收數(shù)據(jù)和信號，產(chǎn)生卡或標(biāo)簽所需要的工作電壓，穩(wěn)定工作電壓，對接收的信號進(jìn)行解調(diào)解碼以恢復(fù)原始信息，提取工作時鐘，使卡或標(biāo)簽上電和掉電時復(fù)位；(2)數(shù)據(jù)存儲和處理邏輯主要用于存儲用戶信息，并根據(jù)接收到的讀卡器的信息將儲存信息發(fā)出以做出應(yīng)答；(3)超寬帶脈沖調(diào)制發(fā)射器主要用于將卡或標(biāo)簽要發(fā)射的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，調(diào)制并以脈沖的形式發(fā)射出去，包括和數(shù)據(jù)存儲和處理部分的數(shù)據(jù)接口，信道編碼器，脈沖調(diào)制發(fā)生器。
其中發(fā)射信號的超寬帶頻譜范圍確定方法如下采用FCC規(guī)定的3.1GHz~10.6GHz范圍或較低的頻譜范圍，例如500MHz-1GHz。500MHz以上的擴(kuò)頻帶寬獲得的擴(kuò)頻增益較大，即使超寬帶信號頻段在400MHz到2.4GHz等常用的頻譜范圍內(nèi)，由于脈沖超寬帶本身的發(fā)射功率極低，射頻卡/射頻標(biāo)簽應(yīng)用中的傳輸距離要求不高，通過鏈路預(yù)算知道，信號功率能保證與其他系統(tǒng)的電磁兼容性。
本發(fā)明采用脈沖超寬帶無線技術(shù)實現(xiàn)的射頻智能卡和射頻標(biāo)簽，采用非對稱的信息交換方式，即從讀卡器到射頻卡/射頻標(biāo)簽由傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的正弦載波進(jìn)行信息和能量的傳遞，從射頻卡/射頻標(biāo)簽和讀卡器的數(shù)據(jù)傳輸通信中采用超寬帶脈沖作為信息載體，克服了傳統(tǒng)采用頻率為13.56MHz或315MHz的連續(xù)正弦波傳遞信息的方案具有的數(shù)據(jù)傳輸速率低，功耗較高，電磁兼容性較差等缺點(diǎn)，利用超寬帶信號的特點(diǎn)提高了電磁兼容性，信息傳輸速率，降低了功耗。同時，這種方案簡潔實用，易于電路實現(xiàn)和芯片集成。


圖1是基本的無源射頻卡/射頻標(biāo)簽結(jié)構(gòu)。
圖2是采用脈沖超寬帶無線技術(shù)的無源射頻卡/射頻標(biāo)簽結(jié)構(gòu)。
圖3是50％ASK調(diào)制信號圖。
圖4是二極管整流濾波電路。
圖5是電壓轉(zhuǎn)換和穩(wěn)壓電路。
圖6是反相器交叉耦合的時鐘提取電路。
圖7是包絡(luò)檢波流程圖。
圖8是一種簡單的從包絡(luò)獲得數(shù)據(jù)的電路結(jié)構(gòu)。
圖9是數(shù)據(jù)存儲和處理結(jié)構(gòu)示意10是PPM調(diào)制發(fā)射流程圖。
圖11是脈沖發(fā)射器功能示意圖。
圖12是一種類似數(shù)字電路結(jié)構(gòu)的脈沖發(fā)生器。
具體實施方法本發(fā)明提出的采用脈沖超寬帶無線技術(shù)實現(xiàn)射頻智能卡和射頻標(biāo)簽的技術(shù)方案，其所對應(yīng)的射頻卡/射頻標(biāo)簽主要由接收機(jī)的模擬前端，數(shù)據(jù)存儲和處理部分，超寬帶脈沖調(diào)制發(fā)射器三個部分組成，分別用模擬電路，數(shù)字電路和數(shù)?；旌想娐穼崿F(xiàn)。射頻標(biāo)簽/射頻卡的結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。首先，接收機(jī)的模擬前端通過接收天線通過電磁場耦合從讀卡器接收數(shù)據(jù)和能量，其中能量通過整流濾波和穩(wěn)壓之后提供整個卡或標(biāo)簽的工作電壓，數(shù)據(jù)通過解調(diào)解碼器還原為原始信息。另外，時鐘提取部分從接收到的正弦波中提取同頻時鐘，提供給數(shù)字部分使用，復(fù)位信號產(chǎn)生部分在卡或標(biāo)簽上電和掉電時輸出復(fù)位信號，保證卡或標(biāo)簽的正常工作。然后，經(jīng)過解調(diào)解碼后的數(shù)據(jù)進(jìn)入數(shù)字存儲和處理部分，根據(jù)接收到的信息確定要發(fā)回的應(yīng)答信息，最后，發(fā)射信息經(jīng)過數(shù)據(jù)接口，信道編碼器后通過脈沖調(diào)制發(fā)生器向讀卡器發(fā)射帶有信息的符合超寬帶定義的脈沖信號。
以下結(jié)合附圖，詳細(xì)介紹本發(fā)明的內(nèi)容接收機(jī)模擬前端讀卡器向射頻卡/標(biāo)簽發(fā)射的數(shù)據(jù)可以采用多種調(diào)制方式，不同的調(diào)制方式會影響模擬前端的一些具體設(shè)計，但是整體結(jié)構(gòu)是不變的。本發(fā)明認(rèn)為讀卡器向射頻卡/標(biāo)簽發(fā)射的數(shù)據(jù)采用50％的ASK(幅度鍵控)調(diào)制。
圖3是50％ASK調(diào)制后的波形。其中調(diào)制指數(shù)m＝(a-b)/(a+b)＝50％。
接收機(jī)的模擬前端包括圖2中的接收天線，整流濾波電路，電壓轉(zhuǎn)換穩(wěn)壓電路，時鐘提取電路，復(fù)位信號產(chǎn)生電路和解調(diào)電路。接收天線利用電磁場的耦合從讀卡器接收正弦波信號，接收信號內(nèi)包含的讀卡器發(fā)送的數(shù)據(jù)，同時也接收了能量。接收到的正弦波經(jīng)過整流濾波電路得到直流電壓，經(jīng)過電壓轉(zhuǎn)換和穩(wěn)壓電路得到模擬電路所需的工作電壓和數(shù)字電路所需的工作電壓。接收到的正弦波同時通過解調(diào)解碼電路得到讀卡器發(fā)送的原始信息，并通過時鐘提取電路得到正弦波的同頻時鐘，供數(shù)字電路使用。此外，為了保證整個芯片的正常工作，需要通過復(fù)位信號產(chǎn)生電路在上電和掉電時分別輸出一個復(fù)位信號。
以下簡要介紹模擬前端各部分的實現(xiàn)方法(1)接收天線用來通過電磁場耦合接收數(shù)據(jù)和能量。調(diào)節(jié)天線的阻抗值L和C，使其在正弦波信號頻率處發(fā)生諧振，從而使接收到的能量最強(qiáng)。諧振頻率由如下公式給出f=2π1LC·]]>
(2)整流濾波電路由于射頻卡/射頻標(biāo)簽本身沒有電源，為了給各部分模擬和數(shù)字電路提供工作所需的各種電源，必須從天線接收到的信號中提取能量，并轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的直流電源。而接收到的信號是交流正弦波，所以首先要經(jīng)過整流濾波電路將其轉(zhuǎn)換成直流信號。整流電路的實現(xiàn)方法很多，例如圖4所示的簡單二極管整流濾波電路。
如圖4所示，天線的兩端通過兩個二極管連通到一個電容C上，無論在A端電壓的正半周還是B端電壓的正半周，天線通過二極管對C充電，這樣C上會存在一個穩(wěn)定的直流電壓Vdc，Vdc的值等于天線電壓的有效值減去一個二極管的閾值，即VHD=V12-VTN]]>其中V1為天線兩端電壓的峰值，VTN為二極管的閾值電壓。
(3)電壓轉(zhuǎn)換和穩(wěn)壓電路整流濾波電路將交流信號轉(zhuǎn)換成一定幅值的直流信號，但是各部分的模擬電路和數(shù)字電路所需要的工作電壓是不同的，而且直接由整流電路提供的直流電平不穩(wěn)定，所以需要電壓轉(zhuǎn)換和穩(wěn)壓電路，將整流輸出的直流電平變換到所需的各種直流電壓，并通過反饋機(jī)制使電壓穩(wěn)定。電壓轉(zhuǎn)換和穩(wěn)壓電路有多種實現(xiàn)方法，例如圖5所示的一種利用負(fù)反饋的電壓轉(zhuǎn)換和穩(wěn)壓電路。
如圖5所示，電壓轉(zhuǎn)換和穩(wěn)壓電路的基本思想是對輸出電壓進(jìn)行采樣，然后跟參考電壓比較，用誤差放大器把這個變化反映到調(diào)整管的輸入，實現(xiàn)一定范圍內(nèi)，例如1-5V的穩(wěn)壓輸出。實際電路實現(xiàn)中，參考電壓REF用幾個MOS管的閾值電壓相加得到，而輸出電壓Vout和參考電壓REF的比例固定在(R1+R2)/R2，這樣通過調(diào)節(jié)R1，R2和REF能得到所需要的電壓值Vcc，Vdd，公式如下所示。
VOUT=VREF(R1+R2R2)]]>以上電路所得到的輸出電壓不可能高于輸入的直流電壓，即如果需要的直流電壓高于整流濾波后的直流電壓Vdc，，上述電路是無效的。這時需要通過電荷泵來得到更高電壓值的穩(wěn)定電壓。
(4)時鐘提取電路數(shù)字電路的正常工作需要一定頻率的時鐘信號，射頻卡/射頻標(biāo)簽本身對于較低的頻率的信號，如13.56MHz的信號，直接將正弦信號放大后整形得到方波以提供時鐘信號。時鐘提取電路有多種實現(xiàn)形式，例如圖6所示的通過交叉耦合的反相器得到同頻率全擺幅方波信號的電路。
天線兩端的信號進(jìn)入一個放大器，放大器以兩個交叉耦合的反相器作為負(fù)載，這樣不僅增大了放大器的負(fù)載，同時對輸出信號整形，使時鐘信號的跳變沿理想。
對于工作在更高頻率的射頻卡/射頻標(biāo)簽，這種時鐘提取方法失效，必須采用窄帶鎖相環(huán)路來提取時鐘，這樣會增大電路的功耗和復(fù)雜度。
(5)復(fù)位信號產(chǎn)生電路射頻卡/射頻標(biāo)簽的數(shù)字電路部分存在大量內(nèi)部觸發(fā)器，這些觸發(fā)器在上電的時候需要初始化復(fù)位，這就需要上電時提供一個復(fù)位信號，并且在電源電壓穩(wěn)定后再消失。另外，由于一些諸如卡不慎落地的原因，電源電壓下降，這會導(dǎo)致驅(qū)動能力下降，從而對電路工作帶來影響，造成數(shù)據(jù)混亂。所以為了導(dǎo)致電路不受低壓的破壞，必須提供低壓保護(hù)信號，等待電源電壓恢復(fù)正常后再取消。
(6)解調(diào)電路由于讀卡器發(fā)射信號的調(diào)制方式為幅度調(diào)制，故采用檢測包絡(luò)的方法來進(jìn)行解調(diào)。雖然信號中存在載波分量，一種解調(diào)方案是提取載波后進(jìn)行相干解調(diào)，但為了降低功耗和復(fù)雜度，采用比較簡單的包絡(luò)解調(diào)方法。如圖7所示是一種包絡(luò)檢波的流程圖。
n(t)是信號傳輸過程中的噪聲，帶通濾波器恰好使調(diào)幅信號完整通過，檢波后輸出其包絡(luò)，數(shù)據(jù)判決器通過對基帶包絡(luò)的處理恢復(fù)二進(jìn)制數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)，恢復(fù)出數(shù)字序列。帶通濾波器有多種實現(xiàn)方式，例如采用簡單的RLC網(wǎng)絡(luò)，包絡(luò)檢波器采用簡單的RC檢波電路，而數(shù)據(jù)判決器沒有采用比較復(fù)雜的A/D采樣判決，而是根據(jù)ASK信號的特點(diǎn)，通過簡單的設(shè)定閾值的反相器來獲得包絡(luò)代表的二進(jìn)制信息。如圖8所示。
包絡(luò)信號送入第一級反相器進(jìn)行整形，使包絡(luò)線的上升下降沿變得陡峭。這個反相器的翻轉(zhuǎn)電平VM在0和1分別對應(yīng)的ASK調(diào)制信號兩幅值a和b的中間，如圖3所示。信號通過一級反相整形后，再通過交叉耦合單元進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲，最后送入一級反相器恢復(fù)波形，輸出數(shù)據(jù)。
數(shù)據(jù)存儲和處理邏輯采用普通的數(shù)據(jù)存儲和處理結(jié)構(gòu)，即由MCU，RAM，F(xiàn)LASH和I/O接口組成，由MCU統(tǒng)一調(diào)度數(shù)據(jù)，發(fā)出指令。如圖9所示。
模擬前端解調(diào)出的數(shù)據(jù)經(jīng)過I/O接口進(jìn)入MCU，由MCU根據(jù)輸入數(shù)據(jù)發(fā)出指令，從FLASH讀取存儲的信息，并進(jìn)行運(yùn)算，最后將應(yīng)答信息經(jīng)過I/O接口發(fā)射出去。
MCU，RAM，I/O接口用單片機(jī)實現(xiàn)，如Synopsys公司的dw8051，外掛的FLASH使用ST公司的M25P40。
超寬帶脈沖調(diào)制發(fā)射器超寬帶脈沖調(diào)制發(fā)射器結(jié)構(gòu)包括數(shù)據(jù)接口，信道編碼器，脈沖調(diào)制發(fā)生器和發(fā)射天線，如圖2所示。需要發(fā)射的數(shù)據(jù)經(jīng)過數(shù)據(jù)接口進(jìn)入由信道編碼器，編碼后的信號控制脈沖調(diào)制發(fā)生器經(jīng)過超寬帶天線發(fā)射出帶有信息的脈沖信號。其中數(shù)據(jù)接口，信道編碼器用數(shù)字電路實現(xiàn)，脈沖調(diào)制發(fā)生器用模擬電路實現(xiàn)。
(1)數(shù)據(jù)接口數(shù)據(jù)接口的作用是接收數(shù)據(jù)存儲和處理邏輯決定要發(fā)射的數(shù)據(jù)，并將其傳至數(shù)字編碼電路。數(shù)據(jù)接口的實現(xiàn)取決于射頻卡/射頻標(biāo)簽和讀卡器之間通信所定義的數(shù)據(jù)格式。
(2)信道編碼器在通信系統(tǒng)中，差錯的主要來源是噪聲、衰落、干擾。為保證足夠低的差錯率，最根本的方法是采用差錯控制編碼，亦稱信道編碼。其本質(zhì)是給發(fā)送的信息字引入冗余，將信息空間I映射到更大的信道空間S，提高信道空間中不同碼字間的差異程度，使得接收的碼字錯成另一許用碼字的概率降低，獲得編碼增益。編碼的類型很多，例如低密度奇偶校驗(LDPC)碼等。
(3)脈沖調(diào)制發(fā)射器超寬帶脈沖信號的調(diào)制方式有多種調(diào)制方式，例如脈沖位置調(diào)制(PPM)方式，但不限于PPM調(diào)制。
脈沖位置調(diào)制(Pulse Position Modulation，縮寫為PPM)是一種改變脈沖出現(xiàn)時間的調(diào)制方式，這種方式在傳統(tǒng)的連續(xù)波中是沒有的。其時域表達(dá)式為s(t)=Σj=∞∞p(t-jTf-djTC)]]>其中p(t)是t時刻的脈沖，{dj}是調(diào)制序列，Tf為脈沖序列的周期，TC是單位偏移量。s(t)為一系列以jTf為基準(zhǔn)，偏移量為djTC的脈沖。
PPM調(diào)制的實現(xiàn)方法如圖10所示。
將信息dj作為偏移量控制脈沖發(fā)射器，產(chǎn)生出不同位置的脈沖，脈沖的位置作為信息載體。
如果脈沖可分辨的位置有N個，那么一個脈沖最多能用來調(diào)制log2N比特的信息，這樣就能達(dá)到較高的信息傳輸速率。
根據(jù)調(diào)制后的信號產(chǎn)生對應(yīng)位置的脈沖，作為信息的載體通過天線發(fā)射出去。脈沖發(fā)生器的功能如圖11所示。
輸入的每一個上升沿通過脈沖發(fā)射器都會產(chǎn)生一個可控寬度的脈沖。脈沖發(fā)生器的實現(xiàn)方法有很多種，例如圖12所示的類似數(shù)字電路結(jié)構(gòu)的一種脈沖發(fā)生器。
Vin從0上升為1，則B點(diǎn)電壓較慢的由1下降為0，這樣就會在Y點(diǎn)產(chǎn)生一個負(fù)向的脈沖，經(jīng)過一級反相器，得到正向的脈沖，脈沖的寬度由R，C的參數(shù)調(diào)節(jié)，公式如下所示t=ReqCln(VCCVth)]]>其中Req為M2的等效電阻，Vth為M2管的閾值電壓。
權(quán)利要求
1.基于超寬帶無線脈沖方式的射頻卡或射頻標(biāo)簽，其特征在于，含有模擬前端、數(shù)據(jù)存儲和處理邏輯、超寬帶脈沖調(diào)制發(fā)射器三個部分，其中模擬前端用模擬電路實現(xiàn)，數(shù)據(jù)存儲和處理邏輯用數(shù)字電路實現(xiàn)，超寬帶脈沖調(diào)制發(fā)射器用數(shù)?；旌想娐穼崿F(xiàn)，其中模擬前端部分，包括接收天線、整流濾波電路、電壓轉(zhuǎn)換和穩(wěn)壓電路、解調(diào)電路、時鐘提取電路以及復(fù)位信號產(chǎn)生電路，其中接收天線，接收讀卡器發(fā)射天線發(fā)出的正弦信號，頻點(diǎn)一般是為13.65MHz或者315MHz，為50％ASK幅度鍵控調(diào)制，整流濾波電路，輸入端與所述接收天線的輸出端相連，將交流信號轉(zhuǎn)換成一定幅值的直流信號并輸出直流電壓，在有電池供電條件下，可去掉該模塊，電壓轉(zhuǎn)換和穩(wěn)壓電路，采用負(fù)反饋式電壓轉(zhuǎn)換和穩(wěn)壓電路，其輸入端和與所述整流濾波電路的輸出端相連，將整流輸出的直流電平變換到所需的各種直流電壓，復(fù)位信號產(chǎn)生電路，輸入端與所述整流濾波電路的輸出端相連，輸出電壓復(fù)位信號，時鐘提取電路，采取反相器交叉耦合的時鐘提取電路，輸出同頻全擺幅方波信號，解調(diào)電路，采用包絡(luò)檢波電路，該電路的輸入端和所述接收天線的輸出端相連，輸入信號為讀卡器向射頻卡或射頻標(biāo)簽發(fā)送的正弦信號，經(jīng)包絡(luò)檢波輸出數(shù)據(jù)信息；數(shù)據(jù)存儲和處理部分，由MCU，RAM，F(xiàn)LASH和I/O接口等數(shù)字邏輯組成，其中MCU向RAM，F(xiàn)LASH分別發(fā)出存取指令并據(jù)此存取數(shù)據(jù)，MCU向I/O接口發(fā)出接收發(fā)送指令并據(jù)此收發(fā)數(shù)據(jù)，所述I/O接口從所述復(fù)位信號產(chǎn)生電路接收復(fù)位信號，從所述電壓轉(zhuǎn)換和穩(wěn)壓電路輸入直流電壓，用作數(shù)字電源，從都要由所述電壓轉(zhuǎn)換和穩(wěn)壓電路供電的解調(diào)電路和時鐘提取電路中分別提取數(shù)據(jù)和時鐘，經(jīng)過所述I/O接口進(jìn)入MCU，經(jīng)讀取存儲信息并運(yùn)算后發(fā)出應(yīng)答信息；超寬帶脈沖調(diào)制發(fā)射器部分，也由所述電壓轉(zhuǎn)換和穩(wěn)壓電路供電，且包括依次串接的與數(shù)據(jù)存儲和處理部分?jǐn)?shù)據(jù)接口、信道編碼器、脈沖調(diào)制發(fā)生器和發(fā)射天線，在所述脈沖調(diào)制發(fā)生器中采用脈沖位置調(diào)制，根據(jù)輸入信息產(chǎn)生對應(yīng)位置的脈沖，作為信息載體通過發(fā)射天線發(fā)射出去。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于超寬帶無線脈沖方式的高速射頻卡或射頻標(biāo)簽，其特征在于，所述模擬前端接收讀卡器通過低頻(13.65MHz)或高頻(315MHz)正弦波發(fā)送的數(shù)據(jù)和電荷能量，模擬前端通過整流濾波和電壓轉(zhuǎn)換和穩(wěn)壓過程模塊提供整個電路的電源，并通過解調(diào)電路將接收到的信號恢復(fù)為讀卡器發(fā)出的數(shù)據(jù)，超寬帶脈沖調(diào)制發(fā)射器將待發(fā)射的數(shù)據(jù)經(jīng)過編碼后，通過脈沖產(chǎn)生和調(diào)制過程，產(chǎn)生攜帶信息的符合超寬帶定義的脈沖信號，由天線發(fā)射。
全文摘要
本發(fā)明屬于高速射頻卡或射頻標(biāo)簽實現(xiàn)技術(shù)領(lǐng)域，其特征在于，采用非對稱的信息交換方式，即從讀卡器到射頻卡或射頻標(biāo)簽由傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的正弦載波進(jìn)行信息和能量傳遞，在射頻卡或射頻標(biāo)簽和讀卡器的數(shù)據(jù)傳輸通信中采用超寬帶脈沖作為信息載體，和采用頻率為13.65MHz的連續(xù)正弦波傳遞信息的傳統(tǒng)技術(shù)相比，本發(fā)明方案具有的數(shù)據(jù)傳遞速率高，功耗低，電磁兼容性好等優(yōu)點(diǎn)，同時也易于用芯片集成。
文檔編號G06K19/00GK1975758SQ200610165249
公開日2007年6月6日 申請日期2006年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月15日
發(fā)明者張盛, 劉萌萌, 邢騰飛, 張建良 申請人:清華大學(xué)