一種射頻識別讀卡器芯片的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種射頻識別讀卡器芯片，包含：天線匹配網絡；分別與天線匹配網絡連接的發(fā)送信號電路及接收信號電路。天線匹配網絡通過天線發(fā)送中心頻率在13.56MHz的信號，并通過天線的負載耦合接收調制信號。發(fā)送信號電路包含依次連接的頻率發(fā)生器、調制器；頻率發(fā)生器包含依次連接的晶體振蕩器、分頻器；晶體振蕩器外接27.12MHz的晶體；晶體振蕩器產生系統(tǒng)時鐘；分頻器產生IQ采樣時鐘信號及IQ驅動時鐘信號；IQ驅動時鐘信號連接調制器。本實用新型結構簡潔，信號流清晰，開發(fā)應用十分方便，切合普通民用對成本低廉、性能可靠的需求。
【專利說明】一種射頻識別讀卡器芯片
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及射頻識別【技術領域】，具體涉及一種射頻識別讀卡器芯片。
【背景技術】
[0002]射頻識別技術(Radio Frequency Identification, RFID)是一種非接觸式自動識別技術，利用射頻信號和空間耦合傳輸特性，實現對被識別目標的自動識別。隨著RFID在民用市場的大規(guī)模應用，對智能卡讀卡器也帶來了龐大的市場需求。目前市面上的RFID讀卡器芯片結構復雜，成本較高，應用復雜，因此使得讀卡器芯片的更大規(guī)模應用受到限制。市場上迫切需要面向民用市場的價格低廉、性能可靠的讀卡器芯片。
實用新型內容
[0003]本實用新型的目的在于提供一種射頻識別讀卡器芯片，結構簡潔，信號流清晰，開發(fā)應用十分方便，切合普通民用對成本低廉、性能可靠的需求。
[0004]為了達到上述目的，本實用新型通過以下技術方案實現:一種射頻識別讀卡器芯片，其特點是，包含:
[0005]天線匹配網絡；
[0006]分別與天線匹配網絡連接的發(fā)送信號電路及接收信號電路。
[0007]上述的天線匹配網絡通過天線發(fā)送中心頻率在13.56 MHz的信號，并通過天線的負載耦合接收調制信號。
[0008]上述的發(fā)送信號電路包含依次連接的頻率發(fā)生器、調制器；
[0009]上述的頻率發(fā)生器包含依次連接的晶體振蕩器、分頻器(112)；
[0010]上述的晶體振蕩器外接27.12 MHz的晶體；
[0011]上述的晶體振蕩器產生系統(tǒng)時鐘；
[0012]上述的分頻器產生IQ采樣時鐘信號及IQ驅動時鐘信號；
[0013]上述的IQ驅動時鐘信號輸入調制器。
[0014]上述的IQ采樣時鐘信號及IQ驅動時鐘信號的頻率均為27.12 MHz0
[0015]上述的系統(tǒng)時鐘的占空比為50%，頻率為27.12 MHz0
[0016]上述的調制器為振幅鍵控調制器，外接輸出位流，輸出方波二進制啟閉鍵控信號，頻率為13.56MHz ο
[0017]上述的接收信號電路包含依次連接的解調電路、基帶電路；
[0018]上述的解調電路包含IQ采樣模塊及分別與IQ采樣模塊連接的I相采樣電路及Q相采樣電路；
[0019]上述的IQ采樣模塊輸入端連接IQ采樣時鐘信號及天線匹配網絡；
[0020]上述的I相采樣電路包含依次連接的I相放大器、I相模數轉換器；
[0021]上述的Q相采樣電路包含依次連接的Q相放大器、Q相模數轉換器；
[0022]上述的基帶電路包含依次連接的比較器、選擇器、濾波模塊及判決模塊；[0023]上述的I相模數轉換器及Q相模數轉換器與選擇器連接。
[0024]上述的I相放大器及Q相放大器為比例放大器。
[0025]上述的濾波模塊的通帶頻率為847KHZ。
[0026]上述的判決模塊將數據流轉換為847KHZ的二進制碼流，作為輸入位流。
[0027]本實用新型一種射頻識別讀卡器芯片與現有技術相比具有以下優(yōu)點:信號流工作于開環(huán)狀態(tài)，減少了反饋回路的不穩(wěn)定因素；根據協議和規(guī)格的要求來定義各個參數，對具體參數并不敏感；結構簡潔，信號流清晰，開發(fā)應用十分方便?’滿足IS0/IEC 14443A協議要求，結構非常簡單，切合普通民用對成本低廉、性能可靠的需求。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1為本實用新型一種射頻識別讀卡器芯片整體結構示意圖。
[0029]圖2為本實用新型頻率發(fā)生器的整體結構示意圖。
[0030]圖3為系統(tǒng)時鐘、IQ采樣時鐘信號及IQ驅動時鐘信號的波形圖。
[0031]圖4為輸入信號、I相采樣時鐘、1相暫存信號、I相最終包絡信號、Q相采樣時鐘、Q相暫存信號及Q相最終包絡信號的波形圖。 【具體實施方式】
[0032]以下結合附圖，通過詳細說明一個較佳的具體實施例，對本實用新型做進一步闡述。
[0033]如圖1所示，一種射頻識別讀卡器芯片，包含:天線匹配網絡310 ;分別與天線匹配網絡310連接的發(fā)送信號電路及接收信號電路。天線匹配網絡310通過天線發(fā)送中心頻率在13.56 MHz的信號，并通過天線的負載耦合接收調制信號。
[0034]如圖2所示，發(fā)送信號電路包含依次連接的頻率發(fā)生器110、調制器410 ;頻率發(fā)生器Iio包含依次連接的晶體振蕩器111、分頻器112 ;晶體振蕩器111外接27.12 MHz的晶體；晶體振蕩器111產生系統(tǒng)時鐘120 ;分頻器112產生IQ采樣時鐘信號121及IQ驅動時鐘信號122 ；IQ驅動時鐘信號122輸入調制器410。
[0035]IQ采樣時鐘信號121及IQ驅動時鐘信號122的頻率均為27.12 MHz，波形如圖3所示。系統(tǒng)時鐘120的占空比為50%，頻率為27.12 MHz，波形如圖3所示；并且I相時鐘是同步于系統(tǒng)時鐘的上沿131，Q相時鐘是同步于系統(tǒng)時鐘的下沿132，I相與Q相的相位差是90度。調制器410為振幅鍵控調制器(ASK)，外接輸出位流，輸出方波二進制啟閉鍵控信號，頻率為13.56MHz ο
[0036]接收信號電路包含依次連接的解調電路、基帶電路；解調電路包含IQ采樣模塊210及分別與IQ采樣模塊210連接的I相采樣電路及Q相采樣電路；IQ采樣模塊210輸入端連接IQ采樣時鐘信號121及天線匹配網絡310 ；1相采樣電路包含依次連接的I相放大器220、I相模數轉換器230 (ADC)5Q相采樣電路包含依次連接的Q相放大器221、Q相模數轉換器231 (ADC);基帶電路包含依次連接的比較器240、選擇器241、濾波模塊250及判決模塊260 ；1相模數轉換器230及Q相模數轉換器231與選擇器241連接。I相放大器220及Q相放大器221為比例放大器。濾波模塊250的通帶頻率為847KHz，濾出之前的采樣、放大過程中的高頻噪聲。判決模塊260選擇合適的時間采樣點和合適的閾值，將數據流轉換為847KHZ的二進制碼流，作為輸入位流，送入到后續(xù)的其它模塊進行高層次的協議處理。[0037]如圖4所示，輸入的信號211，使用I相采樣時鐘212進行兩級采樣，采樣獲得I相暫存信號214和I相最終包絡信號215 ;使用Q相采樣時鐘213進行兩級采樣，獲得即Q相暫存信號216和Q相最終包絡信號217。I相放大器220及Q相放大器221對I相包絡信號及Q相包絡信號進行比例放大。
[0038]I相模數轉換器230及Q相模數轉換器231分別將I相包絡信號及Q相包絡信號的放大值轉換為數字信號。比較器240、選擇器241，在啟動一幀數據的收發(fā)初期，比較器240比較I相和Q相數據的峰值，選擇器241選擇I相與Q相的數值較大的一路送出，并且在該幀數據的收發(fā)過程中保持選擇的通路不變。
[0039]具體應用:芯片外接27.12MHz晶體，在頻率發(fā)生器110內，晶體振蕩器111產生占空比為50%的時鐘120，由分頻器產生13.56MHz的兩路IQ時鐘信號:一路送入輸出調制器410，一路送入輸入IQ采樣器210。用輸出系統(tǒng)時鐘信號乘以輸出位流，獲得的是13.56MHz的100% ASK方波信號，以足夠大的驅動能力送出到芯片外，驅動天線匹配網絡310。來自ASK調制的驅動信號是100%ASK方波，以13.56MHz為基頻、包含豐富的高頻成分；天線匹配網絡310濾除高頻信號，將13.56MHz附近的信號通過天線輻射到空間，與RFID智能卡天線構成耦合電感，提供RFID智能卡能量和調制信息；RFID智能卡采用負載調制的方式，通過天線耦合，讀卡器芯片獲得來自RFID智能卡的調制信號，波形如圖4中211所示。
[0040]接收到的負載調制信號首先以IQ采樣的方式進行解調。負載調制信號的包絡在符合協議情況下的最小數值為5mV。來自頻率發(fā)生器110的IQ采樣時鐘信號121進行組合，獲得I相采樣時鐘212和Q相采樣時鐘213。雖然IQ采樣時鐘信號與IQ驅動時鐘信號122是同相的，但經過路徑延遲、匹配網絡濾波之后，IQ采樣時鐘121保持與接收RF信號保持同步但相位有差別，但是對于同一個應用，在一幀數據的收發(fā)期間，相差Φ是恒定的，因此I相采樣信號215和Q相采樣信號217的數值是的包絡信號峰值A的cos (Φ)倍和 sin(C>)倍。
[0041]這兩個采樣后的解調信號的數值較大者為0.707?1的峰值包絡，即最小值為
3.5mV,需要經過I相放大器220和Q相放大器221放大到合適的倍數，之后再經過I相模數轉換器230和Q相模數轉換器231轉換成多位數字信號。
[0042]考慮到采樣后的解調信號中的I相與Q相的數值與相差Φ相關，極端情況下，即相差Φ為90度的倍數時，I相與Q相有一個為峰值包絡、另一個為0，因此需要在一幀收發(fā)操作的早期選擇I相和Q相中的數值較大者作為最終的判決數據。比較器240比較I相和Q相的大小，選擇器241選擇I相和Q相中數值較大者輸出。
[0043]在全過程中，時鐘抖動、天線匹配網絡310的環(huán)境變化、采樣電路的誤差等因素，導致數據會出現一些誤差，表現為高頻噪聲。選擇器241輸出的多位數據的采樣頻率為13.56MHz，信號的頻率為847KHz，因此濾波模塊250構造一個通帶頻率為847KHz的數字低通濾波，能夠降低接收通道的噪聲。這樣在判決模塊260里，找到合適的判決點，輸出與847KHz時鐘同步的接收信號的二進制位流。
[0044]盡管本實用新型的內容已經通過上述優(yōu)選實施例作了詳細介紹，但應當認識到上述的描述不應被認為是對本實用新型的限制。在本領域技術人員閱讀了上述內容后，對于本實用新型的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本實用新型的保護范圍應由所附的權利要求來限定。
【權利要求】
1.一種射頻識別讀卡器芯片，其特征在于，包含: 天線匹配網絡(310)； 分別與天線匹配網絡(310)連接的發(fā)送信號電路及接收信號電路。
2.如權利要求1所述的射頻識別讀卡器芯片，其特征在于，所述的天線匹配網絡(310)通過天線發(fā)送中心頻率在13.56 MHz的信號，并通過天線的負載耦合接收調制信號。
3.如權利要求1所述的射頻識別讀卡器芯片，其特征在于，所述的發(fā)送信號電路包含依次連接的頻率發(fā)生器(110)、調制器(410)； 所述的頻率發(fā)生器(110)包含依次連接的晶體振蕩器(111)、分頻器(112); 所述的晶體振蕩器(111)外接27.12 MHz的晶體； 所述的晶體振蕩器(111)產生系統(tǒng)時鐘(120)； 所述的分頻器(112)產生IQ采樣時鐘信號(121)及IQ驅動時鐘信號(122); 所述的IQ驅動時鐘信號(122)輸入調制器(410)。
4.如權利要求3所述的射頻識別讀卡器芯片，其特征在于，所述的IQ采樣時鐘信號(121)及IQ驅動時鐘信號(122)的頻率均為27.12 MHz0
5.如權利要求3所述的射頻識別讀卡器芯片，其特征在于，所述的系統(tǒng)時鐘(120)的占空比為50%，頻率為27.12 MHz。
6.如權利要求3所述的射頻識別讀卡器芯片，其特征在于，所述的調制器(410)為振幅鍵控調制器，外接輸出位流，輸出方波二進制啟閉鍵控信號，頻率為13.56MHz。
7.如權利要求3所述的射頻識別讀卡器芯片，其特征在于，所述的接收信號電路包含依次連接的解調電路、基帶電路； 所述的解調電路包含IQ采樣模塊(210)及分別與IQ采樣模塊(210)連接的I相采樣電路及Q相采樣電路； 所述的IQ采樣模塊(210)輸入端連接IQ采樣時鐘信號(121)及天線匹配網絡(310); 所述的I相采樣電路包含依次連接的I相放大器(220)、I相模數轉換器(230)； 所述的Q相采樣電路包含依次連接的Q相放大器(221)、Q相模數轉換器(231)； 所述的基帶電路包含依次連接的比較器(240)、選擇器(241)、濾波模塊(250)及判決模塊(260)； 所述的I相模數轉換器(230 )及Q相模數轉換器(231)與選擇器(241)連接。
8.如權利要求7所述的射頻識別讀卡器芯片，其特征在于，所述的I相放大器(220)及Q相放大器(221)為比例放大器。
9.如權利要求7所述的射頻識別讀卡器芯片，其特征在于，所述的濾波模塊(250)的通帶頻率為847KHz。
10.如權利要求7所述的射頻識別讀卡器芯片，其特征在于，所述的判決模塊(260)將數據流轉換為847KHz的二進制碼流，作為輸入位流。
【文檔編號】G06K7/00GK203759710SQ201320878725
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2013年12月30日 優(yōu)先權日:2013年12月30日
【發(fā)明者】李玉峰, 馬新元 申請人:聚辰半導體(上海)有限公司