CN104518735A - 射频识别中的负载调制模块 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种射频识别中的负载调制模块，包括：一耦合电路，用于将信号耦合到射频识别卡片端，或者将射频识别卡片端的负载调制信号耦合到读卡机端；一负载调制电路，与所述耦合电路的输出端相连接，用于将数字电路处理后的数据返回给读卡机；其中还包括：一限幅电路，与所述负载调制电路的输出端相连接，用于对所述负载调制电路的输出进行限幅，并为该负载调制电路提供一可变电压；该可变电压跟随场强变化而变化，场强增大时，该可变电压也增高，场强降低时，该可变电压也降低；且在大场强时能控制负载调制电路导通，完成负载调制。本发明能够较好的改善大场强下的负载调制波形和负载调制深度，增强射频识别卡片的兼容性。

Description

射频识别中的负载调制模块

技术领域

本发明涉及模拟集成电路中负载调制电路领域，特别是涉及一种射频识别中的负载调制模块。

背景技术

在射频识别中，射频识别卡片需要耦合读卡机发出来的模拟信号，并解调出读卡机发出的数据再送给数字电路处理，数字电路将处理后的数据再经过负载调制电路返回给读卡机，这就完成了整个通讯过程。将数据返回给读卡机的过程就是负载调制，负载调制的波形和负载调制深度不好，会影响读卡机对数据的解调，因此负载调制电路非常重要和关键。

参见图1，在传统的负载调制电路中，NMOS晶体管MN3就相当于一个开关，调制的时候就导通，不调制的时候就关闭，DIN是控制信号，由数字电路提供并控制。MOS晶体管的导通和关闭会影响着天线上的信号，当MOS晶体管导通时，天线上的信号就会被拉下来，形成一个的凹槽，一个一个的凹槽信号就是负载调制波形，在这些波形中带有数据，最后再由读卡机解调出来。这种结构的优点是简单，容易实现，工作在小场强下，负载调制波形和负载调制深度都还不错；缺点是工作在大场强下，负载调制波形和负载调制深度都变差，读卡机难以解调，或者容易导致读卡机解调错误。如果读卡机解调出错，整个通讯也就失败了。因此在各个场强下都具有较好的负载调制波形和较大的负载调制深度都是非常重要的。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种射频识别中的负载调制模块，能够较好的改善大场强下的负载调制波形和负载调制深度，增强射频识别卡片的兼容性。

为解决上述技术问题，本发明的射频识别中的负载调制模块，包括：

一耦合电路，用于将信号耦合到射频识别卡片端，或者将射频识别卡片端的负载调制信号耦合到读卡机端；

一负载调制电路，与所述耦合电路的输出端相连接，用于将数字电路处理后的数据返回给读卡机；其中还包括：一限幅电路，与所述负载调制电路的输出端相连接，用于对所述负载调制电路的输出进行限幅，并为该负载调制电路提供一可变电压；该可变电压跟随场强变化而变化，场强增大时，该可变电压也增高，场强降低时，可变电压也降低；且在大场强时能控制负载调制电路导通，完成负载调制。

本发明的负载调制模块，通过一个随场强变化的可变电压来控制负载调制电路，当工作在小场强时，可变电压的电压值不大，可以很好的控制和完成信号的负载调制；当工作在大场强时，其电压值比较大，能够将天线波形拉下来，同样可以形成较好的负载调制波形和较大的负载调制深度。因此本发明的负载调制电路不仅在小场强下的负载调制波形和负载调制深度好，大场强下的负载调制波形和负载调制深度也很好能更好的满足读卡机的解调；射频识别卡片能够较好的兼容各种读卡机，从而保证射频识别卡片的正常通讯，增强了射频识别卡片的兼容性。

附图说明

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1是现有的负载调制电路原理图；

图2是所述射频识别中的负载调制模块一实施例原理图。

具体实施方式

图2是本发明的一实施例，所述射频识别中的负载调制模块，包括：一耦合电路，与所述耦合电路的输出端相连接的一负载调制电路，与所述负载调制电路的输出端相连接的一限幅电路。为了改善大场强下的负载调制波形和负载调制深度，增强射频识别卡片的兼容性，所述负载调制电路通过一个可变电压，在大场强下来控制负载调制电路中NMOS晶体管MN1和MN2的开启，从而实现负载调制。

所述耦合电路，由电感L1，电感L2和电容C1组成。电容C1并联在电感L2的两端。输入信号IN通过电感L1和L2耦合到射频识别卡片端，与电容C1发生谐振；同时，将数据信号输入给射频电路，射频电路解调出数字信号传送给数字电路，数字电路将处理后的数据再返回给读卡机。数字电路处理后返回的数据以负载调制的方式返回，即数字电路通过控制图2中负载调制电路的负载调制信号端的负载调制信号DIN的电压值来实现负载调制。负载调制信号DIN由数字电路提供和控制。

所述负载调制电路由NMOS晶体管MN1、MN2和MN3，PMOS晶体管MP1，反相器INV1和反相器INV2组成。

NMOS晶体管MN1的漏极与耦合电路的电感L2的一端相连接，该连接的节点作为天线的一连接端ANT1端；NMOS晶体管MN2的漏极与耦合电路的电感L2的另一端相连接，该连接的节点作为天线的另一连接端ANT2端；NMOS晶体管MN1的源极与NMOS晶体管MN2的源极接地。NMOS晶体管MN1的栅极与NMOS晶体管MN2的栅极相连接，其连接的节点设为A。

反相器INV1的输出端与反相器INV2的输入端相连接，反相器INV2的输出端与PMOS晶体管MP1的栅极相连接；反相器INV1的输入端作为负载调制电路的负载调制信号端输入负载调制信号DIN，并与NMOS晶体管MN3的栅极相连接；PMOS晶体管MP1的源极作为输入可变电压端输入可变电压VLIM。NMOS晶体管MN3的源极接地。PMOS晶体管MP1的漏极与NMOS晶体管MN3的漏极与节点A相连接。

所述限幅电路由NMOS晶体管MN4，MN5，MN6，MN7，MN8，MN9和MN10，以及电阻R1组成。

NMOS晶体管MN4的栅极和漏极与所述ANT1端相连接，NMOS晶体管MN5的栅极和漏极与所述ANT2端相连接，NMOS晶体管MN4的源极与NMOS晶体管MN5的源极相连接，其连接的节点设为B。

NMOS晶体管MN6的源极、NMOS晶体管MN9的源极和NMOS晶体管MN10的漏极与所述B点相连接。NMOS晶体管MN6的栅极和漏极与NMOS晶体管MN7的源极相连接，NMOS晶体管MN7的栅极和漏极与NMOS晶体管MN8的源极相连接，NMOS晶体管MN8的栅极和漏极接地。

NMOS晶体管MN9的栅极与NMOS晶体管MN6的栅极相连接，NMOS晶体管MN9的漏极与电阻R1的一端相连接，电阻R1的另一端接地。NMOS晶体管MN9的漏极与电阻R1的相连接的节点作为可变电压的输出端，输出可变电压VLIM。

NMOS晶体管MN10的栅极与可变电压的输出端相连接，其源极接地。

所述限幅电路除了具有限幅本身的功能外，还为负载调制电路提供一个可变电压VLIM。该可变电压VLIM随着场强的变化而变化。当所述射频识别中的负载调制模块工作在小场强时，可变电压VLIM的电压值也较低，随着场强的增加可变电压VLIM的电压值也随着增加。当所述射频识别中的负载调制模块工作在大场强下时，可变电压VLIM的电压值也较大。

当B点电压升高并大于NMOS晶体管MN6、MN7和MN8的阈值电压之和时，可变电压VLIM的电压值就升高，并逐渐打开NMOS晶体管MN10泄放多余电流；随之B点电压将降低，最后稳定在三个NMOS晶体管MN6、MN7和MN8的阈值电压之和的电压值上。因此，可变电压VLIM的电压值是随着场强变化而变化的，场强小，可变电压VLIM值就小，场强大，可变电压VLIM值就变大。本发明就是通过VLIM电压值控制负载调制波形和负载调制深度的。

当负载调制信号DIN为低电平时，就意味着负载调制电路开始工作了。NMOS晶体管MN3首先被关闭，随之PMOS晶体管MP1管导通并将可变电压VLIM传输到A点，A点一旦有电压后，NMOS晶体管MN1和MN2就导通，并且会将天线两端ANT1和ANT2端的信号拉下来，形成凹槽，也就实现和完成了信号的负载调制。A点电压大小直接决定着NMOS晶体管MN1和MN2的开启程度。在小场强下，天线两端电压值较小，A点电压也小，NMOS晶体管MN1和MN2开启的也小，天线端的波形也比较容易被拉下去形成凹槽，因此负载调制波形和负载调制深度的效果都还可以。随着场强的增加，A点电压也将升高，NMOS晶体管MN1和MN2开启程度也增加，负载调制波形和负载调制深度也还好。在大场强下，天线两端电压虽然比较大，但A点电压也比较高，NMOS晶体管MN1和MN2的开启就非常充分，因此天线两端波形也容易形成凹槽，因此大场强下负载调制波形和负载调制深度也较好。

负载调制主要由NMOS晶体管MN1和MN2完成，可变电压VLIM通过反相器INV1，反相器INV2，PMOS晶体管MP1和NMOS晶体管MN3在负载调制期间顺利传输到A点，配合NMOS晶体管MN1和MN2完成负载调制。

射频识别卡片的工作场强一般是1.5A/m～7.5A/m。对于不同类型的射频识别卡片，其定义的大场强可能差别很大，一般情况下当场强为6A/m以上时可以认为是大场强，或者当场强为7A/m以上时可以认为是大场强。

类似的对于不同类型的射频识别卡片，其定义的小场强也可能差别很大。

虽然本发明利用具体的实施例进行说明，但是对实施例的说明并不限制本发明的范围。本领域内的熟练技术人员通过参考本发明的说明，在不背离本发明的精神和范围的情况下，容易进行各种修改或者可以对实施例进行组合。

Claims (5)

1.一种射频识别中的负载调制模块，包括：

一耦合电路，用于将信号耦合到射频识别卡片端，或者将射频识别卡片端的负载调制信号耦合到读卡机端；

一负载调制电路，与所述耦合电路的输出端相连接，用于将数字电路处理后的数据返回给读卡机；其特征在于，还包括：

一限幅电路，与所述负载调制电路的输出端相连接，用于对所述负载调制电路的输出进行限幅，并为该负载调制电路提供一可变电压；该可变电压跟随场强变化而变化，场强增大时，该可变电压也增高，场强降低时，可变电压也降低；且在大场强时能控制负载调制电路导通，完成负载调制。

2.如权利要求1所述的负载调制模块，其特征在于：

所述耦合电路，由第一电感，第二电感和一电容组成，所述电容并联在第二电感的两端；输入信号通过第一电感和第二电感耦合到射频识别卡片端，与所述电容发生谐振。

3.如权利要求1或2所述的负载调制模块，其特征在于：

所述负载调制电路由第一NMOS晶体管、第二NMOS晶体管和第二NMOS晶体管，第一PMOS晶体管，第一反相器和第二反相器组成；

第一NMOS晶体管的漏极与耦合电路的第二电感的一端相连接，该连接的节点作为天线的一连接端设为ANT1端；第二NMOS晶体管的漏极与耦合电路的第二电感的另一端相连接，该连接的节点作为天线的另一连接端设为ANT2端；第一NMOS晶体管的源极与第二NMOS晶体管的源极接地；第一NMOS晶体管的栅极与第二NMOS晶体管的栅极相连接，其连接的节点设为A；

第一反相器的输出端与第二反相器的输入端相连接，第二反相器的输出端与第一PMOS晶体管的栅极相连接；第一反相器的输入端作为负载调制电路的负载调制信号端输入负载调制信号DIN，并与第三NMOS晶体管的栅极相连接；第一PMOS晶体管的源极作为输入可变电压端输入可变电压VLIM，第三NMOS晶体管的源极接地；第一PMOS晶体管的漏极与第三NMOS晶体管的漏极与节点A相连接。

4.如权利要求3所述的负载调制模块，其特征在于：

所述限幅电路由第四NMOS晶体管～第十NMOS晶体管，以及一电阻组成；

第四NMOS晶体管的栅极和漏极与所述ANT1端相连接，第五NMOS晶体管的栅极和漏极与所述ANT2端相连接，第四NMOS晶体管的源极与第五NMOS晶体管的源极相连接，其连接的节点设为B；

第六NMOS晶体管的源极、第九NMOS晶体管的源极和第十NMOS晶体管的漏极与所述B点相连接；第六NMOS晶体管的栅极和漏极与第七NMOS晶体管的源极相连接，第七NMOS晶体管的栅极和漏极与第八NMOS晶体管的源极相连接，第八NMOS晶体管的栅极和漏极接地；

第九NMOS晶体管的栅极与第六NMOS晶体管的栅极相连接，第九NMOS晶体管的漏极与所述电阻的一端相连接，该电阻的另一端接地；第九NMOS晶体管的漏极与所述电阻相连接的节点作为可变电压的输出端，输出可变电压VLIM；

第十NMOS晶体管的栅极与可变电压VLIM的输出端相连接，其源极接地。

5.如权利要求1所述的负载调制模块，其特征在于：

所述限幅电路由第四NMOS晶体管～第十NMOS晶体管，以及一电阻组成；

第四NMOS晶体管的栅极和漏极与所述ANT1端相连接，第五NMOS晶体管的栅极和漏极与所述ANT2端相连接，第四NMOS晶体管的源极与第五NMOS晶体管的源极相连接，其连接的节点设为B；

第六NMOS晶体管的源极、第九NMOS晶体管的源极和第十NMOS晶体管的漏极与所述B点相连接；第六NMOS晶体管的栅极和漏极与第七NMOS晶体管的源极相连接，第七NMOS晶体管的栅极和漏极与第八NMOS晶体管的源极相连接，第八NMOS晶体管的栅极和漏极接地；

第九NMOS晶体管的栅极与第六NMOS晶体管的栅极相连接，第九NMOS晶体管的漏极与所述电阻的一端相连接，该电阻的另一端接地；第九NMOS晶体管的漏极与所述电阻相连接的节点作为可变电压的输出端，输出可变电压VLIM；

第十NMOS晶体管的栅极与可变电压VLIM的输出端相连接，其源极接地。