收發(fā)器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種用于射頻識(shí)別讀取器的收發(fā)器。收發(fā)器包括一射頻前端、一傳送部件、一接收部件、一功率分配器及一微控制單元。功率分配器包括3個(gè)端，即包括與傳送部件連接的一第一端、與接收部件連接的一第二端及與射頻前端連接的一第三端；此外，微控制單元分別與傳送部件以及接收部件連接，并產(chǎn)生一發(fā)送信號(hào)及接收一擷取數(shù)據(jù)。此外，本發(fā)明的收發(fā)器進(jìn)一步包括一射頻開關(guān)、一匹配電路及一接收電路。
【專利說明】收發(fā)器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種收發(fā)器，尤指一種用于射頻識(shí)別(rad1 frequencyidentificat1n, RFID)讀取器的收發(fā)器。

【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)今,射頻識(shí)別(rad1 frequency identificat1n, RFID)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在各種不同的領(lǐng)域。在傳統(tǒng)RFID系統(tǒng)中的RFID讀取器，模擬前端(analog front end,AFE)具有一個(gè)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，包含龐大的電路規(guī)模、高功率消耗以及高成本。圖1為說明傳統(tǒng)RFID讀取器I的收發(fā)器11的方塊圖。參照?qǐng)D1，傳統(tǒng)RFID讀取器I的收發(fā)器11的AFE12包含一對(duì)I/Q混合器13 (例如,一 I通道混合器131與一 Q通道的混合器132)、一對(duì)密集讀取器模式(dense reader mode, DRM)濾波器14、一對(duì)輸入增益電路15、一對(duì)數(shù)字化儀器16、一接收信號(hào)強(qiáng)度指示(received signal strength indicat1n,RSSI)測定儀17以及一輸出增益電路18。
[0003]由RFID讀取器I所接收到的從外部裝置110 (例如，RFID卷標(biāo))的RF信號(hào)(RFsignal, RFS)會(huì)被傳送到指向單元19，之后再傳送到I/Q混合器13 ;所接收到的RF信號(hào)RFS藉由該對(duì)I/Q混合器13降頻轉(zhuǎn)換成I信道基頻信號(hào)(1-channel baseband signal,IBS)以及Q信道基頻信號(hào)(Q-channel baseband signal, QBS),而該對(duì)DRM濾波器14可以消除不需要的噪聲和諧波分量。再者，該對(duì)輸入增益電路15可以放大I信道基頻信號(hào)IBS以及Q信道基頻信號(hào)QBS。此外，被放大的I信道以及Q信道的基頻信號(hào)可以藉由該對(duì)數(shù)字化儀器16轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)IDS (1-channel digital signal，I信道數(shù)字信號(hào))以及QDS (Q-channel digital signal，Q信道數(shù)字信號(hào))。數(shù)字信號(hào)IDS以及QDS被送到微控制單元(micro control unit,MCU)來進(jìn)行后續(xù)處理。另一方面，被放大的I信道以及Q信道的基頻信號(hào)也被送到RSSI測定儀17以量測RSSI，從而偵測來自其他外部裝置的干擾。
[0004]然而，該對(duì)I/Q混合器13、DRM濾波器14以及輸入增益電路15會(huì)消耗大量的功率，具有龐大的電路規(guī)模以及高成本，從而導(dǎo)致RFID讀取器I中的收發(fā)器11具有過于龐大的體積以及高成本。再者，為了容納大量功率的消耗，RFID讀取器I可能需要外部的外部電源供應(yīng)，例如，電池。因此，如此結(jié)構(gòu)的RFID讀取器11不適用在一便攜設(shè)備上。
[0005]因此可以研發(fā)一種具有精簡的電路結(jié)構(gòu)、小體積及低功率消耗并適用于便攜設(shè)備的RFID讀取器。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明主要為公開一種小體積、低功率且適用于可攜帶裝置的收發(fā)器。
[0007]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明公開一種用于射頻識(shí)別(rad1 frequencyidentificat1n,RFID)讀取器的收發(fā)器。本發(fā)明的收發(fā)器可包括一射頻(rad1 frequency,RF)前端，具有一天線以及與該天線連接的一 RF濾波器；一傳送部件，具有一第一匹配電路以及與該第一匹配電路連接的一傳送電路；一接收部件，具有一第二匹配電路、一偵測電路、一放大器以及一模擬/數(shù)字信號(hào)(analog-to-digital, A/D)轉(zhuǎn)換器；一功率分配器,具有與該傳送部件中的該第一匹配電路連接的一第一端、與該接收部件中的該第二匹配電路連接的一第二端、以及與該RF前端中的該RF濾波器連接的一第三端；一微控制單元(microcontrol unit, MCU)，該MCU分別與該傳送部件以及該接收部件連接，并可產(chǎn)生一發(fā)送信號(hào)及接收一擷取數(shù)據(jù)。此外，本發(fā)明的偵測電路可連接在該第二匹配電路與該放大器的一輸入端之間，另外，本發(fā)明的A/D轉(zhuǎn)換器可連接至該放大器的一輸出端。
[0008]依據(jù)本發(fā)明的內(nèi)容，該收發(fā)器可進(jìn)一步包括一 RF開關(guān)、一第三匹配電路以及一接收電路。該RF開關(guān)可具有三個(gè)端，分別與該功率分配器中的該第三端、該第三匹配電路以及該RF前端中的該RF濾波器連接。該接收電路以及該傳送部件可以整合在一集成電路中并且可以進(jìn)行長距離雙向傳輸。
[0009]較佳地，本發(fā)明的第三匹配電路可以在該RF開關(guān)的該端與該接收電路的輸入端之間提供阻抗匹配。
[0010]此外，本發(fā)明的第一匹配電路可以在該功率分配器中的該第一端與該傳送電路的一輸出端之間提供阻抗匹配，而該第二匹配電路可以在該功率分配器中的該第二端與該偵測電路的一輸入端之間提供阻抗匹配。
[0011 ] 較佳地，本發(fā)明的偵測電路可包括一二極管、一電容以及與該電容平行連接的一第一電阻。另外，該二極管的陽極可連接到該第二匹配電路，而該二極管的陰極可分別連接到該電容的一端以及該第一電阻的一端。
[0012]較佳地，本發(fā)明的二極管可為一蕭克利(Shockley) 二極管，此外，該電容以及該第一電阻可形成一低通濾波器。
[0013]較佳地，本發(fā)明的放大器可包括一運(yùn)算放大器以及多個(gè)第二電阻。
[0014]較佳地，該放大器可以放大一基頻信號(hào)，另外，該多個(gè)第二電阻可形成一帶通濾波器。
[0015]較佳地，該A/D轉(zhuǎn)換器可為一離散部件或是一集成部件，而當(dāng)該A/D轉(zhuǎn)換器是一集成部件時(shí)則可以整合在該MCU中。
[0016]較佳地,該功率分配器可為一威金森(Wilkinson)功率分配器。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]本發(fā)明的其它目的、好處與創(chuàng)新特征將可由以下本發(fā)明的詳細(xì)范例連同附圖而得知。在各附圖中:
[0018]圖1為說明傳統(tǒng)RFID讀取器的收發(fā)器的方塊圖；
[0019]圖2A為說明依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的RFID讀取器的方塊圖；
[0020]圖2B為說明依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖2A中的偵測電路以及放大器的方塊圖；
[0021]圖3A為說明依據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的RFID讀取器的方塊圖；以及
[0022]圖3B為說明依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的外部裝置與RFID讀取器的方塊圖。
[0023]其中，附圖標(biāo)記說明如下:
[0024]I 傳統(tǒng)RFID讀取器11 收發(fā)器
[0025]12 模擬前端13 I/Q混合器
[0026]14密集讀取器模式濾波器15輸入增益電路
[0027]16數(shù)字化儀器17接收信號(hào)強(qiáng)度指示測定儀
[0028]18輸出增益電路19指向單元
[0029]110外部裝置2RFID讀取器
[0030]21 RF 前端211 天線
[0031]212 RF濾波器22 功率分配器
[0032]22a-c端23傳送部件
[0033]231 匹配電路232傳送電路
[0034]232a 輸出端24接收部件
[0035]241 匹配電路242偵測電路
[0036]242a 輸入端243放大器
[0037]243a 輸入端243b輸出端
[0038]244 A/D轉(zhuǎn)換器25 微控制單元
[0039]30 RFID 標(biāo)簽31 二極管
[0040]31a 陽極31b 陰極
[0041]32 電容32a_b端
[0042]33 電阻33a_b連接端
[0043]34 運(yùn)算放大器34a 非反向輸入端
[0044]34b 反向輸入端34c輸出端
[0045]35-38 電阻37a_b端
[0046]4 RFID讀取器41 接收電路
[0047]42 匹配電路43 開關(guān)
[0048]43a-c端44 收發(fā)器芯片

【具體實(shí)施方式】
[0049]當(dāng)并同各附圖閱覽時(shí)，即可更佳了解本發(fā)明較佳范例的前揭摘要以及上文詳細(xì)說明。為達(dá)本發(fā)明的說明目的，各附圖中繪有現(xiàn)屬較佳的各范例。然應(yīng)了解本發(fā)明并不限于所繪的精確排置方式及設(shè)備裝置。
[0050]現(xiàn)將詳細(xì)參照本發(fā)明附圖所示的范例。所有附圖盡可能以相同附圖標(biāo)記來代表相同或類似的部分。請(qǐng)注意附圖以簡化形式繪成，并未依精確比例繪制。
[0051]鑒于上述附圖，本發(fā)明的主要目的在于提供一收發(fā)器。參照?qǐng)D2A，圖2A為說明依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的RFID讀取器2的方塊圖。參照?qǐng)D2A，RFID讀取器2可包括射頻(rad1frequency, RF)前端21、功率分配器22、傳送部件23、接收部件24、以及微控制單元(microcontrol unit,MCU)25。
[0052]該RF前端21可包括天線211以及與該天線211連接的RF濾波器212。該傳送部件23可包括匹配電路231以及與該匹配電路231連接的傳送電路232。該接收部件24可包括匹配電路241、偵測電路242、放大器243、以及模擬/數(shù)字信號(hào)(analog-to-digital，A/D)轉(zhuǎn)換器244。在本發(fā)明的第一實(shí)施例中，偵測電路242可連接在匹配電路241以及放大器243的輸入端243a之間。此外，A/D轉(zhuǎn)換器244可連接至放大器243的輸出端243b。
[0053]功率分配器22具有與RF濾波器212連接的一端22a以及與傳送部件23的匹配電路231連接的一端22b和與接收部件24的匹配電路241連接的一端22c。
[0054]匹配電路231可以在該功率分配器22的該端22b與傳送電路232的輸出端232a之間提供阻抗匹配。同樣地，匹配電路241可以在功率分配器22中的該端22c與偵測電路242的輸入端242a之間提供阻抗匹配。
[0055]在傳送模式下，讀取器2可以傳送一信號(hào)到距離讀取器2相對(duì)遠(yuǎn)(例如，5公尺的范圍)所設(shè)置的外部裝置(未顯示于附圖中)，該傳送的信號(hào)(transmitted signal, TSl)可由MCU25產(chǎn)生。該信號(hào)TSl接著被傳送電路232調(diào)變以及向上變頻成RF信號(hào)TS2。該RF信號(hào)TS2可接著通過匹配電路231、功率分配器22以及該RF濾波器212傳送到天線211。在本發(fā)明的其中一實(shí)施例中，功率分配器22可以但并不限定于Wilkinson功率分配器。再者，RF濾波器212可以消除RF信號(hào)TS2不需要的噪聲與諧波分量。之后天線211可傳送一已濾波的信號(hào)TS3到外部裝置。
[0056]另一方面，在接收模式下，讀取器2可以接收來自距離讀取器2相對(duì)短距離(例如，50公分范圍內(nèi))的外部裝置30 (例如，RFID卷標(biāo))的信號(hào)，來自外部裝置30的RF信號(hào)RSl可以被天線211接收，接著，該信號(hào)RSl通過RF濾波器212、功率分配器22以及匹配電路241傳送到偵測電路242。相同地，RF濾波器212可以消除RF信號(hào)RSl不需要的噪聲與諧波分量(已濾波的RF信號(hào)被稱為RS2)。
[0057]偵測電路242、放大器243以及A/D轉(zhuǎn)換器244是作為一整體運(yùn)作且可以將信號(hào)RS2向下變頻以及解調(diào)變，而包含在信號(hào)RS2中的數(shù)據(jù)因此可被擷取。所擷取的數(shù)據(jù)之后被傳送到MCU25。再者，通過接收部件24，來自其它裝置(未顯示于附圖中)與信號(hào)RSl在相同頻帶(或頻道)的信號(hào)也能同樣被接收，而RSSI也可以被量測。
[0058]偵測電路242以及放大器243的詳細(xì)結(jié)構(gòu)及操作方式將參照本發(fā)明的實(shí)施例的圖2B進(jìn)行說明。
[0059]圖2B為說明依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖2A的偵測電路242以及放大器243的方塊圖。參照?qǐng)D2B，偵測電路242可包括二極管31、電容32、以及電阻33。在本發(fā)明其中一實(shí)施例中，該二極管31可以但并不限定于蕭克利(Shockley) 二極管。該二極管31的陽極31a可以連接至偵測電路241，該二極管31的陰極31b可以連接至電容32的一端32a以及該電阻33的一端33a。電容32與電阻33是以平行的方式連接。再者，電容32的一端32b與電阻33的一端33b是接地的。
[0060]二極管31可以糾正信號(hào)RS2。此外，電容32與電阻33可視作一整體運(yùn)作且可與低通濾波器具有相同的功能來消除信號(hào)RS2的載子，從而將信號(hào)RS2向下變頻成一基頻信號(hào) RS3。
[0061]放大器243可包括運(yùn)算放大器(operat1nal amplifier, 0Ρ-ΑΜΡ) 34以及4個(gè)電阻
35、36、37以及38。該0P-AMP34的非反向輸入端34a可以通過電阻35來連接至二極管31的陰極31b，之后接收來自偵測電路242的基頻信號(hào)RS3。此外，通過電阻36，反向輸入端34b可以連接至一施加偏壓Vb的電壓源(未顯示于附圖中)。電阻37的一端37a可以連接至0P-AMP34的反向輸入端34b，而電阻37的一端37b則可以接地。電阻38可以連接在0P-AMP34的非反向輸入端34a與輸出端34c之間。0P-AMP34可以放大基頻信號(hào)RS3，而所述4個(gè)電阻35、36、37以及38可視作一整體來運(yùn)作且與帶通濾波器具有相同的功能并消除不需要的噪聲。
[0062]被放大的基頻信號(hào)RS4接著被傳送到A/D轉(zhuǎn)換器244，該A/D轉(zhuǎn)換器244可以將所放大的基頻信號(hào)RS4轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。該數(shù)字信號(hào)代表包含在信號(hào)RS2中的數(shù)據(jù)。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，A/D轉(zhuǎn)換器244可以為離散部件。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，A/D轉(zhuǎn)換器244可以整合在MCU25中。
[0063]圖3A為說明依據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的RFID讀取器4的方塊圖。參照?qǐng)D3A，讀取器4可相似于圖2A中所說明的讀取器2，除了讀取器4可更進(jìn)一步包括接收電路41、匹配電路42、以及開關(guān)43外。在本發(fā)明的第二實(shí)施例中，接收電路41以及傳送電路232都是收發(fā)器芯片44的一部分并用來進(jìn)行長距離雙向傳輸。
[0064]在本發(fā)明的一實(shí)施例中，開關(guān)43可以但并不限定于單刀雙擲(single poledouble throw, SPDT)RF開關(guān)。SPDT RF開關(guān)43具有三個(gè)端43a、43b及43c，分別與RF濾波器212、匹配電路42以及功率分配器22的該端22a連接。
[0065]在傳送模式下，SPDT RF開關(guān)43可以配置成讓RF前端21連接至功率分配器22的該端22a或反過來讓RF前端21連接至傳送電路232。參照上述本發(fā)明圖2A的實(shí)施例，在傳送電路232的幫助下，由MCU25所產(chǎn)生的信號(hào)可以傳送至距離讀取器4相對(duì)長距離的外部裝置51 (例如，依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的外部裝置51與RFID讀取器4)。該外部裝置51可以但并不限定于家電裝置，例如，電視。
[0066]再次參照?qǐng)D3A，另一方面，在接收模式下，SPDT RF開關(guān)43可以配置成讓RF前端21連接至匹配電路42或者反過來讓RF前端21連接至接收電路41。在接收電路41的幫助下，來自外部裝置51的信號(hào)可以被讀取器4接收。
[0067]參照?qǐng)D3B，在傳送電路232以及接收電路41的幫助下，家電裝置51可以傳送控制信號(hào)至讀取器4及接收來自讀取器4的控制信號(hào)。通過該控制信號(hào)，家電裝置51以及裝備讀取器4的便攜設(shè)備52(例如，平板計(jì)算機(jī)或是智能型手機(jī))可以配置成一組。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，該便攜設(shè)備52可以與家電裝置51的遙控器具有相同的功能。再者，在接收到來自于家電裝置51的控制信號(hào)前，讀取器4的接收電路41能測量RSSI以避免來自其它家電裝置53與54的干擾。
[0068]在本發(fā)明第二實(shí)施例中，通過接收部件24的幫助，讀取器4還可以接收來自RFID卷標(biāo)30的信號(hào)。
[0069]在說明本發(fā)明的代表性范例時(shí)，本說明書已經(jīng)提出操作本發(fā)明的該方法及/或程序做為一特定順序的步驟。但是，某種程度上該方法或程序并不會(huì)依賴此處所提出的特定順序的步驟，該方法或程序不應(yīng)限于所述的特定的步驟順序。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將可了解，其它的步驟順序亦為可行。因此，在本說明書中所提出的特定順序的步驟不應(yīng)被視為對(duì)于申請(qǐng)專利范圍的限制。此外，關(guān)于本發(fā)明的方法及/或程序的申請(qǐng)專利范圍不應(yīng)限于在所提出順序中的步驟的效能，本領(lǐng)域技術(shù)人員可立即了解所述順序可以改變，且仍維持在本發(fā)明的精神及范圍內(nèi)。
[0070]熟習(xí)本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)即了解可對(duì)上述各項(xiàng)范例進(jìn)行變化，而不致悖離其廣義的發(fā)明性概念。因此，應(yīng)了解本發(fā)明并不限于本說明書的特定范例，而為涵蓋歸屬如后載各權(quán)利要求所定義的本發(fā)明精神及范圍內(nèi)的修飾。
【權(quán)利要求】
1.一種用于射頻識(shí)別讀取器的收發(fā)器，其特征在于，其包括: 一射頻前端，具有一天線以及與該天線連接的一 RF濾波器； 一傳送部件，具有一第一匹配電路以及與該第一匹配電路連接的一傳送電路； 一接收部件，具有一第二匹配電路、一偵測電路、一放大器以及一模擬/數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換器，其中，該偵測電路連接在該第二匹配電路與該放大器的一輸入端之間，該模擬/數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換器連接至該放大器的一輸出端； 一功率分配器，具有與該傳送部件中的該第一匹配電路連接的一第一端、與該接收部件中的該第二匹配電路連接的一第二端及與該射頻前端中的該RF濾波器連接的一第三端；以及 一微控制單元，分別與該傳送部件以及該接收部件連接，并產(chǎn)生一發(fā)送信號(hào)及接收一擷取數(shù)據(jù)。
2.如權(quán)利要求1所述的收發(fā)器，其特征在于，進(jìn)一步包括一RF開關(guān)、一第三匹配電路及一接收電路，其中，該RF開關(guān)具有三個(gè)端，是分別與該功率分配器中的該第三端、該第三匹配電路及該射頻前端中的該RF濾波器連接，而將該接收電路及該傳送部件整合在一集成電路中，并進(jìn)行長距離雙向傳輸。
3.如權(quán)利要求2所述的收發(fā)器，其特征在于，該第三匹配電路在該RF開關(guān)的該端與該接收電路的一輸入端之間提供阻抗匹配。
4.如權(quán)利要求1所述的收發(fā)器，其特征在于，該第一匹配電路在該功率分配器中的該第一端與該傳送電路的一輸出端之間提供阻抗匹配，而該第二匹配電路在該功率分配器中的該第二端與該偵測電路的一輸入端之間提供阻抗匹配。
5.如權(quán)利要求1所述的收發(fā)器，其特征在于，該偵測電路包括一二極管、一電容以及與該電容平行連接的一第一電阻，該二極管的陽極連接到該第二匹配電路，而該二極管的陰極分別連接到該電容的一端以及該第一電阻的一端。
6.如權(quán)利要求5所述的收發(fā)器，其特征在于，該二極管為一蕭克利二極管，且該電容及該第一電阻形成一低通濾波器。
7.如權(quán)利要求1所述的收發(fā)器，其特征在于，該放大器包括一運(yùn)算放大器及多個(gè)第二電阻。
8.如權(quán)利要求7所述的收發(fā)器，其特征在于，該放大器放大一基頻信號(hào)，且該多個(gè)第二電阻形成一帶通濾波器。
9.如權(quán)利要求1所述的收發(fā)器，其特征在于，該模擬/數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換器為一離散部件或一集成部件，且當(dāng)該模擬/數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換器是一集成部件時(shí)，將該模擬/數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換器整合在該微控制單元中。
10.如權(quán)利要求1所述的收發(fā)器，其特征在于，該功率分配器為一威金森功率分配器。
【文檔編號(hào)】H04B1/40GK104426578SQ201410444132
【公開日】2015年3月18日 申請(qǐng)日期:2014年9月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月3日
【發(fā)明者】張劭彰, 張耿豪 申請(qǐng)人:晶隼科技股份有限公司