一種有源被動式雙頻芯片及rfid系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及雙頻射頻技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種有源被動式雙頻芯片及RFID系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前市場上的RFID (Rad1 Frequency IDentificat1n)標(biāo)簽無論是有源標(biāo)簽還是無源標(biāo)簽，大都是單一工作頻率。無源標(biāo)簽主要有125KHz、13.56MHz、915MHz、三個頻段的產(chǎn)品，主要特點(diǎn)壽命長，其中125KHz、13.56MHz產(chǎn)品存儲容量小，讀寫距離短，不能適應(yīng)遠(yuǎn)距離讀寫要求；915MHz產(chǎn)品雖然在讀寫距離上有了很大改善，但存儲容量還很有限，不能滿足大容量存儲需求。有源標(biāo)簽主要有2.4GHzHz產(chǎn)品，存儲容量大、讀寫距離遠(yuǎn)、但由于該類產(chǎn)品目前主要是主動發(fā)送數(shù)據(jù)，功耗大，壽命受到一定的限制，一般為3?5年，不能滿足長壽命的使用要求。近來市場上也出現(xiàn)了一些雙頻RFID標(biāo)簽，但從性能上都還存在許多不足，比如存儲容量不夠大，最大16KB、壽命還不夠長，最大6年，而本發(fā)明在一個芯片中同時集成了 125KHz和2.4GHzHz, 125k信號起激活的作用，只在被激活時，2.4GHz信號才會工作，大大降低了功耗，延長了使用壽命。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的第一目的在于提供一種有源被動式雙頻芯片，該有源被動式雙頻芯片數(shù)據(jù)存儲容量大，讀寫距離遠(yuǎn)，工作壽命長，解決了目前單一頻率的有源標(biāo)簽工作壽命短的難題，及無源標(biāo)簽讀寫距離近的缺點(diǎn)。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種有源被動式雙頻芯片包括用于接收125K低頻激活信號的無源喚醒模塊，所述無源喚醒模塊包括第一射頻天線，所述第一射頻天線與整流電路電連接，所述整流電路與用于破解125K低頻激活信號的解調(diào)電路的輸入端電連接，所述解調(diào)電路的輸出端與用于校驗所述125K低頻激活信號的邏輯電路的輸入端電連接，所述邏輯電路選用功耗低邏輯電路；還包括電源開關(guān)，所述電源開關(guān)包括第一輸入端和第二輸入端，所述第一輸入端與所述邏輯電路的輸出端電連接，所述電源開關(guān)與電池電連接；用于發(fā)射2.4GHz射頻信號的有源模塊，所述有源模塊包括微處理器電路，所述微處理器電路包括喚醒使能端、喚醒使能反饋端和輸出端，所述喚醒使反饋端與所述電源開關(guān)的第二輸入端電連接，所述喚醒使能端與所述電源開關(guān)的輸出端電連接；所述微處理器電路的輸出端與用于發(fā)射2.4GHz射頻信號的第二射頻天線電連接。
[0005]優(yōu)選方式為，所述無源喚醒模塊還包括均與所述整流電路電連接的限幅電路和時鐘恢復(fù)電路，所述時鐘恢復(fù)電路還與所述解調(diào)電路電連接，所述限幅電路與一個基準(zhǔn)電路電連接，所述基準(zhǔn)電路還分別與上下電復(fù)位電路和穩(wěn)壓電路電連接，所述穩(wěn)壓電路還與所述邏輯電路電連接。
[0006]優(yōu)選方式為，所述整流電路包括兩個PMOS管和兩個NMOS管。
[0007]優(yōu)選方式為，所述穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓范圍為1.9?3.6V。
[0008]優(yōu)選方式為，所述微處理器電路包括微處理器，以及與所述微處理器電連接的外部存儲器和微處理器外圍電路，所述微控制器與所述外部存儲器通過SPI方式進(jìn)行通訊連接。
[0009]優(yōu)選方式為，所述微處理器電路還包括放大電路，所述放大電路的輸入端與所述微處理器電連接，所述放大電路的輸出端作為所述微處理器電路的輸出端。
[0010]優(yōu)選方式為，所述電源開關(guān)包括邏輯或門，所述邏輯或門的兩個輸入端分別作為所述電源開關(guān)的第一輸入端和第二輸入端，所述邏輯或門的輸出端與一個MOS開關(guān)管的柵極電連接，所述MOS開關(guān)管的漏極接電池，所述電池經(jīng)過電阻與所述MOS開關(guān)管的柵極電連接，所述MOS開關(guān)管的源極作為所述電源開關(guān)的輸出端。
[0011]優(yōu)選方式為，所述微處理器電路包括具有2.4GHz無線收發(fā)器的nRF24LE芯片，所述nRF24LE芯片的端口 P0.0作為所述喚醒使能反饋端。
[0012]優(yōu)選方式為，所述外部存儲器選用LF2PAS3933芯片。
[0013]本發(fā)明的第二目的在于提供一種有源被動式雙頻RFID系統(tǒng)，該有源被動式雙頻RFID系統(tǒng)讀寫距離遠(yuǎn)，工作壽命長，使其應(yīng)用范圍廣。
[0014]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種有源被動式雙頻RFID系統(tǒng)，包括125K低頻激活器、上述有源被動式雙頻芯片，以及2.4GHz網(wǎng)關(guān)。
[0015]采用上述技術(shù)方案后，本發(fā)明的有益效果是:由于本發(fā)明的有源被動式雙頻芯片包括用于接收125K低頻激活信號的無源喚醒模塊，無源喚醒模塊包括第一射頻天線，第一射頻天線與整流電路電連接，整流電路與用于破解125K低頻激活信號的解調(diào)電路的輸入端電連接，解調(diào)電路的輸出端與用于校驗125K低頻激活信號的邏輯電路的輸入端電連接，邏輯電路選用功耗低邏輯電路。上述無源喚醒模塊使本發(fā)明能夠接收125K低頻激活信號，并將125K低頻激活信號破解和校驗，并根據(jù)校驗的結(jié)果判斷是否輸出喚醒信號。
[0016]本發(fā)明還包括用于發(fā)射2.4G射頻信號的有源模塊，有源模塊包括微處理器電路，微處理器電路包括喚醒使能端、喚醒使能反饋端和輸出端，其中喚醒使反饋端與電源開關(guān)的第二輸入端電連接，喚醒使能端與電源開關(guān)的輸出端電連接；微處理器電路的輸出端與用于發(fā)射2.4G射頻信號的第二射頻天線電連接。上述有源模塊正常情況下處于省電模式，在喚醒使能端接收到喚醒信號后，微處理器電路從省電模式中蘇醒并啟動工作，輸出2.4G射頻信號并通過第二射頻天線發(fā)射出去。
[0017]本發(fā)明在無源喚醒模塊和有源模塊之間還設(shè)有電源開關(guān)，該電源開關(guān)接收來自無源喚醒模塊的喚醒信號，根據(jù)接收的喚醒信號喚醒有源模塊，同時有源模塊傳輸喚醒反饋信號給電源開關(guān)，來保證本發(fā)明可靠性。
[0018]由上述可知，本發(fā)明的有源被動式雙頻芯片同時具有125K芯片和2.4G芯片的功能，應(yīng)用于雙頻電子標(biāo)簽中時，通過特定通訊協(xié)議，本發(fā)明可以讀取125K低頻信號，發(fā)送2.4G射頻信號。因此本發(fā)明結(jié)合了低頻高精度和高頻大覆蓋范圍的特點(diǎn)，還具有數(shù)據(jù)存儲容量大，讀寫距離遠(yuǎn)和工作壽命長的優(yōu)點(diǎn)，解決了目前單一頻率的有源標(biāo)簽工作壽命短的難題，及無源標(biāo)簽讀寫距離近的缺點(diǎn)。應(yīng)用本發(fā)明的雙頻芯片的有源被動式RFID系統(tǒng)，因使用本法明的雙頻芯片，使RFID系統(tǒng)也具有讀寫距離遠(yuǎn)和工作壽命長的優(yōu)點(diǎn)，并且使其應(yīng)用范圍非常廣?？蓱?yīng)用于高精度的資產(chǎn)管理(如槍支離位系統(tǒng)、重要資產(chǎn)物資管理)和精確的園區(qū)人員定位管理(如幼兒園、校園、養(yǎng)老院、監(jiān)獄人員定位)適用于固定資產(chǎn)管理，物流、國防安全，人員定位管理等領(lǐng)域。
[0019]由于有源模塊還包括放大電路，放大電路的輸入端與微處理器電連接，放大電路的輸出端作為微處理器電路的輸出端，該放大電路將微處理器電路輸出的2.4G射頻信號放大，使2.4G射頻信號被加強(qiáng)利于第二射頻天線的發(fā)射。
【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明的有源被動式雙頻芯片的芯片管腳示意圖；
[0021]圖2是本發(fā)明的有源被動式雙頻芯片的存儲器控制模塊框圖；
[0022]圖3是本發(fā)明的有源被動式雙頻芯片的原理框圖；
[0023]圖4是本發(fā)明的有源被動式雙頻芯片的解調(diào)電路；
[0024]圖5是本發(fā)明的有源被動式雙頻芯片的微控制器框圖；
[0025]圖6是本發(fā)明的有源被動式雙頻芯片的開關(guān)電路圖；
[0026]圖中:1—CE、2—X1、3—X0、4—RFP、5—RFN、6—GND、7—VCC、8—SCK、9—MOS1、
10—MISO、11一 LRF、12— IREE0
【具體實施方式】
[0027]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0028]如圖1和圖2所示，一種有源被動式雙頻芯片包括無源喚醒模塊和有源模塊，其中無源喚醒模塊通過特定通訊協(xié)議能夠接收125K低頻激活信號，該低頻激活信號被無源喚醒模塊的第一射頻天線接收到后，第一射頻天線將125K低頻激活信號傳輸給整流電路。整流電路將125K低頻激活信號整形后傳輸給解調(diào)電路，解調(diào)電路將接收到的信號破解，當(dāng)信號達(dá)到門限要求時，解調(diào)電路輸出對應(yīng)125K低頻激活信號的電信號給與其電連接的低功耗邏輯電路，該低功耗邏輯電路經(jīng)過校驗后，根據(jù)校驗結(jié)果判斷是否輸出喚醒信號(脈沖)給電源開關(guān)。當(dāng)電源開關(guān)接收到喚醒信號后，給有源模塊的微處理器電路下達(dá)喚醒電信號，微處理器電路接收到喚醒電信號，被喚醒后喚醒使能反饋端再傳輸反饋電信號給電源開關(guān)的輸入端，電源開關(guān)接收到反饋信號后，輸出端將有源模塊和電池可靠的連接在一起。有源模塊的微處理器電路接收到喚醒信號后，從省電模式中蘇醒工作，并傳輸2.4G射頻信號給第二射頻天線，讓本發(fā)明的雙頻芯片發(fā)射高頻射頻信號去應(yīng)答。
[0029]本發(fā)明的雙頻芯片封裝后包括12個管腳，具體為管腳I為CE、管腳2為X1、管腳3為X0、管腳4為RFP、管腳5為RFN、管腳6為GND、管腳7為VCC、管腳8為SCK、管腳9為M0S1、管腳10為MIS0、管腳11為LRF以及管腳12為IREE0
[0030]本實施例的整流電路包括兩個PMOS管與兩個NMOS管，其中兩個NMOS管分別定義為nl和n2，兩個PMOS管分別定義為pi和p2。nl，pi, n2, p2交叉連接，其中nl與n2的源極接地，兩柵極接第一射頻天線，該第一射頻天線兩端并接一個電容，形成電容電感諧振回路。nl的漏極接pi源極和p2的柵極，n2的漏極接p2的源極和pi的柵極。Pl的漏極與P2的漏極輸出Vc。該Vc為整個無源喚醒模塊供電，從而節(jié)省了電量保證了使用壽命。
[0031]本實施例的解調(diào)電路如圖4所示，解調(diào)電路中輸入信號經(jīng)P21低通濾波，其輸出在P22、P23、P24、P25、P26、N21、N22、N23和N24構(gòu)成的遲滯比較電路中的信號進(jìn)行比較，實現(xiàn)包絡(luò)檢波輸出。Rl和R2實現(xiàn)對整流電路的輸出進(jìn)行采樣，解調(diào)輸出