專利名稱：用單振蕩電路天線發(fā)射和接收無線電波的方法和電路的制作方法
用單振蕩電路天線發(fā)射和接收無線電波的方法和電路本發(fā)明屬于近場通信領(lǐng)域并且涉及一種用單振蕩電路天線發(fā)射和接收無線電波的方法和電路，其中低功率發(fā)射信號從發(fā)射電路的輸出端通過匹配電容器傳導(dǎo)到該振蕩電路天線的連接端。所述方法和電路被這樣改進，一方面，未衰減的接收信號被傳導(dǎo)到接收電路的輸入端，其中該接收電路被包括在所述電路中，另一方面，確定該接收信號電位值的區(qū)間，該區(qū)間也應(yīng)當(dāng)最適合于包括在所述電路中的集成收發(fā)器，從而將該接收信號的功率用于所述接收電路中進行附加的激勵。振蕩電路經(jīng)常被用作無線電波的天線，該無線電波具有從數(shù)兆赫茲到上百兆赫茲的頻率。存在一種減小便攜式發(fā)射和接收設(shè)備中天線系統(tǒng)的尺寸的趨勢。這可通過下列方式有效地實現(xiàn)，即設(shè)置調(diào)諧到相同頻率的發(fā)射天線和接收天線，從而使得它們的平面發(fā)射和接收線圈的實際疊加量在共用印刷電路板上實現(xiàn)(PCT/SI2008/000(^8)。平面接收線圈以這樣一種方式形成并相對于平面發(fā)射線圈布置，即在平面發(fā)射線圈中由電流產(chǎn)生并穿過該平面接收線圈形成的磁通量等于零。該平面接收線圈內(nèi)感應(yīng)的電壓應(yīng)當(dāng)比接收電路的激勵電壓低。天線系統(tǒng)尺寸的減小還可通過對發(fā)射和接收無線電波兩者使用相同的天線LC振蕩電路來實現(xiàn)。普通的LC振蕩電路通過匹配電容器連接到差分激勵發(fā)射電路并通過衰減元件連接到包括在收發(fā)器電路中的接收電路，從而使得其作為發(fā)射和接收天線工作 (W02008/047264)。在發(fā)射過程中，甚至在減小發(fā)射功率如低于200毫瓦時，跨過LC振蕩電路連接端的接收信號的電壓幅值仍然遠高于該集成收發(fā)器電路允許的最高電壓。該接收信號會損壞該接收電路中的輸入放大器。來自于天線連接端的具有實質(zhì)上減小的幅值的接收信號因此通過該衰減元件而被饋入到接收電路的輸入端；來自于由所述專利申請公開的該收發(fā)器電路(圖3)中天線連接端的接收信號首先被傳導(dǎo)通過容性分壓器Clb/Clc，然后通過電阻分壓器R1/R2。該接收信號的所述衰減降低了接收器的接收靈敏度，并且使得無法對接收電路進行激勵。在如專利申請US2007/004M18A1中描述的收發(fā)器電路中，接收電路DEMCT (圖6) 通過衰減電路而連接到執(zhí)行發(fā)射和接收天線功能的單LC振蕩電路。該衰減電路被作為帶通濾波器，從天線端接收的信號被大幅地衰減，從而使得接收電路輸入端的信號幅值不會超出激勵電壓范圍。所述專利申請的主題實質(zhì)上是關(guān)于通過對接收的信號進行整流而產(chǎn)生直流電壓，以激勵該接收電路。在其自身的中點處被接地的線圈的端部連接到串聯(lián)的整流二極管(圖fe，b，c)。僅進行雙半波整流。此外，所述整流二極管不能采用標準CMOS技術(shù)來制造，并且需要被制造為一外部元件。由于會在被包括在接收電路的收發(fā)器中的接收電路的輸入端建立起所述振蕩電路天線接收的信號的電位值的最合適區(qū)間，從而使得在該接收電路輸入端接收的信號的幅值會盡可能地高，本發(fā)明解決了如何改善用單振蕩電路天線發(fā)射和接收無線電波的方法和電路的技術(shù)問題。
所述技術(shù)問題通過本發(fā)明的具有在權(quán)利要求1中給出特征的用單振蕩電路天線發(fā)射和接收無線電波的方法來解決，并且該方法實施方式的變形方式特征在于從屬權(quán)利要求2的特征，以及所述技術(shù)問題通過本發(fā)明的具有在權(quán)利要求4中給出特征的用于實現(xiàn)所述方法的電路來解決，并且該電路實施方式的變形結(jié)構(gòu)特征在于從屬權(quán)利要求5到8的特征。本發(fā)明優(yōu)點的實現(xiàn)主要是因為提供給接收電路輸入端的接收信號的最高可允許電壓幅值實際上等于最高可能電壓，該電壓也是集成接收器電路的允許電壓，因此其超出激勵電壓并且因此提供更高功率的發(fā)射信號。這里沒有使用已知收發(fā)器電路之外的任何附加元件。通過對接收的信號進行整流，本發(fā)明提供的方法和電路還可以實現(xiàn)集成接收器電路所允許的最高直流電壓，以至少用于該接收電路的附加激勵。下面將通過結(jié)合附圖對本發(fā)明的方法以及本發(fā)明的電路的實施方式進行描述的方式，來詳細地解釋本發(fā)明，這些附圖是

圖1本發(fā)明的用單振蕩電路天線發(fā)射和接收無線電波的電路的基本實施方式，圖2本發(fā)明的用單振蕩電路天線發(fā)射和接收無線電波的電路的變形實施方式，圖3在本發(fā)明電路基本實施方式的兩種情況下，窗口 I和II為接收電路輸入端處接收的信號電位的時間變化曲線，窗口 III和IV為發(fā)射電路輸出端處電位的時間變化曲線， 以及圖4在本發(fā)明電路變形實施方式的兩種情況下，窗口 I和II為接收電路輸入端處接收的信號電位的時間變化曲線，窗口 III為整流器輸出處電位的時間變化曲線。本發(fā)明的用單振蕩電路天線OCA發(fā)射和接收無線電波的電路的基本實施方式如圖1所示。采用公知的方式，要發(fā)射的信號由發(fā)射電路TC中的兩個輸出放大器OAl和0A2進行放大，這兩個放大器通過二極管進行過壓保護，其中該發(fā)射電路被包括在收發(fā)器電路TRC 中，且包括差分激勵電路，并且該信號分別通過輸出端ol和o2以及匹配電容器MCl和MC2 傳導(dǎo)到振蕩電路天線OCA的連接端。振蕩電路天線OCA包括天線電容AC和天線線圈ACo，兩者連接在該振蕩電路天線 OCA的連接端之間。一方面，振蕩電路天線OCA的連接端直接地，即不采用任何中間衰減電路，連接到包括在該收發(fā)器電路TRC中的接收電路RC的輸入端il和i2。另一方面，本發(fā)明接收電路RC輸入端il和i2中的每一個均通過相應(yīng)的欠壓保護二極管UPDl和UPD2以及相應(yīng)的過壓保護二極管OPDl和0PD2分別地連接到集成收發(fā)器電路TRC的接地端m，所述欠壓保護二極管限定比接地端m的電位更低的接收信號電位值。所述過壓保護二極管OPDl和0PD2限定接收信號的允許的較高電位值，從而使得所述較高電位值超過所述較低電位值的量為集成收發(fā)器電路TRC允許的最高可能電壓。所述較低電位值大約為低于接地端電位值0. 6V。嚴格地說，接收電路RC輸入端處接收信號的電位不由任何外部路徑來決定，因此如下面描述的那樣保持在該較低電位值與一較高電位值之間的一個中間值，其中該較低電位值大約等于集成收發(fā)器電路TRC的地電位，該較高電位值超過所述較低電位值的量為集成收發(fā)器電路TRC所允許的最高可能電壓。
根據(jù)本發(fā)明，接收的信號的較高電位值并不限于收發(fā)器電路TRC中正向激勵的電位，因此其也可以通過有利的方式顯著地超過該電位值。本發(fā)明解決方案的有利效果還可通過圖1中虛線所示的位于接收電路RC的輸入端il和i2與集成收發(fā)器電路TRC的接地端m之間的高電阻R1’、R2’所實現(xiàn)的弱耦合來實現(xiàn)。當(dāng)接收的信號不在最低點時，所述弱耦合改變其電位，但是該改變是很小的并且不會影響接收品質(zhì)。當(dāng)位于最低點時，輸入過壓保護電路帶走在由所述弱耦合引起的平均時間內(nèi)積聚的電荷。應(yīng)當(dāng)提到的是，振蕩電路天線OCA、位于振蕩電路天線OCA的連接端與接收電路RC 的輸入端il，i2之間的匹配電容器MCl和MC2以及去耦電容器DC1，DC2被形成在共用印刷電路板上。本發(fā)明的用單振蕩電路天線OCA發(fā)射和接收無線電波的電路的變形實施方式如圖2所示。根據(jù)本發(fā)明，接收電路RC的輸入端il和i2在一側(cè)連接到集成收發(fā)器電路TRC的接地端m并穿過集成在所述電路中的DC復(fù)位器。該DC復(fù)位器限定比欠壓保護二極管UPDl 和UPD2更接近于接地端m電位的該較低電位值。該DC復(fù)位器交替地將接收電路RC的輸入端il和i2連接到接地端m的電位，通常就是說輸入il或i2當(dāng)前具有一較低電位。根據(jù)本發(fā)明，接收電路RC的輸入端il和i2在另一側(cè)連接到集成在收發(fā)器電路 TRC中的整流器Rect的輸入端。該整流器Rect由兩個整流元件與平流電容器構(gòu)成，其中這兩個整流元件都是用于正向?qū)ǖ?。整流器輸出電壓toect用于在集成電路中進行附加激勵，特別是接收電路RC內(nèi)的元件的附加激勵。只要所述振蕩電路天線OCA線圈ACo的中點接地，振蕩電路天線OCA的連接端必須要通過去耦合電容器DCl和DC2連接到接收電路RC的輸入端il，i2。過壓保護二極管OPDl和0PD2可以是過壓保護晶體管或者能夠限制接收信號的該較高電位值的任意其它無源或有源電路。直流復(fù)位器DCR設(shè)置有晶體管Tl和T2，如NMOS晶體管，或設(shè)置有肖特基二極管 (未示出)。該肖特基二極管連接在接收電路RC的輸入端il和i2與集成收發(fā)器電路TRC 的接地端m之間。在這兩種情況下，接收信號的較低電位值由晶體管固定在相對于接地端 m的電位大約-IOOmV,以及由肖特基二極管固定在相對于接地端m的電位大約_200mV。已知的用單振蕩電路天線OCA發(fā)射和接收無線電波的方法，其中該方法是將來自于包括在集成收發(fā)器電路TRC中的發(fā)射電路TC輸出的發(fā)射信號通過合適的匹配電容器 MCI, MC2而傳導(dǎo)到該振蕩電路天線OCA的連接端，通過如下的本發(fā)明而得到改進-接收信號從該振蕩電路天線OCA的連接端直接地傳導(dǎo)到包括在該集成收發(fā)器電路TRC中的接收電路RC的輸入；-該接收電路RC輸入端處的所述接收信號的電位被保持在該設(shè)定較低電位與一較高電位值之間的區(qū)間內(nèi)。這里，該較低電位值大約等于該集成收發(fā)器電路TRC的地電位。當(dāng)使用欠壓保護二極管UPDl和UPD2時，其實際上為低于所述地電位0. 6V。該較高電位值超過所述較低電位值的量為該集成收發(fā)器電路TRC允許的最高可能電壓。根據(jù)本發(fā)明用單振蕩電路天線OCA發(fā)射和接收無線電波的方法的變形實施方式，該接收電路RC輸入端處接收信號的所述較低電位值首先被少量地修正，從而使得其實際上保持在該集成收發(fā)器電路TRC的地電位。來自該接收電路RC輸入的接收的信號然后也被整流。通過捕獲在所述較低和較高電位值之間的電位，該接收信號的所述變換可使得進行峰-峰整流。對于在專利申請US2007/004M18A1中描述的技術(shù)方案，僅提供雙半波整流， 其產(chǎn)生兩次較低電壓。因此，所產(chǎn)生的直流電被用作整個接收電路RC的電源，或者至少被用作所述電路一部分的附加電源。在本發(fā)明收發(fā)器電路TRC的基本實施方式中，接收電路RC輸入端il和i2處的接收的信號的電位在初始瞬態(tài)(圖3中的窗口 I和II )后達到峰-峰電壓8. 5V。作為對比， 在圖3的窗口III和IV中示出了具有不超過3V電源電壓幅值的發(fā)射差分信號。在接收電路RC開始接收所述差分信號之后(圖4中的窗口 I和II )，用于本發(fā)明收發(fā)器電路TRC變形實施方式的整流器Rect輸出處的直流電壓toect的時間變化曲線如圖4的窗口III所示。本發(fā)明提出的方法和電路意在用于發(fā)射數(shù)十毫瓦的低功率無線電波并接收這些無線電波。這樣的發(fā)射功率對很多應(yīng)用場合是足夠的。
權(quán)利要求
1.一種用單振蕩電路天線(OCA)發(fā)射和接收無線電波的方法，將來自于包括在集成收發(fā)器電路(TRC)中的發(fā)射電路(TC)輸出端的發(fā)射信號通過匹配電容器(MC1，MC2)傳導(dǎo)到該振蕩電路天線(OCA)的連接端，其中該方法的特征在于將該振蕩電路天線(OCA)接收的信號從該天線端直接地傳導(dǎo)到包括在該集成收發(fā)器電路(TRC)中的接收電路(RC)的輸入端，以及該接收電路(RC)輸入端處所述接收信號的電位值被保持在一個區(qū)間內(nèi)，該區(qū)間位于一較低電位值與一較高電位值之間，其中該較低電位值大約等于該集成收發(fā)器電路 (TRC)的地電位，以及該較高電位值超過所述較低電位值的量為該集成收發(fā)器電路(TRC) 所允許的最高可能電壓。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，特征在于該接收電路(RC)輸入端處接收信號的所述較低電位值被保持在該集成收發(fā)器電路 (TRC)的地電位，以及來自該接收電路(RC)輸入端的接收信號也被整流，以及因此所產(chǎn)生的直流電在該接收電路(RC)中被用于附加激勵。
3.一種用單振蕩電路天線(OCA)發(fā)射和接收無線電波的電路，其中包括在集成收發(fā)器電路(TRC)中的差分激勵發(fā)射電路(TC)的電路輸出端(ol，o2)通過匹配電容器(MC1，MC2) 連接到所述振蕩電路天線(OCA)的連接端，其特征在于該振蕩電路天線(OCA)的連接端直接地連接到包括在該集成收發(fā)器電路(TRC)中的接收電路(RC)的輸入端(il， 2),以及該接收電路(RC)的輸入端(il，i2)的每一個通過相應(yīng)的欠壓保護二極管(UPD1， UPD2)和相應(yīng)的過壓保護二極管(0PD1，0PD2)連接到該集成收發(fā)器電路(TRC)的接地端 (m)，其中該欠壓保護二極管限定該接收信號的較低電位值，以及該過壓保護二極管限定該接收信號的允許的較高電位值，該較高電位值超過所述較低電位值的量為該集成收發(fā)器電路(TRC)允許的最高可能電壓，所述欠壓保護二極管(UPD1，UPD2)和過壓保護二極管(0PD1，0PD》被集成在該收發(fā)器電路(TRC)中。
4.如權(quán)利要求3所述的電路，特征在于該接收電路(RC)的輸入端(il， 2)還通過集成在該收發(fā)器電路(TRC)中的直流復(fù)位器(DCR)而連接到該集成收發(fā)器電路(TRC)的接地端(m)，以及該接收電路(RC)的輸入端(il， 2)連接到集成在該收發(fā)器電路(TRC)中的整流器(Rect)的輸入端，并且所述整流器(Rect)的輸出電壓⑴rect)在該接收電路(RC)中用于附加激勵。
5.如權(quán)利要求4的電路，特征在于所述振蕩電路天線(OCA)的線圈(ACo)的中點接地，以及該振蕩電路天線(OCA)的連接端通過直流去耦電容器(DC1，DC2)而連接到該接收電路(RC)的輸入端(il，i2)。
6.如權(quán)利要求5的電路，特征在于該過壓保護二極管(0PD1，0PD2)為過壓保護晶體管。
7.根據(jù)權(quán)利要求4到6中任一項的電路，特征在于 該直流復(fù)位器(DCR)由晶體管(T1，T2)來實現(xiàn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求4到6中任一項的電路，特征在于 該直流復(fù)位器(DCR)由肖特基二極管來實現(xiàn)，其中這些肖特基二極管連接在該接收電路(RC)的輸入端(il， 2)與該集成收發(fā)器電路(TRC)的接地端(m)之間。
全文摘要
差分激勵發(fā)射電路(TC)的輸出端(o1，o2)通過匹配電容器(MC1，MC2)連接到振蕩電路天線(OCA)的連接端，另一方面，所述連接端直接地連接到接收電路(RC)的輸入端。接收電路(RC)的每個輸入端(i1，i2)通過相應(yīng)的欠壓保護二極管(UPD1，UPD2)和相應(yīng)的過壓保護二極管(OPD1，OPD2)連接到集成收發(fā)器電路(TRC)的接地端(m)，其中該欠壓保護二極管限定接收的信號的較低電位值以及該過壓保護二極管限定該接收的信號的一允許的較高電位值，該較高電位值超過所述較低電位值的量為該集成收發(fā)器電路(TRC)可允許的最高可能電壓。提供該該接收電路(RC)輸入端的該接收的信號的最高可允許電壓幅值等于該最高可能電壓，其也是該集成收發(fā)器電路的允許電壓，因此該電壓超過激勵電壓。
文檔編號G06K19/07GK102217161SQ200980146081
公開日2011年10月12日 申請日期2009年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月30日
發(fā)明者安德烈·沃多皮韋茨, 溫科·昆茨 申請人:安德烈·沃多皮韋茨, 溫科·昆茨