用于处理负载调制模拟输入信号的接收器的制作方法

本发明涉及一种接收器，其接收负载调制的模拟输入信号并输出在输入信号中检测到的数字数据，该接收器包括：同相载波混频器，其将输入信号与同相载波频率信号混频，并提供下变频输入信号的同相分量；正交相位载波混频器，其将输入信号与正交相位载波频率信号混频，并提供经下变频输入信号的正交相位分量；放大器，其放大下变频输入信号的同相分量和正交相位分量；dc块滤波器，其去除同相分量和正交相位分量中的dc分量。

背景技术：

1、文献ep 3 168 772 b公开了一种用于射频识别(rfid)设备(如rfid读取器)与有源或无源应答器通信的接收器。在典型应用中，无源应答器或标签存储其所连接的产品的产品标识，读取器用于获取此产品信息。读取器通电并从其天线产生磁场。当读取器和标签彼此靠近时，读取器产生的磁场被感应到标签的天线中并用于为标签供电。标签还具有收发器，用于接收来自读取器的信号并将响应发送回读取器。

2、有iso/iec18000-3或iso/iec 14.443a类和b类或iso15.693或ecma-34013.56mhz近场通信(nfc)等标准，或索尼公司的felica等公司标准，定义了用于在标签和读取器之间传输信息的协议和调制类型。这些标准中的一些或全部定义了读取器通过改变其发射功率的大小将数据传输到标签。标签接收传输的信号并处理接收到的数据。然后，激活的标签通过向读取器发送数据来回复。一种典型的技术是使用负载调制，其中标签通过改变其谐振频率和品质因数来改变其线圈的负载阻抗。此操作会导致读取器天线处的电压变化。文献ep 3 168 772 b中公开的并在本专利申请的图1中示出的读取器的接收器处理这种负载调制的模拟输入信号，以输出在输入信号中检测到的数字数据。

3、图1示出这种已知的接收器1，其是rfid读取器2的一部分，构建为接收从应答器或标签发送到读取器2的负载调制模拟输入信号3并输出在输入信号3中检测到的数字数据4。根据所公开的实施例的读取器2根据ecma-340 13.56mhz近场通信nfc标准与标签通信，该nfc标准基于iso/iec 14.443a类和b类以及索尼公司的公司标准felica进行协作通信。读取器2还包括发射器(图中未示出)，用于通过天线a发射磁场并将数据传输到一个或多个标签。例如，在文献us 7,890,080 b2中公开了这样的标签。

4、当读取器2和标签彼此靠近时，读取器2产生的磁场被感应到标签的天线中并用于为标签供电。标签还具有收发器，用于从读取器2接收信号并将负载调制的响应发送回读取器2，读取器2从标签接收响应，作为负载调制模拟输入信号3。读取器2包括同相载波混频器5，其将输入信号3与13.56mhz载波频率信号的同相分量6混频，并提供下变频输入信号的输入同相分量7。读取器2还包括正交相位载波混频器8，其将输入信号3与13.56mhz载波频率信号的正交相位载波频率信号9混频，并提供下变频输入信号的输入正交相位分量10。

5、接收器1还包括滤波器11和12，用于从负载调制模拟输入信号3的输入同相分量7和输入正交相位分量10中滤除不需要的混频产物。这种不需要的混合产物特别是在0hz以及2×13.56mhz。

6、接收器1还包括放大器13和14，其构建为放大下变频输入信号的滤波后的输入同相分量和滤波后的输入正交相位分量。由于天线信号的典型调制非常小，在进一步处理输入同相分量7和输入正交相位分量10之前，需要相当大的增益。

7、接收器1还包括dc块滤波器15和16，其构建为去除放大后的输入同相分量和放大后的输入正交相位分量中的dc分量。这种dc分量特别是由放大器13和14添加的，并且需要在进一步处理同相分量24和正交相位分量25之前去除。

8、接收器1还包括第一同相相关器17和第二同相相关器18以及第一正交相位相关器19和第二正交相位相关者20，用于将同相分量24和正交相位分量25与负载调制模拟输入信号3的副载波或码时钟频率的同相分量21和正交相位分量22相关联。在通信的初始阶段，基于nfc标准，接收器1检测读取器2靠近的标签使用哪种标准的协议。如果在该阶段确定读取器2和标签将基于iso14.443 a类或b类进行通信，则使用表示副载波频率848khz的方波，如果在该阶段确定读取器2与标签将基于felica进行通信，则使用表示曼彻斯特时钟频率212khz或424khz的方波。

9、同相相关器17和18以及正交相位相关器19和20中的每一个都包括副载波混频器23-1至23-4，用于将来自dc块滤波器15和16的同相分量24和正交相位分量25与副载波或码时钟频率的同相分量21和正交相位分量22混频。第一同相副载波混频器23-1构建为将同相分量24与频率为848khz的副载波的同相分量21混频。第二同相副载波混频器23-2构建为将同相分量24与频率为848khz的副载波的正交相位分量22混频。第一正交相位副载波混频器23-3构建为将正交相位分量25与频率为848khz的副载波的同相分量21混频。第二正交相位副载波混频器23-4构建为将正交相位分量25与频率为848khz的副载波的正交相位分量22混频。

10、同相相关器17和18以及正交相位相关器19和20中的每一个还包括积分器26，用于在积分窗口期间随时间连续积分来自副载波混频器23-1至23-4的同相分量27-1和27-2以及正交相位分量28-1和28-2。不同调制类型的积分窗口固定如下：

11、iso14.443 a类-四个副载波周期；

12、iso14.443 b类-八个副载波周期，数据速率为106kbit/s；

13、iso14.443 b类-四个副载波周期，数据速率为212kbit/s；

14、iso14.443 b类-两个副载波周期，数据速率为424kbit/s；

15、iso14.443 b类-一个副载波周期，数据速率为848kbit/s；

16、felica-一个副载波周期。

17、这意味着，例如对于iso14.443 a类，积分器26在四个副载波周期(导致4.2μs)的积分窗口或时间段内对副载波混频器23-1至23-4的输出进行积分。

18、接收器1还包括组合器29，用于组合两个同相相关器17和18以及两个正交相位相关器19和20的四个输出信号30、31、32和33。根据ep 3 168 772 b中公开的一个实施例的组合器29构建为将两个同相相关器17和18以及两个正交相位相关器19和20的所有四个输出信号30、31、32和33相加为组合器29的输出信号34。这是一种技术上简单且鲁棒的解决方案，可以使用四个输出信号30、31、32和33中可用的关于负载调制模拟输入信号3的尽可能多的功率和信息。

19、接收器1还包括截剪器35，其构建为以最大能量水平对组合器29的输出信号34进行采样，以输出在负载调制模拟输入信号3中检测到的数字数据4。如果在组合器29中将所有四个输出信号30、31、32和33相加为输出信号34，则可以仅在组合器29的输出信号34的最大能量水平进行采样。在所公开的另一种现有技术实施例中，在组合器29中仅选择输出信号30、31、32和33中的一个或多个，并且来自组合器29的该信息用于在截剪器35中选择适当对准的比特时钟。例如，如果组合器29选择两个同相相关器17和18的两个输出信号30和31(因为与两个正交相位相关器19和20相比，这两个输出信号包括较高的能量水平)，则截剪器35选择同相比特时钟来生成样本，并检测输出信号34中的数字数据4。这具有的优点是采样点已经接近最佳值并且只需要很少的进一步调整。

20、文献ep 3 168 772 b中公开的这种接收器的缺点是，四个积分器26在芯片上占据了很大的面积，并且对所有四个输出信号30、31、32和33的后处理消耗大量能量，而能量总是有限的。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种需要较少芯片面积且消耗较少能量的接收器，同时提高所提供数字数据的质量。

2、该目的通过包括权利要求1中要求保护的所有要素的接收器来实现。

3、本发明基于以下发现，即图1中所示的接收器1的四个副载波混频器可以被解释为两个复数的乘法：

4、(iin+iqin)×(isc+iqsc)

5、接收器1利用四个副载波混频器23-1至23-4满足以下方程式：

6、iin isc+i qin isc+i iin qsc-qin qsc

7、其中iin是副载波中的同相分量24，isc是副载波中的同相分量21，qin是副载波中的正交相位分量25，qsc是副载波中的正交相位分量22。上述方程可以转换为以下方程，该方程提供了一个具有实项和虚项的复数作为乘法的结果：

8、(iin isc-qin qsc)+i(qin isc+iin qsc)

9、根据上述发现，如果如权利要求1所述，将没有积分器的副载波混频器的输出信号与其他副载波混频器的输出信号相加或相减，则只需要四个积分器中的两个。这实现了图2和图5所示的两个不同的本发明的实施例。

10、这两个本发明的实施例都包括这样的优点，即与现有技术的四个积分器相比，只有两个积分器降低了复杂性并占用了较少的芯片面积。由于在组合器和截剪器中只需要处理相关器的两个输出信号，因此降低了复杂性和功耗。由于与四个相关器输出信号的振幅相比，仅两个相关器输出信号的振幅较高，因此数字数据的质量得到了提高。振幅增加的原因是四个相关器输出信号组合成两个。具体而言，从输出信号27-1中减去输出信号28-2，并将输出信号28-1与输出信号27-2相加。振幅的确切增加取决于输入信号3与同步到13.56mhz载波频率信号的13.56mhz时钟的同相分量6和正交相位分量9之间的相位关系，以及码时钟频率的同相分量24和正交相位分量25与同相分量21和正交相位分量22之间的相位关系。在最坏的情况下，例如如果输出信号27-1和输出信号28-1包含所有信号能量，则无法实现提高。然而，在典型情况下，信号能量分散在副载波混频器23-1至23-4的所有四个输出信号27-1、27-2、28-1和28-2上。参考下文所述的实施例，本发明的这些和其他方面将变得显而易见并得到阐明。本领域技术人员将理解，可以组合各种实施例。