雙頻hf-uhf識別設(shè)備的制造方法
【專利摘要】一種雙頻HF-UHF識別設(shè)備(42)包括具有電源的RFID集成電路，該電源具有通過連接至HF天線的HF整流器(12)形成的HF部件(44)以及通過連接至UHF天線的UHF整流器(18)形成的UHF部件(48)。RFID集成電路包括電源的HF和UHF部件共同的存儲電容器(50)。HF整流器輸出和UHF整流器輸出二者連續(xù)連接至共同的存儲電容器的電源端。進一步地，一方面，共同的存儲電容器的電源端通過二極管(52)連接至HF整流器的輸出，該二極管(52)被布置為阻擋來自該電源端的電流到HF整流器輸出，以及另一方面，共同的存儲電容器的電源端直接連接至通過電荷泵形成的UHF整流器的輸出。
【專利說明】
雙頻HF-UHF識別設(shè)備
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及雙頻HF-UHF識別設(shè)備，并且更特別地涉及包括被布置為從至少一個捕捉的電磁場提取電力的電源電路的此類設(shè)備。在第一實施例中，識別設(shè)備可以是從由至少一個外部設(shè)備(讀取器/寫入器或者任意其它RF通信設(shè)備)提供的電磁場中提取所有所需能量的無源設(shè)備。在第二實施例中，此識別設(shè)備可以是輔助電池，即針對設(shè)備的至少一部分功能的所需能量的一部分被存儲在電池中。
[0002]特別地，本發(fā)明的設(shè)備形成非接觸式電子標(biāo)記或非接觸式智能卡。
【背景技術(shù)】
[0003]已經(jīng)提出一些雙頻RFID集成電路。特別是對于無源設(shè)備，應(yīng)當(dāng)限定電源并且應(yīng)當(dāng)相應(yīng)地布置對應(yīng)的集成電路。電源通常包括至少一個電力發(fā)電機。在分別與HF天線線圈的諧振電路中的感應(yīng)電壓以及與UHF天線中的感應(yīng)電壓相關(guān)聯(lián)的兩個電力發(fā)電機的情況下，通常設(shè)置電力管理，并且針對此類電力管理來設(shè)計集成電路。
[0004]圖1中示出了現(xiàn)有技術(shù)的雙頻HF-UHF識別設(shè)備，其為專利申請US2005/0186904中描述的雙頻標(biāo)記的簡化設(shè)計。該雙頻HF-UHF識別設(shè)備2包括HF部件4以及UHF部件6。HF部件4通過HF天線線圈10、諧振電容器8、HF整流器12以及模擬HF前端14(AFE_HF)形成。UHF部件6通過UHF天線16、UHF整流器18以及模擬UHF前端20 (AFE_UHF)形成。設(shè)備2還包括邏輯單元22以及非易失存儲器24(NVM)，邏輯單元22通過被布置在邏輯單元第一部件中的多路復(fù)用器(multiplexer)(圖1中未示出)而連接到模擬HF前端14或者模擬UHF前端20。冊整流器為整流通過天線線圈10以及諧振電容器8形成的諧振電路中的感應(yīng)電壓的二極管整流器。在HF整流器的兩個輸入端Vla和Vlb上，HF整流器可選擇地接收正的以及負(fù)的感應(yīng)電壓。該HF整流器在其輸出產(chǎn)生第一電源電壓VHF。在變型中，此類HF整流器可關(guān)聯(lián)到電壓放大電路用于產(chǎn)生第一電源電壓。UHF整流器通過連接到UHF天線16的兩條線路的電荷栗形成。該UHF整流器在其兩個輸入端V2a和V2b處接收正的和負(fù)的感應(yīng)電壓并被布置為在其輸出提供第二電源電壓Vuhf。
[0005]進一步地，設(shè)備2包括通過模式檢測單元26和開關(guān)30形成的合并的電力和模式管理。模式檢測單元感測HF諧振電路中的感應(yīng)電壓(例如電壓Vl a)并傳遞模式信號DET，該模式信號DET的值指示HF天線線圈是否檢測在HF諧振電路的諧振范圍(例如，13，56MHz)內(nèi)的HF電磁場的接收。模式信號通過第一控制線31控制開關(guān)30的控制門，以及通過第二控制線32控制邏輯單元22。將開關(guān)布置在UHF整流器輸出與為電子電路提供電源電壓Vsup的電源線28之間。電力管理的操作如下:
[0006]a)當(dāng)單元26檢測在電力發(fā)電機的HF部件中的至少一個給定電壓(尤其是HF諧振電路中的感應(yīng)電壓或者作為替代地在HF整流器的輸出處的感應(yīng)電壓)時，單元26的輸出被設(shè)定為第一邏輯值(例如“I”)，并且模式信號DET指示存在進入的HF電磁場。開關(guān)30被布置為當(dāng)將模式信號被設(shè)定為第一邏輯值時，該開關(guān)斷開(“關(guān)閉”位置)并且進而UHF電力發(fā)電機不可用，不論電壓Vuhf是否為零。設(shè)備2的集成電路因此僅由HF部件供電，同時通過模式檢測單元的檢測電壓至少等于該給定電壓。進一步地，邏輯單元接收該模式信號并激活HF協(xié)議以及關(guān)聯(lián)的電路部分，特別地，多路復(fù)用器處于其中僅將HF解調(diào)信號傳輸至邏輯單元(不傳輸UHF信號)的第一狀態(tài)。
[0007]b)當(dāng)單元26未檢測在電力發(fā)電機的HF部件中的至少一個給定電壓時，單元26的輸出被設(shè)定為第二邏輯值(例如“O”)，并且模式信號DET指示不存在進入的電磁場。開關(guān)30接通并且進而閉合，如果在UHF部件中產(chǎn)生感應(yīng)電壓，則允許電力發(fā)電機的UHF部件為集成電路供電。進一步地，邏輯單元接收該模式信號并激活UHF協(xié)議以及關(guān)聯(lián)的電路部分，特別地，多路復(fù)用器處于其中僅將UHF解調(diào)信號傳輸至邏輯單元(不傳輸HF信號)的第二狀態(tài)。
[0008]設(shè)備2因此被布置為優(yōu)先進入的HF場。以與以上描述類似的方式，可通過優(yōu)先UHF場而做出相反的選擇。然而，為了優(yōu)先在NVM存儲器中數(shù)據(jù)的寫入，如問題中的美國專利申請所教導(dǎo)地，優(yōu)選可供選擇的HF場優(yōu)先。值得注意的是，該文教導(dǎo)通過電力發(fā)電機的UHF部件產(chǎn)生的電壓對于擦除以及編程EEPROM或者FLASH存儲器是過低的。因此，即使將開關(guān)布置在HF整流器輸出與存儲電容器的電源端Vsup之間，一旦在HF諧振電路中檢測到給定的感應(yīng)電壓，則教導(dǎo)選擇HF模式。
[0009]設(shè)備2具有許多缺陷。首先，模式選擇僅允許HF或者UHF通信，而非二者同時。而后，如果在HF范圍中檢測到給定活動級，則由于靈敏度的原因，通常是低的活動級，使UHF通信失效，從而在UHF范圍中不能發(fā)生通信。如果UHF通信正在運行，則在HF部件中給定電壓的檢測將停止此類通信。最后，相反地，電力管理不允許為設(shè)備2提供的HF場參與該設(shè)備的用于UHF通信的電源。這是設(shè)備2的一個大缺點。
[0010]在專利申請US 2009/0117872中描述具有多能量收集和通信信道(communicat1nchannel)的無源設(shè)備。該文闡述了具有在圖2A中給出的更詳細(xì)電子設(shè)計的在其圖1A中的一般實施例。無源設(shè)備包括分別與串聯(lián)布置的兩個一階半波二極管整流器耦接的兩條天線。為了向無源設(shè)備提供DC電力，這兩個整流器的輸出電容器因此串聯(lián)連接并且另一共同的電容器同樣存儲來自兩個整流器的能量。該實施是特別的。首先，應(yīng)當(dāng)注意，當(dāng)?shù)诙炀€可提供僅到第二輸出電容器的能量時，第一天線可提供到兩個整流器的兩個輸出電容器的能量。進一步地，值得注意的是，每條天線通過與天線串聯(lián)連接的輸入電容器耦接至電路。針對多能量收集的此類電子設(shè)計產(chǎn)生一些問題。首先，電容器耦接一般用于大部分高于通常在13，56MHz處選擇的HF頻率，并且特別是用于UHF頻率范圍。然而，在文件US 2009/0117872中教導(dǎo)的此類整流器更合適LF或者HF信號。事實上，與通過第一天線接收的HF信號以及通過第二天線接收的UHF信號一起使用此類電力發(fā)電機是不合理的。耦接電容器將非常大并且由于其尺寸而具有大量泄露電流。為了使兩個整流器的入口處具有大致相同的阻抗，用于HF信道的輸入電容器的尺寸應(yīng)是用于UHF信道的輸入電容器的尺寸的200倍。因此，由于其將需要過大的空間，所以HF輸入電容器將不容易集成在集成電路中。進一步地，當(dāng)通過兩條天線分別接收的兩個信號的頻率不同時，所描述的電力發(fā)電機可發(fā)生破壞性干擾，從而將會損失能量。
[0011]在文件US2009/0117872的圖1B至圖11中描述其它特定實施例，但是教導(dǎo)似乎指示這些是具有特殊功能的特定示例。例如，參照圖1G的實施例，記載了兩個整流器的輸出電流必須相同，以及參照圖1H的實施例，兩個RF整流器的輸出電壓中的每一個輸出電壓大致等于電力調(diào)節(jié)器的輸入電壓，即，兩個RF整流器的輸出電壓大致相等。絕大多數(shù)時候，針對通過兩條天線分別接收的兩個不同的信號，此類情形將不發(fā)生。進一步地，多能量收集的一個目標(biāo)在于能夠從具有不同生成電壓的一個源或者另一個源或者二者中收集能量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明旨在提供一種雙頻HF-UHFRFID集成電路以及一種包括此類集成電路的雙頻HF-UHF識別設(shè)備，該集成電路克服了先前描述的現(xiàn)有技術(shù)設(shè)備的缺陷，并且旨在提供具有簡單且高效的電源布置的此類集成電路。
[0013]為此目的，本發(fā)明涉及一種包括電源的雙頻HF-UHF RFID集成電路，該電源具有HF部件和UHF部件，HF部件通過旨在連接至由HF天線線圈和諧振電容器形成的諧振電路的HF整流器而形成，UHF部件包括通過電荷栗形成并旨在連接至UHF天線的UHF整流器。該RFID集成電路進一步包括電源的HF和UHF部件共同的存儲電容器，HF整流器輸出和UHF整流器輸出二者均連續(xù)連接至共同的存儲電容器的電源端。共同的存儲電容器的電源端通過二極管連接至HF整流器的輸出，該二極管被布置為阻擋來自該電源端的電流到HF整流器輸出。
[0014]通過“連續(xù)連接”，意味著當(dāng)HF和UHF整流器二者在它們相應(yīng)的輸入端接收至少有用的感應(yīng)電壓時，不存在選擇HF整流器或者UHF整流器作為用于設(shè)備的電源的電力發(fā)電機的選擇開關(guān)或者其它選擇裝置。也就是說，不存在優(yōu)先HF和UHF整流器中的一者并防止另一者為電子設(shè)備供電的失效裝置。
[0015]本發(fā)明的RFID集成電路的主要優(yōu)點是不存在用于為該集成電路供電的HF電力發(fā)電機和UHF電力發(fā)電機之間的選擇。這意味著，使用的通信協(xié)議(HF或者UHF)的獨立，通過HF諧振電路以及UHF天線捕捉的進入的HF和UHF場二者可參與用于電源。值得注意的是，通過相應(yīng)天線接收的HF和UHF場的強度可以以時間函數(shù)的形式變化。本發(fā)明的電源允許在第一時間間隔期間，主要通過HF電力發(fā)電機提供電源，在第一時間間隔之后的第二時間間隔期間，主要通過UHF電力發(fā)電機提供電源。在另一情形中，HF和UHF電力發(fā)電機二者提供足夠的電壓以便為存儲電容器充電并為集成電路供電。特別地，當(dāng)RFID集成電路主要由通過識別設(shè)備的HF諧振電路捕捉的HF進入磁場供電時，可發(fā)生通過UHF信道的通信。當(dāng)通過HF信道的通信發(fā)生時，HF電力發(fā)電機通常比UHF電力發(fā)電機提供更多的電力。然而，取決于HF詢問器(interrogator)以及UHF詢問器相對于識別設(shè)備的位置，在HF通信期間存在UHF電力發(fā)電機可輔助RFID集成電路的電源的情形。在所有情形下，通過使用所有捕捉的電磁場，電源是高效的。由于僅是通過簡單的電子電路獲得此類高效的電源，從而其不增加電源電路的成本或者電力損失。
[0016]為了阻擋來自電源端的電流到HF整流器輸出，被布置在HF整流器的輸出和共同的存儲電容器的電源端之間的二極管防止通過UHF電力發(fā)電機提供的電源電流的一部分在電源的HF部件中消散。當(dāng)RFID集成電路主要通過UHF電力發(fā)電機供電，特別是不存在HF磁場時，為了使電力損失最小化而提供此類保護。由于通過電源的UHF部件生成的電力通常相對較低，所以此類二極管是重要的，特別是當(dāng)UHF詢問器遠(yuǎn)離RFID識別設(shè)備時。
[0017]根據(jù)優(yōu)選的變型，用于限制通過HF整流器提供的電流的電阻器被布置于該HF整流器的輸出與共同的存儲電容器的電源端之間。進一步地，存儲電容器的電源端可進一步連接至并聯(lián)電壓調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)，從而調(diào)節(jié)在電源的電源線上提供的電源電壓Vsup并且還限制在UHF電力發(fā)電機的輸出處的電壓級。電流限制電阻器還與共同的存儲電容器一起形成LF濾波器。此類LF濾波器將有助于進一步過濾可在HF整流器的輸出處的Vhf節(jié)點上發(fā)生的任何電源噪聲。
[0018]根據(jù)特定變型，共同的存儲電容器的電源端直接連接至UHF整流器的輸出。鑒于之前給出的理由，該特征也是有利的。通過直接連接，意味著不存在顯著消耗電力的電子元件，優(yōu)選地，不存在除在存儲電容器的電源端與UHF整流器的輸出之間的電通路之外的電子元件。
【附圖說明】
[0019]隨后將通過示例參照附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明，而非對其限定，在附圖中:
[0020]-圖1已被描述并示意性地顯示了現(xiàn)有技術(shù)中的雙頻識別設(shè)備；以及
[0021]-圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明的無源雙頻HF-UHF識別設(shè)備的電源。
【具體實施方式】
[0022]將借助于圖2來描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例，圖2顯示了雙頻HF-UHF識別設(shè)備42的電源，其包括連接至HF天線線圈10和UHF天線16的RFID集成電路。RFID電路的電源包括HF部件44和UHF部件48 ο HF部件包括連接至由HF天線1和諧振電容器8形成的諧振電路的HF整流器12，該諧振電路提供可選擇的正的以及負(fù)的電壓至HF整流器的輸入端Vla和Vlb13HF整流器的輸出連接到平滑電容器46的端子并在該端子處提供第一電源電壓VHF。在變型中，HF整流器關(guān)聯(lián)至電壓放大電路，以生成第一電源電壓。UHF部件48主要包括連接至UHF天線16的兩條線路的由電荷栗形成的UHF整流器18。該UHF整流器在其兩個輸入端V2a和V2b接收正的以及負(fù)的感應(yīng)電壓，并被布置為在其輸出處提供第二電源電壓VUHF。根據(jù)本發(fā)明，RFID集成電路進一步包括識別設(shè)備42的電源的HF部件44和UHF部件48共同的存儲電容器50，HF整流器輸出以及UHF整流器輸出二者共同連續(xù)連接至共同的存儲電容器的電源端。
[0023]一方面，該共同的存儲電容器50的電源端通過二極管52連接至HF整流器12的輸出，該二極管52被布置為阻擋來自電源端的電流到HF整流器輸出，以及另一方面，該共同的存儲電容器50的電源端直接連接至UHF整流器的輸出。此類電子設(shè)計的一些優(yōu)點已在
【發(fā)明內(nèi)容】
中給出。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的特定變型，存儲電容器50的電源端進一步連接至能夠吸收并聯(lián)電流Ish的并聯(lián)電壓調(diào)節(jié)器56，以便調(diào)節(jié)電源線28上的電源電壓Vsup。進一步地，用于限制來自HF整流器的電流的電阻器54被布置在HF整流器的輸出與該電源端之間。
[0025]圖2中所示電源電路可在不同的RFID集成電路中實施，并可與用于控制此類電路的電力消耗、特別是用于將它們的電力消耗最小化的其它具體電路相關(guān)聯(lián)。在電池輔助HF-UHF識別設(shè)備的情況中，RFID集成電路可具有與監(jiān)聽模式相關(guān)聯(lián)的喚醒電路。在特定實施例中，RFID集成電路包括被布置為激活或者控制該RFID集成電路的一些部件的HF場檢測器和/或UHF場檢測器。進一步地，用于調(diào)節(jié)電源電壓V-和/或保護RFID集成電路的一些部件以及具體升壓裝置(尤其是用于進一步增加電源電壓的電壓放大器)的裝置可由本領(lǐng)域技術(shù)人員提供。
【主權(quán)項】
1.雙頻HF-UHFRFID集成電路，包括具有HF部件(44)以及UHF部件(48)的電源，所述HF部件(44)通過旨在連接至由HF天線線圈(10)和諧振電容器(8)形成的諧振電路的HF整流器(12)形成，所述UHF部件(48)包括通過電荷栗形成并旨在連接至UHF天線的UHF整流器(18)，其特征在于所述RFID集成電路進一步包括所述電源的所述HF部件和所述UHF部件共同的存儲電容器(50);在于所述HF整流器輸出和所述UHF整流器輸出二者連續(xù)地連接至所述共同存儲電容器的電源端；以及在于所述共同存儲電容器(50)的電源端通過二極管(52)連接至所述HF整流器的輸出，所述二極管(52)被布置為阻擋來自所述電源端的電流到所述HF整流器輸出。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的RFID集成電路，其特征在于所述共同存儲電容器(50)的所述電源端直接連接至所述UHF整流器(18)的輸出。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的RFID集成電路，其特征在于用于限制由所述HF整流器提供的電流的電阻器(54)被布置在所述HF整流器的輸出與所述電源端之間。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的RFID集成電路，其特征在于所述存儲電容器(50)的所述電源端進一步連接至并聯(lián)電壓調(diào)節(jié)器(56)。5.雙頻HF-UHF識別設(shè)備(42)，包括: -根據(jù)權(quán)利要求1的RFID集成電路； -諧振電路，通過HF天線線圈(10)和諧振電容器(8)形成，并連接至所述HF整流器(12);以及 -UHF天線(16)，連接至所述UHF整流器(18)。
【文檔編號】G06K7/10GK105975886SQ201610132977
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年3月9日
【發(fā)明人】J·科爾曼, G·斯托亞諾維克, C·拉薩爾, F·薩克斯泰德
【申請人】Em微電子-馬林有限公司