[发明专利]RFID标签电路的模拟仿真方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体电路的仿真方法，尤其是一种RFID标签电路的模拟仿真方法。

背景技术

现有的RFID系统包含发射13.56MHz信号的HF读卡器及标签和天线组成，实际发射的带有调制信号的载波自读卡器天线通过物理空间与标签的天线进行耦合，标签芯片通过自己的天线和内部的电容产生谐振，无源标签芯片通过整流器取出能量作为整个芯片的电源，同时标签芯片的解调器解调输出读卡器发出的信号。标签芯片信号的发射则是通过改变天线上的负载，使标签天线上谐振的幅度发生改变，通过与读卡器天线的耦合，使读卡器天线上的幅度也发生变化，通过读卡器上信号放大电路和信号读取电路完成标签对读卡器芯片的信号发射。在设计RFID标签电路而进行仿真时，如何实现上述的物理过程需要准确的建模和相应的电路设计。目前在设计标签芯片进行仿真时采用的方法是直接在标签天线的两端加信号源，如图1所示，其中V0～V4是不同的控制信号源，S1～S4是理想开关，R1～R4是设计的分压电阻。现有的模拟仿真方法的缺点是所加载的信号源是恒定的，其阻抗不发生变化，如图2所示，该信号是完美的正弦波，这与天线两端在实际工作过程中阻抗不断变化而形成的波形是不一致的，和实际芯片的真实物理环境也不完全相同，设计的芯片需要多次流片才能达到与实际测试环境下的数据相一致。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种RFID标签电路的模拟仿真方法，能够模拟出RFID标签电路真实的工作环境，准确的对RFID标签电路进行仿真。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是，所述RFID标签电路的模型通过天线接收信号来完整各种仿真操作，采用幅度调制器的模型模拟读卡器发射的带调制信号的载波及其能量，并将所述信号通过互感系数从所述幅度调制器耦合到RFID标签电路的天线，来模拟实际场强的大小。

本发明通过采用幅度调制器模拟读卡器发出信号，并通过互感系数耦合到RFID标签电路的芯片，模拟出RFID标签电路真实的工作环境，准确的对RFID标签电路进行仿真。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明：

图1为现有的RFID标签电路模拟仿真的示意图；

图2为现有的RFID标签电路模拟仿真的信号波形图；

图3为本发明RFID标签电路模拟仿真的示意图；

图4为本发明RFID标签电路模拟仿真的信号波形图。

具体实施方式

本发明公开了一种RFID标签电路的模拟仿真方法，所述RFID标签电路的模型通过天线接收信号来完整各种仿真操作，本发明采用幅度调制器的模型模拟读卡器发射的带调制信号的载波及其能量，并将所述信号通过互感系数从所述幅度调制器耦合到RFID标签电路的天线，来模拟实际场强的大小。

ISO14443协议所规定的RFID标签工作原理是采用读卡器和标签天线的电感磁耦合进行数据通信，作为无源标签，标签工作直流电源可以通过电感的磁耦合从读卡器中获取。读卡器产生高频的强电磁场，这种磁场穿过天线的横截面和线圈周围的空间，因为使用的频率范围(13.56MHz)内的波长比读卡器天线和标签之间的距离大许多倍，可以把天线之间的电磁场当作简单的交变磁场来处理。高频电流流过读卡器天线电感会在空间中产生磁场，该磁场耦合到标签上的天线(电感)内，产生互感，通过该互感将阅读器的电流部分耦合到了标签天线上，将该电压整流后就可以作为标签的直流电源，将该电压所含的调制号解调出来就可以激活特定的标签或单元。本发明RFID标签电路的模拟仿真方法如图3所示，信号的发射是通过一个可以调整载波频率的幅度(AM)调制器的行为级模型来实现，将调制信号源的信号和载波信号调制成AM信号，幅度的调制受读卡器要发送的逻辑信号控制，产生的带具体信息的载波再通过一个电压控制电压源(VCVS)对读卡器的天线进行谐振，通过对读卡器天线与RFID标签电路天线间的互感系数来模拟实际标签和读卡器之间的物理距离(也即实际场强的大小)和能量的大小，标签的接收端则通过标签的天线在13.56MHz频率附近耦合读卡器发出的能量，通过标签芯片的封装传输到标签的内部整流器电路，图4是本发明在标签天线上的感应波形图，其波形已经不再是简单的正弦波，而是会随天线阻抗的变化而发生变化，更加逼真的反映出RFID标签电路工作时的实际情况。