專利名稱：一種低功耗的射頻系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種低功耗的射頻系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及通信領(lǐng)域，特別涉及一種應(yīng)用于功耗要求苛刻條件下的射頻系 統(tǒng)。
背景技術(shù)：
手機(jī)卡應(yīng)用目前已逐步進(jìn)入既可以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)的通話、短信和上網(wǎng)等功能，同時(shí)又 可以實(shí)現(xiàn)手機(jī)間的智能組網(wǎng)、手機(jī)銀行支付等功能相結(jié)合的智能卡時(shí)代。目前手機(jī)之間進(jìn) 行智能組網(wǎng)和手機(jī)支付功能的智能卡技術(shù)主要采用Zigbee或Wi-Fi技術(shù)。但在增加手機(jī) 功能的同時(shí)，也面臨著功耗增加的問題，對(duì)于智能卡手機(jī)供電而言，由于手機(jī)電池可供能耗 有限，因此如何使得所有工作模塊的能耗降低至關(guān)重要。采用Zigbee技術(shù)作為短距離、小數(shù)據(jù)流量的智能網(wǎng)絡(luò)功能應(yīng)用，其最大的優(yōu)點(diǎn)在 于模塊工作功耗低，Zigbee模塊的工作電流目前主流芯片多在IOmA到30mA之間。通常情 況下，手機(jī)智能卡的Zigbee模塊處于工作狀態(tài)的時(shí)間很短，為了進(jìn)一步降低功耗，絕大多 數(shù)情況下Zigbee模塊會(huì)長(zhǎng)時(shí)間處于深度休眠狀態(tài)，此時(shí)功耗多在10 μ A以下，有的甚至只 有0.8 μ Α。如此低的功耗可以滿足智能手機(jī)卡的Zigbee網(wǎng)絡(luò)功能功耗降到很低。但解決 如何使得手機(jī)智能卡的Zigbee模塊在深度睡眠狀態(tài)與工作狀態(tài)之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換和激活的問 題，就顯得尤為重要。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題在于提供一種低功耗的射頻系統(tǒng)，在常態(tài)下可以低 功耗待機(jī)，但不影響信號(hào)收發(fā)速度。本實(shí)用新型通過這樣的技術(shù)方案解決上述的技術(shù)問題一種低功耗的射頻系統(tǒng)，其包括主控芯片、射頻模塊、無線喚醒模塊及低頻天線； 其中無線喚醒模塊與低頻天線和射頻模塊連接，用于接收無線信號(hào)，并根據(jù)該無線信號(hào)發(fā) 送激活喚醒信號(hào)以激活射頻模塊和主控芯片工作。作為實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，無線喚醒模塊接收的無線信號(hào)是工作頻段位于12 Hz低頻信號(hào)。作為實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，無線喚醒模塊與射頻模塊采用分時(shí)工作方式。作為實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，無線喚醒模塊接收到的125KHZ無線低頻信號(hào)中包 含校驗(yàn)認(rèn)證代碼。作為實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，低頻天線為低頻感應(yīng)線圈天線，厚度為0. 3mm,電感 值在400-1600 μ H之間。作為實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，射頻系統(tǒng)可集成到尺寸大小為25mmX 15mmX0.8mm
智能卡中封裝。作為實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括SIM卡控制芯片、射頻系統(tǒng)與 外部通信設(shè)備之間通信的接口、用于實(shí)現(xiàn)對(duì)通信功能與射頻通信功能之間的狀態(tài)轉(zhuǎn)換的狀態(tài)轉(zhuǎn)換模塊；主控芯片分別與狀態(tài)轉(zhuǎn)換模塊和接口連接，狀態(tài)轉(zhuǎn)換模塊可控制SIM卡控制 芯片直接連接接口，或者斷開SIM卡控制芯片與接口的連接，使主控芯片控制SIM卡控制芯 片。作為實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，射頻模塊可采用工作頻段為2. 4GHZ的Zigbee芯片。與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)1、由于在常態(tài)下Zigbee功能模塊和主控芯片均可處于待機(jī)狀態(tài)，只預(yù)留無線喚 醒模塊處于偵聽狀態(tài)，因此既可以確保整個(gè)射頻系統(tǒng)處于極低的功耗狀態(tài)下待機(jī)，同時(shí)又 可以確保射頻系統(tǒng)能正常工作，而不會(huì)出現(xiàn)無激活機(jī)制，從而極大的節(jié)約系統(tǒng)功耗；2、本實(shí)用新型射頻系統(tǒng)采用小型化設(shè)計(jì)，可集成到手機(jī)智能卡及其他設(shè)備中，使 用靈活簡(jiǎn)便，可廣泛應(yīng)用于手機(jī)支付、手機(jī)網(wǎng)絡(luò)游戲、無線定位、物流管理、港口等領(lǐng)域中。

圖1是本實(shí)用新型提供的低功耗的射頻系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實(shí)用新型中無線喚醒模塊與Zigbee功能模塊的線路原理圖。圖3是本實(shí)用新型低功耗的射頻系統(tǒng)工作流程圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖詳細(xì)說明本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
。 請(qǐng)參閱圖1，本實(shí)用新型提供一種低功耗的射頻系統(tǒng)，包括SIM (Subscriber Identity Module)卡控制芯片10、狀態(tài)轉(zhuǎn)換模塊12、主控芯片13、Zigbee功能模塊14、無 線喚醒模塊15、接口 16、低頻天線17以及高頻天線18。SIM卡控制芯片10通過狀態(tài)轉(zhuǎn)換模塊12連接到接口 16。主控芯片13控制狀態(tài) 轉(zhuǎn)換模塊12，并通過狀態(tài)轉(zhuǎn)換模塊12與SIM卡控制芯片10通信，且同時(shí)與接口 16通信連 接。Zigbee功能模塊14與主控芯片13連接，受主控芯片13控制，且同時(shí)與2. 4GHZ的高頻 天線18連接。無線喚醒模塊15與Zigbee功能模塊14連接，且同時(shí)與低頻天線17連接。接口 16是射頻系統(tǒng)與外部通信設(shè)備(例如手機(jī))之間的通信接口，其可選用 IS07816接口。主控芯片13用于偵聽外部通信功能與Zigbee通信功能，并根據(jù)偵聽結(jié)果控 制狀態(tài)轉(zhuǎn)換模塊12狀態(tài)轉(zhuǎn)換。狀態(tài)轉(zhuǎn)換模塊12用于實(shí)現(xiàn)對(duì)通信功能與Zigbee通信功能之間的狀態(tài)轉(zhuǎn)換，其有 兩種工作狀態(tài)，處于狀態(tài)一時(shí)，可控制SIM卡控制芯片10直接通過接口 16與外部通信設(shè)備 進(jìn)行數(shù)據(jù)通信；處于狀態(tài)二時(shí)，可斷開SIM卡控制芯片10與接口 16的連接，使主控芯片13 控制SIM卡控制芯片10。SIM卡控制芯片10與狀態(tài)轉(zhuǎn)換模塊12連接，用于通過接口 16實(shí)現(xiàn)與外部通信設(shè) 備之間的數(shù)據(jù)通信功能。無線喚醒模塊15可接收來自外部發(fā)射機(jī)的無線信號(hào)，并對(duì)該無線信號(hào)進(jìn)行處理 和判斷，判斷該無線信號(hào)是否為符合通信要求的1251ΛΖ的喚醒信號(hào)，只有符合通信要求的 125khz的喚醒信號(hào)，無線喚醒模塊15才會(huì)向Zigbee功能模塊14發(fā)送激活喚醒信號(hào)。在本 實(shí)施例中，符合通信要求的1251ΛΖ的喚醒信號(hào)內(nèi)包括了驗(yàn)證校驗(yàn)認(rèn)證代碼，通過驗(yàn)證校驗(yàn) 認(rèn)證代碼，有效減少了無線喚醒模塊15的錯(cuò)誤工作。此外，無線喚醒模塊15可記錄操作次數(shù)。無線喚醒模塊15發(fā)送激活喚醒信號(hào)采用ASK調(diào)制，通信協(xié)議采用曼切斯特編碼， 數(shù)據(jù)格式包括載波、前文、格式、數(shù)據(jù)、校驗(yàn)五個(gè)部分。本實(shí)用新型中Zigbee功能模塊14的工作頻段為2. 4GHz，通信協(xié)議為兼容IEEE 802. 15. 4的Zigbee網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。為避免高低頻信號(hào)串?dāng)_，無線喚醒模塊15與Zigbee功能模 塊14采用分時(shí)工作方式，當(dāng)無線喚醒模塊15激活Zigbee功能模塊14工作后，Zigbee功 能模塊14關(guān)閉無線喚醒模塊15工作，當(dāng)Zigbee功能模塊14工作結(jié)束后，再重新激活無線 喚醒模塊15工作。在實(shí)際使用中，射頻系統(tǒng)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)排布需要考慮低頻天線17對(duì)高頻天線18的 信號(hào)干擾，即，低頻天線17盡可能遠(yuǎn)離高頻天線18，同時(shí)在高頻天線18設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)計(jì)算并考 慮進(jìn)低頻天線17對(duì)高頻信號(hào)的衰減和阻抗作用。低頻天線17采用低頻感應(yīng)線圈，如果實(shí)用新型封裝在智能卡內(nèi)，則低頻天線17 可采用在智能卡的正反兩面多線圈纏繞方法，提高低頻天線17的纏繞圈數(shù)，從而提高 天線靈敏度和小型化；此外，低頻天線17可直接敷在PCB板上，厚度為0. 3mm,電感值在 400-1600 μ H 之間。請(qǐng)參閱圖2，為無線喚醒模塊15與Zigbee功能模塊14的線路原理圖。其中無 線喚醒模塊15包括復(fù)位數(shù)據(jù)端CL_DAT、WAKE以及DIO三個(gè)數(shù)據(jù)端口，Zigbee功能模塊也 包括兩個(gè)I/O以及WAKE_UP三個(gè)數(shù)據(jù)端。其中，無線喚醒模塊15的復(fù)位數(shù)據(jù)端CL_DAT與 Zigbee功能模塊14的I/O端口相連，Zigbee功能模塊14可以控制無線喚醒模塊15的工 作狀態(tài)；WAKE端與Zigbee功能模塊14的WAKE_UP端相連，用于喚醒Zigbee功能模塊14 ； 無線喚醒模塊15的DIO數(shù)據(jù)端口與Zigbee功能模塊14的I/O端口相連，用于與Zigbee 功能模塊14的數(shù)據(jù)通信；Zigbee功能模塊14與主控芯片13相連。首先無線喚醒模塊15 激活Zigbee功能模塊14工作后，再激活主控芯片13開始工作。請(qǐng)參閱圖3，所述射頻系統(tǒng)的具體工作流程如下步驟101、Zigbee功能模塊14首先激活無線喚醒模塊15處于偵聽狀態(tài)，偵聽來自 發(fā)射機(jī)端的無線信號(hào)；步驟102、無線喚醒模塊15處于偵聽狀態(tài)，此時(shí)，Zigbee功能模塊14和主控芯片 13均處于待機(jī)狀態(tài)；步驟103、無線喚醒模塊15處于偵聽狀態(tài)時(shí)，實(shí)時(shí)判斷是否收到來自發(fā)射機(jī)的無 線信號(hào)后，如果收到，則執(zhí)行步驟104，如果沒收到，就返回步驟102繼續(xù)偵聽；步驟104、無線喚醒模塊15首先對(duì)該信號(hào)進(jìn)行解調(diào)和解碼后判斷該信號(hào)是否為喚 醒信號(hào)；如果是，則執(zhí)行步驟105、如果不是，則執(zhí)行步驟102，繼續(xù)偵聽；步驟105、無線喚醒模塊15向Zigbee功能模塊14發(fā)出激活喚醒信號(hào)，通過其WAKE 端與Zigbee功能模塊14的WAKE_UP端相連，喚醒Zigbee功能模塊14 ；步驟106、Zigbee功能模塊14收到激活喚醒信號(hào)后開始工作，首先判斷激活喚醒 信號(hào)是否正確，即是否確實(shí)存在Zigbee功能工作請(qǐng)求，如果確實(shí)存在，則執(zhí)行步驟107，如 果不存在，則執(zhí)行步驟110;步驟107、Zigbee功能模塊14激活主控芯片13開始工作并停止無線喚醒模塊15 工作；[0040]步驟108、Zigbee功能模塊14和主控芯片13完成Zigbee功能相關(guān)操作，例如刷 卡消費(fèi)、在線支付等；步驟109、停止Zigbee功能模塊14和主控芯片的Zigbee功能相關(guān)操作；步驟110、停止Zigbee功能模塊14工作；步驟111、記錄無線喚醒模塊15操作次數(shù)，如果是從步驟106中判斷不存在 Zigbee功能工作請(qǐng)求，則記錄一次錯(cuò)誤操作次數(shù)；如果是從步驟109中完成了 Zigbee功能 相關(guān)操作，則記錄一次正確的操作次數(shù)；步驟112、Zigbee功能模塊14復(fù)位無線喚醒模塊15，繼續(xù)返回步驟101開始下一 個(gè)工作循環(huán)。本實(shí)用新型提供的射頻系統(tǒng)可用于智能手機(jī)卡或者其他對(duì)功耗要求苛刻的設(shè)備 中，在常態(tài)下Zigbee功能模塊14和主控芯片13均處于待機(jī)狀態(tài)，只有無線喚醒模塊15處 于偵聽狀態(tài)，通過偵聽信號(hào)來激活無線喚醒模塊15，從而激活Zigbee功能模塊14和主控芯 片13。由于所述射頻系統(tǒng)常態(tài)下處于低功耗待機(jī)狀態(tài)。無線喚醒模塊15的偵聽狀態(tài)時(shí)的 功耗在2 μ A以內(nèi)，響應(yīng)靈敏度在100 μ VRMS,發(fā)送到Zigbee功能模塊14的激活喚醒信號(hào)輸 出時(shí)間根據(jù)需要0-350ms可調(diào)。在本實(shí)用新型的具體實(shí)施例中，射頻系統(tǒng)的工作距離在0. ail至0. 5m之間，所述工 作距離可根據(jù)需要增大發(fā)射機(jī)端功率來提高；且本實(shí)用新型的射頻系統(tǒng)采用微型化設(shè)計(jì)， 可集成到尺寸大小為25mmX 15mmX0. 8mm智能卡中封裝。以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施方式，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不以上述實(shí) 施方式為限，但凡本領(lǐng)域普通技術(shù)人員根據(jù)本實(shí)用新型所揭示內(nèi)容所作的等效修飾或變 化，皆應(yīng)納入權(quán)利要求書中記載的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種低功耗的射頻系統(tǒng)，其特征在于，包括主控芯片、射頻模塊、無線喚醒模塊及低 頻天線；其中無線喚醒模塊與低頻天線和射頻模塊連接，用于接收無線信號(hào)，并根據(jù)該無線 信號(hào)發(fā)送激活喚醒信號(hào)以激活射頻模塊和主控芯片工作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低功耗的射頻系統(tǒng)，其特征在于無線喚醒模塊接收的無線 信號(hào)是工作頻段位于125KHZ的無線低頻信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的低功耗的射頻系統(tǒng)，其特征在于無線喚醒模塊與射頻 模塊采用分時(shí)工作方式。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的低功耗的射頻系統(tǒng)，其特征在于無線喚醒模塊接收到的 125KHZ無線低頻信號(hào)中包含校驗(yàn)認(rèn)證代碼。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低功耗的射頻系統(tǒng)，其特征在于低頻天線為低頻感應(yīng)線圈 天線，厚度為0. 3mm,電感值在400-1600 μ H之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低功耗的射頻系統(tǒng)，其特征在于射頻系統(tǒng)可集成到尺寸大 小為25mmX15mmX0. 8mm智能卡中封裝。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低功耗的射頻系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括SIM 卡控制芯片、射頻系統(tǒng)與外部通信設(shè)備之間通信的接口、用于實(shí)現(xiàn)對(duì)通信功能與射頻通信 功能之間的狀態(tài)轉(zhuǎn)換的狀態(tài)轉(zhuǎn)換模塊；主控芯片分別與狀態(tài)轉(zhuǎn)換模塊和接口連接，狀態(tài)轉(zhuǎn) 換模塊可控制SIM卡控制芯片直接連接接口或者斷開SIM卡控制芯片與接口的連接，使主 控芯片控制SIM卡控制芯片。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)所述的低功耗的射頻系統(tǒng)，其特征在于射頻模塊可采 用工作頻段為2. 4GHZ的Zigbee芯片。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種低功耗的射頻系統(tǒng)，涉及通信領(lǐng)域，其包括主控芯片、射頻模塊、無線喚醒模塊及低頻天線；其中無線喚醒模塊與低頻天線和射頻模塊連接，用于接收無線信號(hào)，并根據(jù)該無線信號(hào)發(fā)送激活喚醒信號(hào)以激活射頻模塊和主控芯片工作。由于常態(tài)下Zigbee功能模塊和主控芯片均可處于待機(jī)狀態(tài)，只預(yù)留無線喚醒模塊處于偵聽狀態(tài)，因此既可以確保整個(gè)射頻系統(tǒng)處于極低的功耗狀態(tài)下待機(jī)，同時(shí)又可以確保射頻系統(tǒng)能正常工作，而不會(huì)出現(xiàn)無激活機(jī)制，從而極大的節(jié)約系統(tǒng)功耗；本實(shí)用新型采用小型化設(shè)計(jì)，可集成到手機(jī)智能卡及其他設(shè)備中，使用靈活簡(jiǎn)便，可廣泛應(yīng)用于手機(jī)支付、手機(jī)網(wǎng)絡(luò)游戲、無線定位、物流管理、港口等領(lǐng)域中。
文檔編號(hào)H04W52/02GK201928441SQ20102054496
公開日2011年8月10日 申請(qǐng)日期2010年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月28日
發(fā)明者周福泉, 陸建剛 申請(qǐng)人:上海贊潤(rùn)微電子科技有限公司