[实用新型]高效RFID整流器及整流器单元

说明书

技术领域

本实用新型涉及整流器,具体涉及高效RFID整流器及整流单元。 

背景技术

RFID电子标签是一种在无线通信中得到广泛应用的重要部件，它可以应用于畜牧、冷链、交通、门禁安全、身份识别、货物管理、自动控制、防盗防伪等领域。随着RFID技术快速发展，对RFID标签的灵敏度、功耗等指标的要求越来越高，对RFID的成本、工艺等方面的要求也越来越苛刻。整流器在RFID标签中的作用是将RFID天线接收到的RF信号转换成直流功率为其它各单元模块（如：振荡器、基准、调制器、解调器、数字协议模块、存储器）供电。整流器效率高低和带负载能力的强弱是决定整流器性能的两大重要指标。 

图1所示是现有的RFID整流器电路结构,图1中的二极管通常采用肖特基二极管，肖特基二极管具有相对较小的开启电压，约为200mV-300mV之间。使用肖特基二极管构成的整流器可获得比较大的功率转换效率，但与常规的CMOS工艺不兼容，并需要昂贵的工艺步骤。图2为采用二极管链接的MOS管构成的整流器，它由两个二极管连接的NMOS场效应管构成了单位电压倍乘器。输入信号由V_RF耦合电容C_C输入，整流输出由V_DC端输出，该类结构的有效开启电压几乎等于MOS场效应管的阈值电压，比PN结型二极管的开启电压小很多，比肖特基二极管的开启电压大很多。由此，采用此结构的整流器得不到大的功率转换效率。目前，RFID研究方向是通过工艺、器件及电路结构多个方面来降低整流器件自身的功率损失，从而提高整流器电路的整流效率。如采用硅基蓝宝石技术、肖特基二级管或低开启阈值电压的工艺技术。然而，这些技术将需要采用昂贵的工艺材料，或增加了工艺复杂度，影响了RFID的成本及应用。 

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题之一是提供高效RFID整流器；整流效率高达30%，RFID标签灵敏度高达-14dBm。 

本实用新型所要解决的技术问题之二是提供高效RFID整流器单元。 

本实用新型的第一个技术方案是，高效RFID整流器，包括n级整流器单元，n为大于等于1的自然数；整流器将RF信号转换成直流电压为其它各单元模块供电；其特征在于：第一级整流器单元输出端接第二级整流器单元的输入端，第二级整流器单元的输出端连接第三级整流器单元的输入端；依次类推，第n-1级整流器单元输出端接第n级整流器单元的输入端；每级整流器单元的射频输入端均相连接；并且，每级整流器单元均包括第一、第二自举电路、第四、第五整流场效应管、隔直电容和储能电容；第一、第二自举电路分别为第四、第五整流场效应管的栅极提供直流偏置；第四整流场效应管的衬底和第五整流场效应管的源极接整流器单元输出端，并通过储能电容接地；第五整流场效应管的衬底和第四整流场效应管的源极接整流器单元输入端；第四、第五整流场效应管的漏极均通过隔直电容接整流器单元射频输入端。 

本实用新型利用整流器单元级联，使整流器单元输出电压逐级提高，并利用整流场效应管的衬底，将连接整流器单元输入端的整流场效应管的衬底与整流器单元输出端连接，将连接整流器单元输出端的整流场效应管的衬底与整流器单元输入端连接，减小有效开启电压，提高整流效率；同时采用自举电路为整流场效应管提供恒定偏置电压，降低整流场效应管的有效开启电压，减小正向导通损耗，提高转换效率。当RF信号的幅度小于MOS场效应管的阈值电压时，整流器也能正常工作，接收灵敏度较高。而普通的二极管链接型的MOS场效应管整流器，只有当RF信号的幅度大于MOS场效应管的阈值电压时，整流器才能正常工作，接收灵敏度较低。 

根据本实用新型所述的高效RFID整流器的一种优选方案，第一自举电路 包括场效应管一、六、第六隔直电容和第三自举电容；场效应管一的栅极和场效应管六的源极均接整流器单元输入端，场效应管六的栅极和场效应管一的源极同时连接第四整流场效应管的栅极，并通过第三自举电容接整流器单元输入端，场效应管一的漏极和场效应管六的源极均通过第六隔直电容接整流器单元射频输入端； 

第二自举电路包括场效应管二、三、第一隔直电容和第四自举电容；场效应管二的栅极和场效应管三的源极均接整流器单元输出端，场效应管三的栅极和场效应管二的漏极同时连接第五整流场效应管的栅极，并通过第四自举电容接整流器单元输出端，场效应管二的源极和场效应管三的漏极均通过第一隔直电容接整流器单元射频输入端。 

根据本实用新型所述的高效RFID整流器的一种优选方案,n级整流器单元为六级整流器单元。