二进位相移调变技术应用於磁耦合资料回传系统.doc

二進位相移調變技術應用於磁耦合資料回傳系統 蔡加春 戴聖彬 大學 摘 要：磁耦合技術之應用已日漸普遍，其產品並朝向積體電路化。本文應用二進位相移(BPSK) 調變技術於無線射頻資料回傳系統，符合國際ISO/IEC組織對近距離非接觸式所訂定的通訊協定14443-2 Type B。系統主要分為詢問單元與詢答單元，於詢答端回傳資料信號106Kbps與次載波847.5KHz以BPSK方式調變，並由電源載波13.56MHz載送經反磁耦合回傳至詢問端。於反磁耦合係數為0.2%，傳輸距離可達15公分，且整個晶片系統以HSPICE模擬分析與驗證，並以TSMC 0.35μm 1P4M CMOS製程實現，此晶片包括366顆電晶體，晶片面積1.7×1.7mm2。 關鍵詞：無線辨識；詢問端；詢答端；磁耦合；二進位相移Binary Phase Shift Keying Techniques Applied to Magnetic-Coupling Data Backward System Chia-Chun Tsai Sheng-Bin Dai Nanhua University, Chiayi ToPro Technology Co. Abstract: The applications using magnetic coupling techniques have been public and their products are guiding toward integrated circuits. In this paper, we applied the techniques of binary phase shift keying (BPSK) to a magnetic-coupling data backward system to conform the transfer protocol of ISO/IEC 14443-2 Type B. The system consists of two major units, interrogator and transponder. The backward data in transponder with the data rate of 106Kbps are first modulated by subcarrier 847.5KHz with BPSK techniques. The BPSK modulated signal is then loaded on the carrier 13.56MHz and is transferred back to the interrogator via the magnetic coupling. With the reflex coupling 0.2% from the transponder coil to interrogator coil, the coupling distance can be up to 15cm. The simulation results to the whole chip in TSMC 0.35(m 1P4M CMOS process have been approved by HSPICE. The chip contains 366 transistors and occupies an area of 1.7mm×1.7mm. Keywords: RFID, interrogator, transponder, magnetic coupling, BPSK 1 引言 無線射頻身分辨識系統(Radio Frequency Identification System，簡稱RFID)是針對接觸式系統的缺點而發展出來，利用射頻信號以無線方式傳送數碼資料，因此識別卡片與讀卡機不需接觸即可進行資料的交換。此種無線方式的資料傳送並無方向性的要求，且卡片可以置於口袋或皮包內，不必取出就能直接近距離辨識，免去要從多張卡片中尋找特定卡片的困擾。 如圖1所示為一磁耦合系統(Magnetic coupling system)主要包括詢問端(Interrogator)與詢答端(Transponder)及一組相互耦合的電感線圈。詢問端持續發射固定頻率的磁場能量，而磁能是利用兩個相互耦合的電感產生共振效應；詢答端接收此磁能，利用整流器與濾波等電路產生足夠詢答端動作的電源，另一方面，使用改變負載電流的方式回傳資料，此負載電流的變化會依據回傳資料信號做調變[1]。 圖1 詢問端與詢答端之磁耦合系統 隨著電能與資料的無線傳輸相關技術日漸成熟，應用的範圍也更加廣泛，如辨識系統或