專利名稱：一種低功耗的射頻系統的制作方法
技術領域：
一種低功耗的射頻系統
技術領域：
本實用新型涉及通信領域，特別涉及一種應用于功耗要求苛刻條件下的射頻系 統。
背景技術：
手機卡應用目前已逐步進入既可以實現傳統的通話、短信和上網等功能，同時又 可以實現手機間的智能組網、手機銀行支付等功能相結合的智能卡時代。目前手機之間進 行智能組網和手機支付功能的智能卡技術主要采用Zigbee或Wi-Fi技術。但在增加手機 功能的同時，也面臨著功耗增加的問題，對于智能卡手機供電而言，由于手機電池可供能耗 有限，因此如何使得所有工作模塊的能耗降低至關重要。采用Zigbee技術作為短距離、小數據流量的智能網絡功能應用，其最大的優點在 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，手機智能卡的Zigbee模塊處于工作狀態的時間很短，為了進一步降低功耗，絕大多 數情況下Zigbee模塊會長時間處于深度休眠狀態，此時功耗多在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卡的Zigbee網絡功能功耗降到很低。但解決 如何使得手機智能卡的Zigbee模塊在深度睡眠狀態與工作狀態之間進行轉換和激活的問 題，就顯得尤為重要。
實用新型內容本實用新型要解決的技術問題在于提供一種低功耗的射頻系統，在常態下可以低 功耗待機，但不影響信號收發速度。本實用新型通過這樣的技術方案解決上述的技術問題一種低功耗的射頻系統，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，并根據該無線信號發 送激活喚醒信號以激活射頻模塊和主控芯片工作。作為實用新型的進一步改進，無線喚醒模塊接收的無線信號是工作頻段位于12 Hz低頻信號。作為實用新型的進一步改進，無線喚醒模塊與射頻模塊采用分時工作方式。作為實用新型的進一步改進，無線喚醒模塊接收到的125KHZ無線低頻信號中包 含校驗認證代碼。作為實用新型的進一步改進，低頻天線為低頻感應線圈天線，厚度為0. 3mm,電感 值在400-1600 μ H之間。作為實用新型的進一步改進，射頻系統可集成到尺寸大小為25mmX 15mmX0.8mm
智能卡中封裝。作為實用新型的進一步改進，所述系統進一步包括SIM卡控制芯片、射頻系統與 外部通信設備之間通信的接口、用于實現對通信功能與射頻通信功能之間的狀態轉換的狀態轉換模塊；主控芯片分別與狀態轉換模塊和接口連接，狀態轉換模塊可控制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。作為實用新型的進一步改進，射頻模塊可采用工作頻段為2. 4GHZ的Zigbee芯片。與現有技術相比較，本實用新型具有以下優點1、由于在常態下Zigbee功能模塊和主控芯片均可處于待機狀態，只預留無線喚 醒模塊處于偵聽狀態，因此既可以確保整個射頻系統處于極低的功耗狀態下待機，同時又 可以確保射頻系統能正常工作，而不會出現無激活機制，從而極大的節約系統功耗；2、本實用新型射頻系統采用小型化設計，可集成到手機智能卡及其他設備中，使 用靈活簡便，可廣泛應用于手機支付、手機網絡游戲、無線定位、物流管理、港口等領域中。
圖1是本實用新型提供的低功耗的射頻系統的基本結構示意圖。圖2是本實用新型中無線喚醒模塊與Zigbee功能模塊的線路原理圖。圖3是本實用新型低功耗的射頻系統工作流程圖。
具體實施方式
以下結合附圖詳細說明本實用新型的具體實施方式
。 請參閱圖1，本實用新型提供一種低功耗的射頻系統，包括SIM (Subscriber Identity Module)卡控制芯片10、狀態轉換模塊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通過狀態轉換模塊12連接到接口 16。主控芯片13控制狀態 轉換模塊12，并通過狀態轉換模塊12與SIM卡控制芯片10通信，且同時與接口 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，且同時與低頻天線17連接。接口 16是射頻系統與外部通信設備(例如手機)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，并根據偵聽結果控 制狀態轉換模塊12狀態轉換。狀態轉換模塊12用于實現對通信功能與Zigbee通信功能之間的狀態轉換，其有 兩種工作狀態，處于狀態一時，可控制SIM卡控制芯片10直接通過接口 16與外部通信設備 進行數據通信；處于狀態二時，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與狀態轉換模塊12連接，用于通過接口 16實現與外部通信設 備之間的數據通信功能。無線喚醒模塊15可接收來自外部發射機的無線信號，并對該無線信號進行處理 和判斷，判斷該無線信號是否為符合通信要求的1251ΛΖ的喚醒信號，只有符合通信要求的 125khz的喚醒信號，無線喚醒模塊15才會向Zigbee功能模塊14發送激活喚醒信號。在本 實施例中，符合通信要求的1251ΛΖ的喚醒信號內包括了驗證校驗認證代碼，通過驗證校驗 認證代碼，有效減少了無線喚醒模塊15的錯誤工作。此外，無線喚醒模塊15可記錄操作次數。無線喚醒模塊15發送激活喚醒信號采用ASK調制，通信協議采用曼切斯特編碼， 數據格式包括載波、前文、格式、數據、校驗五個部分。本實用新型中Zigbee功能模塊14的工作頻段為2. 4GHz，通信協議為兼容IEEE 802. 15. 4的Zigbee網絡協議。為避免高低頻信號串擾，無線喚醒模塊15與Zigbee功能模 塊14采用分時工作方式，當無線喚醒模塊15激活Zigbee功能模塊14工作后，Zigbee功 能模塊14關閉無線喚醒模塊15工作，當Zigbee功能模塊14工作結束后，再重新激活無線 喚醒模塊15工作。在實際使用中，射頻系統內部的結構排布需要考慮低頻天線17對高頻天線18的 信號干擾，即，低頻天線17盡可能遠離高頻天線18，同時在高頻天線18設計時，應計算并考 慮進低頻天線17對高頻信號的衰減和阻抗作用。低頻天線17采用低頻感應線圈，如果實用新型封裝在智能卡內，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，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包括復位數據端CL_DAT、WAKE以及DIO三個數據端口，Zigbee功能模塊也 包括兩個I/O以及WAKE_UP三個數據端。其中，無線喚醒模塊15的復位數據端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；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數據端口與Zigbee功能模塊14的I/O端口相連，用于與Zigbee 功能模塊14的數據通信；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。請參閱圖3，所述射頻系統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，偵聽來自 發射機端的無線信號；步驟102、無線喚醒模塊15處于偵聽狀態，此時，Zigbee功能模塊14和主控芯片 13均處于待機狀態；步驟103、無線喚醒模塊15處于偵聽狀態時，實時判斷是否收到來自發射機的無 線信號后，如果收到，則執行步驟104，如果沒收到，就返回步驟102繼續偵聽；步驟104、無線喚醒模塊15首先對該信號進行解調和解碼后判斷該信號是否為喚 醒信號；如果是，則執行步驟105、如果不是，則執行步驟102，繼續偵聽；步驟105、無線喚醒模塊15向Zigbee功能模塊14發出激活喚醒信號，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收到激活喚醒信號后開始工作，首先判斷激活喚醒 信號是否正確，即是否確實存在Zigbee功能工作請求，如果確實存在，則執行步驟107，如 果不存在，則執行步驟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功能相關操作，例如刷 卡消費、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，如果是從步驟106中判斷不存在 Zigbee功能工作請求，則記錄一次錯誤操作次數；如果是從步驟109中完成了 Zigbee功能 相關操作，則記錄一次正確的操作次數；步驟112、Zigbee功能模塊14復位無線喚醒模塊15，繼續返回步驟101開始下一 個工作循環。本實用新型提供的射頻系統可用于智能手機卡或者其他對功耗要求苛刻的設備 中，在常態下Zigbee功能模塊14和主控芯片13均處于待機狀態，只有無線喚醒模塊15處 于偵聽狀態，通過偵聽信號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。由于所述射頻系統常態下處于低功耗待機狀態。無線喚醒模塊15的偵聽狀態時的 功耗在2 μ A以內，響應靈敏度在100 μ VRMS,發送到Zigbee功能模塊14的激活喚醒信號輸 出時間根據需要0-350ms可調。在本實用新型的具體實施例中，射頻系統的工作距離在0. ail至0. 5m之間，所述工 作距離可根據需要增大發射機端功率來提高；且本實用新型的射頻系統采用微型化設計， 可集成到尺寸大小為25mmX 15mmX0. 8mm智能卡中封裝。以上所述僅為本實用新型的較佳實施方式，本實用新型的保護范圍并不以上述實 施方式為限，但凡本領域普通技術人員根據本實用新型所揭示內容所作的等效修飾或變 化，皆應納入權利要求書中記載的保護范圍內。
權利要求1.一種低功耗的射頻系統，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，并根據該無線 信號發送激活喚醒信號以激活射頻模塊和主控芯片工作。
2.根據權利要求1所述的低功耗的射頻系統，其特征在于無線喚醒模塊接收的無線 信號是工作頻段位于125KHZ的無線低頻信號。
3.根據權利要求1或2所述的低功耗的射頻系統，其特征在于無線喚醒模塊與射頻 模塊采用分時工作方式。
4.根據權利要求2所述的低功耗的射頻系統，其特征在于無線喚醒模塊接收到的 125KHZ無線低頻信號中包含校驗認證代碼。
5.根據權利要求1所述的低功耗的射頻系統，其特征在于低頻天線為低頻感應線圈 天線，厚度為0. 3mm,電感值在400-1600 μ H之間。
6.根據權利要求1所述的低功耗的射頻系統，其特征在于射頻系統可集成到尺寸大 小為25mmX15mmX0. 8mm智能卡中封裝。
7.根據權利要求1所述的低功耗的射頻系統，其特征在于所述系統進一步包括SIM 卡控制芯片、射頻系統與外部通信設備之間通信的接口、用于實現對通信功能與射頻通信 功能之間的狀態轉換的狀態轉換模塊；主控芯片分別與狀態轉換模塊和接口連接，狀態轉 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.根據權利要求1至7任一項所述的低功耗的射頻系統，其特征在于射頻模塊可采 用工作頻段為2. 4GHZ的Zigbee芯片。
專利摘要本實用新型提供一種低功耗的射頻系統，涉及通信領域，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，并根據該無線信號發送激活喚醒信號以激活射頻模塊和主控芯片工作。由于常態下Zigbee功能模塊和主控芯片均可處于待機狀態，只預留無線喚醒模塊處于偵聽狀態，因此既可以確保整個射頻系統處于極低的功耗狀態下待機，同時又可以確保射頻系統能正常工作，而不會出現無激活機制，從而極大的節約系統功耗；本實用新型采用小型化設計，可集成到手機智能卡及其他設備中，使用靈活簡便，可廣泛應用于手機支付、手機網絡游戲、無線定位、物流管理、港口等領域中。
文檔編號H04W52/02GK201928441SQ20102054496
公開日2011年8月10日 申請日期2010年9月28日 優先權日2010年9月28日
發明者周福泉, 陸建剛 申請人:上海贊潤微電子科技有限公司