ETC收发器.pdf

摘要
申请专利号：	CN201010294474.3	申请日：	2010.09.28
公开号：	CN101964666A	公开日：	2011.02.02
当前法律状态：	驳回	有效性：	无权
法律详情：	发明专利申请公布后的驳回IPC(主分类):H04B 1/40申请公布日:20110202\|\|\|实质审查的生效IPC(主分类):H04B 1/40申请日:20100928\|\|\|公开
IPC分类号：	H04B1/40	主分类号：	H04B1/40
申请人：	王树甫
发明人：	王树甫
地址：	100043 北京市石景山区七星园23号楼4门1401
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内容摘要

本发明公开了一种ETC收发器，包括低噪声射频前端LNA、射频信号幅度检测电路DET、唤醒电路WAKEUP、接收放大器RX、全集成的小数闭环锁相环PLL、射频放大器PA、晶振振荡电路CRYSTAL及电源管理电路LDO；在接收时，低噪声射频前端将信号放大，射频信号幅度检测电路及接收放大器实现射频信号的宽带接收；在发射时下，全集成的小数闭环锁相环产生载波信号，经过发射数据的幅度调制，由射频放大器发射出去；在唤醒时，射频信号幅度检测电路实现唤醒信号的检测，唤醒电路对唤醒信号进行识别，并发出唤醒指示信号。本发明实现了ETC收发器的高度集成，适用于中国ETC系统5.8GHz射频收发及唤醒功能的应用。

权利要求书

1：一种 ETC 收发器，包括低噪声射频前端 LNA、射频信号幅度检测电路 DET、唤醒电路 WAKEUP、接收放大器 RX、全集成的小数闭环锁相环 PLL、射频放大器 PA、晶振振荡电路 CRYSTAL 及电源管理电路 LDO，其特征是：射频的接收、发射、唤醒电路及电源管理电路芯片集成在一起；在接收时，所述低噪声射频前端将信号放大 LNA，所述射频信号幅度检测电路 DET 实现射频信号的宽带接收；在发射时下，所述全集成的小数闭环锁相环 PLL 产生载波信号，经过发射数据的幅度调制，由所述射频放大器 PA 发射出去；在唤醒时，所述射频信号幅度检测电路 DET 实现所述唤醒信号的检测，所述唤醒电路 WAKEUP 对唤醒信号进行识别，并发出唤醒指示信号。
2：根据权利要求 1 所述一种 ETC 收发器，其特征是：所述全集成的小数闭环锁相环 PLL 集成了环路滤器。
3：根据权利要求 1 所述一种 ETC 收发器，其特征是：基于所述射频信号幅度检测电路 DET 实现射频宽带接收。
4：根据权利要求 1 所述一种 ETC 收发器，其特征是：所述射频信号幅度检测电路 DET 实现唤醒信号的检测，所述唤醒电路 WAKEUP 对唤醒信号的检测结果进行识别，并发出唤醒指示信号。
5：根据权利要求 3 或权利要求 4 所述一种 ETC 收发器，其特征是：所述射频信号幅度检测电路 DET 基于 CMOS 工艺实现。

说明书

ETC 收发器
    所属技术领域
     本发明涉及智能交通系统中的专用短程通信 (DSRC) 技术领域，特别是中国 ETC 系统 5.8GHz 射频收发专用集成电路领域。背景技术随着中国高速公路电子收费应用的国家标准 GB/T20851 《电子收费专用短程通信》在 2007 年 3 月 17 日的正式发布和交通部门的大力宣贯的推广。我国大规模建设 ETC 收费系统的条件已经具备，我国 ETC 已经进入了了大规模实施阶段。
     ETC 系统中， OBU 与 RSU 之间采用专用短程通信标准协议 (DSRC) 进行半双工通信，目前国内使用的 ETC 系统频段为 5.8GHz 系统，我国标准定义了物理层和数据链路层，完全具有自主知识产权。由于国标与其他国家的标准不同，所以市面上还没有一款符合国标的集成度很高的集成芯片。
     发明内容
     本发明的目的在于提供一种 ETC 收发器，将射频的接收、发射、唤醒电路及电源管理电路芯片集成在一起，实现高集成度、低功耗等优点。
     本发明一种 ETC 收发器的技术方案是：包括低噪声射频前端 LNA、射频信号幅度检测电路 DET、唤醒电路 WAKEUP、接收放大器 RX、全集成的小数闭环锁相环 PLL、射频放大器 PA、晶振振荡电路 CRYSTAL 及电源管理电路 LDO，并将其集成在同一芯片中；在接收时，所述低噪声射频前端 LNA 将信号放大，所述射频信号幅度检测电路 DET 实现射频信号的宽带接收；在发射时下，所述全集成的小数闭环锁相环 PLL 产生载波信号，经过发射数据的幅度调制，由所述射频放大器 PA 发射出去；在唤醒时，所述射频信号幅度检测电路 DET 实现唤醒信号的检测，所述唤醒电路 WAKEUP 对唤醒信号进行识别，并发出唤醒指示信号。
     本发明具有以下几个优点：
     (1) 所述全集成的小数闭环锁相环集成了环路滤器；
     (2) 基于所述射频信号幅度检测电路实现射频宽带接收；
     (3) 所需器件少，检波天线的阻抗匹配简单，易于大量生产和调试；
     (4) 同时集成了电源管理电路，使得该芯片能够工作在大的电压变化范围内。附图说明
     图 1ETC 收发器的结构示意图图 2CMOS 差分射频信号幅度检测电路的电路图图 3 全集成的 5.8GHz 小数闭环锁相环 PLL 的结构示意图具体实施方式
     以下结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明：本实例应用于中国 ETC 系统 5.8GHz 射频收发专用集成电路领域。根据国标专用短程通信物理层 GBT20851.1-2007 的要求，其工作频率 5.8GHz。
     如图 1 所示，本发明 ETC 收发器包括低噪声射频前端 LNA、射频信号幅度检测电路 DET、唤醒电路 WAKEUP、接收放大器 RX、全集成的 5.8GHz 小数闭环锁相环 PLL、射频放大器 PA、晶振振荡电路 CRYSTAL 及电源管理电路 LDO，并将其集成在同一芯片中。
     在接收模式下，所述低噪声射频前端将信号放大 LNA，基于 CMOS 工艺实现的所述射频信号幅度检测电路 DET 进一步完成对 ETC 系统中 5.8GHz 微弱射频信号幅度的检波，所述接收放大器 RX 将检波信号放大、滤波，从而输出宽带接收数据。这种射频宽带接收架构设计关键在于 CMOS 工艺实现的射频信号幅度的检测电路。CMOS 差分射频信号幅度检测电路的电路如图 2 所示。由于采用多个 MOS 晶体管串联使得每个 MOS 晶体管的幅度检测输出串联相加，从而获得 n 倍的检测增益。对于射频输入每个 MOS 晶体管的输入阻抗是并联的，整体的输入阻抗值减小了 n 倍，利于射频输入的匹配实现。射频信号输入正端 Rfin+ 和射频信号输入负端 Rfin- 相连顺序是相反的。这样保证了射频信号输入正端 Rfin+ 和射频信号输入负端 Rfin- 的输入阻抗完全相同，整个电路的工作方式是完全差分的。
     国内使用的 ETC 系统提供了 14kHz 方波调制的 5.8GHz 唤醒信号。在唤醒时，所述射频信号幅度检测电路 DET 实现唤醒信号的检测，所述唤醒电路 WAKEUP 实现对此 14kHz 方波唤醒信号进行识别，识别正确并发出唤醒指示信号。这样避免其他干扰信号误唤醒 ETC 收发器，导致不必要的能量消耗。在发射时下，所述全集成的 5.8GHz 小数闭环锁相环 PLL 产生载波信号，发射数据经过滤波后与 5.8GHz 的载波信号混频获得 5.8Ghz 调制信号，由射频放大器 PA 发射出去；所述全集成的 5.8GHz 小数闭环锁相环如图 3 所示， 5.8GHz 的 VCO 通过分频器、鉴相器和电荷泵构成的环路使得发射频率与参考频率相一致，不随温度和工艺偏差变化而变化。并且集成了环路滤波器等电路，不需要外接器件。 SDM 小数闭环锁相环使系统可以支持多钟时钟频率。
     为了实现较宽电源电压下仍然能够正常使用，该芯片内部集成了电源管理电路 LDO，使得该芯片能够工作在 2.2V ～ 3.6V 的电压范围内。
     以上所述为本发明针对 ETC 系统 5.8GHz 射频收发领域的一个具体实施例子，同时可应用于其他射频收发系统应用上，例如 RFID 应用等。

资源描述

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1、(10)申请公布号 CN 101964666 A(43)申请公布日 2011.02.02CN101964666A*CN101964666A*(21)申请号 201010294474.3(22)申请日 2010.09.28H04B 1/40(2006.01)(71)申请人王树甫地址 100043 北京市石景山区七星园23号楼4门1401(72)发明人王树甫(54) 发明名称ETC收发器(57) 摘要本发明公开了一种ETC收发器，包括低噪声射频前端LNA、射频信号幅度检测电路DET、唤醒电路WAKEUP、接收放大器RX、全集成的小数闭环锁相环PLL、射频放大器PA、晶振振荡电路CRYSTAL及电源。

2、管理电路LDO；在接收时，低噪声射频前端将信号放大，射频信号幅度检测电路及接收放大器实现射频信号的宽带接收；在发射时下，全集成的小数闭环锁相环产生载波信号，经过发射数据的幅度调制，由射频放大器发射出去；在唤醒时，射频信号幅度检测电路实现唤醒信号的检测，唤醒电路对唤醒信号进行识别，并发出唤醒指示信号。本发明实现了ETC收发器的高度集成，适用于中国ETC系统5.8GHz射频收发及唤醒功能的应用。 (51)Int.Cl.(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书 1 页说明书 2 页附图 2 页CN 101964667 A 1/1页21.一种ETC收发器，包括低噪声射频前。

3、端LNA、射频信号幅度检测电路DET、唤醒电路WAKEUP、接收放大器RX、全集成的小数闭环锁相环PLL、射频放大器PA、晶振振荡电路CRYSTAL及电源管理电路LDO，其特征是：射频的接收、发射、唤醒电路及电源管理电路芯片集成在一起；在接收时，所述低噪声射频前端将信号放大LNA，所述射频信号幅度检测电路DET实现射频信号的宽带接收；在发射时下，所述全集成的小数闭环锁相环PLL产生载波信号，经过发射数据的幅度调制，由所述射频放大器PA发射出去；在唤醒时，所述射频信号幅度检测电路DET实现所述唤醒信号的检测，所述唤醒电路WAKEUP对唤醒信号进行识别，并发出唤醒指示信号。2.根据权利要求1所述一。

4、种ETC收发器，其特征是：所述全集成的小数闭环锁相环PLL集成了环路滤器。3.根据权利要求1所述一种ETC收发器，其特征是：基于所述射频信号幅度检测电路DET实现射频宽带接收。4.根据权利要求1所述一种ETC收发器，其特征是：所述射频信号幅度检测电路DET实现唤醒信号的检测，所述唤醒电路WAKEUP对唤醒信号的检测结果进行识别，并发出唤醒指示信号。5.根据权利要求3或权利要求4所述一种ETC收发器，其特征是：所述射频信号幅度检测电路DET基于CMOS工艺实现。权利要求书CN 101964666 ACN 101964667 A 1/2页3ETC 收发器所属技术领域0001 本发明涉及智能。

5、交通系统中的专用短程通信(DSRC)技术领域，特别是中国ETC系统5.8GHz射频收发专用集成电路领域。背景技术0002 随着中国高速公路电子收费应用的国家标准GB/T20851电子收费专用短程通信在2007年3月17日的正式发布和交通部门的大力宣贯的推广。我国大规模建设ETC收费系统的条件已经具备，我国ETC已经进入了了大规模实施阶段。0003 ETC系统中，OBU与RSU之间采用专用短程通信标准协议(DSRC)进行半双工通信，目前国内使用的ETC系统频段为5.8GHz系统，我国标准定义了物理层和数据链路层，完全具有自主知识产权。由于国标与其他国家的标准不同，所以市面上还没有一款符合国标的集。

6、成度很高的集成芯片。发明内容0004 本发明的目的在于提供一种ETC收发器，将射频的接收、发射、唤醒电路及电源管理电路芯片集成在一起，实现高集成度、低功耗等优点。0005 本发明一种ETC收发器的技术方案是：包括低噪声射频前端LNA、射频信号幅度检测电路DET、唤醒电路WAKEUP、接收放大器RX、全集成的小数闭环锁相环PLL、射频放大器PA、晶振振荡电路CRYSTAL及电源管理电路LDO，并将其集成在同一芯片中；在接收时，所述低噪声射频前端LNA将信号放大，所述射频信号幅度检测电路DET实现射频信号的宽带接收；在发射时下，所述全集成的小数闭环锁相环PLL产生载波信号，经过发射数据的幅度调制，。

7、由所述射频放大器PA发射出去；在唤醒时，所述射频信号幅度检测电路DET实现唤醒信号的检测，所述唤醒电路WAKEUP对唤醒信号进行识别，并发出唤醒指示信号。0006 本发明具有以下几个优点：0007 (1)所述全集成的小数闭环锁相环集成了环路滤器；0008 (2)基于所述射频信号幅度检测电路实现射频宽带接收；0009 (3)所需器件少，检波天线的阻抗匹配简单，易于大量生产和调试；0010 (4)同时集成了电源管理电路，使得该芯片能够工作在大的电压变化范围内。附图说明0011 图1ETC收发器的结构示意图0012 图2CMOS差分射频信号幅度检测电路的电路图0013 图3全集成的5.8GHz小数闭。

8、环锁相环PLL的结构示意图具体实施方式0014 以下结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明：说明书CN 101964666 ACN 101964667 A 2/2页40015 本实例应用于中国ETC系统5.8GHz射频收发专用集成电路领域。根据国标专用短程通信物理层GBT20851.1-2007的要求，其工作频率5.8GHz。0016 如图1所示，本发明ETC收发器包括低噪声射频前端LNA、射频信号幅度检测电路DET、唤醒电路WAKEUP、接收放大器RX、全集成的5.8GHz小数闭环锁相环PLL、射频放大器PA、晶振振荡电路CRYSTAL及电源管理电路LDO，并将其集成在同一芯片中。0。

9、017 在接收模式下，所述低噪声射频前端将信号放大LNA，基于CMOS工艺实现的所述射频信号幅度检测电路DET进一步完成对ETC系统中5.8GHz微弱射频信号幅度的检波，所述接收放大器RX将检波信号放大、滤波，从而输出宽带接收数据。这种射频宽带接收架构设计关键在于CMOS工艺实现的射频信号幅度的检测电路。CMOS差分射频信号幅度检测电路的电路如图2所示。由于采用多个MOS晶体管串联使得每个MOS晶体管的幅度检测输出串联相加，从而获得n倍的检测增益。对于射频输入每个MOS晶体管的输入阻抗是并联的，整体的输入阻抗值减小了n倍，利于射频输入的匹配实现。射频信号输入正端Rfin+和射频信号输入负端Rf。

10、in-相连顺序是相反的。这样保证了射频信号输入正端Rfin+和射频信号输入负端Rfin-的输入阻抗完全相同，整个电路的工作方式是完全差分的。0018 国内使用的ETC系统提供了14kHz方波调制的5.8GHz唤醒信号。在唤醒时，所述射频信号幅度检测电路DET实现唤醒信号的检测，所述唤醒电路WAKEUP实现对此14kHz方波唤醒信号进行识别，识别正确并发出唤醒指示信号。这样避免其他干扰信号误唤醒ETC收发器，导致不必要的能量消耗。0019 在发射时下，所述全集成的5.8GHz小数闭环锁相环PLL产生载波信号，发射数据经过滤波后与5.8GHz的载波信号混频获得5.8Ghz调制信号，由射频放大器PA。

11、发射出去；所述全集成的5.8GHz小数闭环锁相环如图3所示，5.8GHz的VCO通过分频器、鉴相器和电荷泵构成的环路使得发射频率与参考频率相一致，不随温度和工艺偏差变化而变化。并且集成了环路滤波器等电路，不需要外接器件。SDM小数闭环锁相环使系统可以支持多钟时钟频率。0020 为了实现较宽电源电压下仍然能够正常使用，该芯片内部集成了电源管理电路LDO，使得该芯片能够工作在2.2V3.6V的电压范围内。0021 以上所述为本发明针对ETC系统5.8GHz射频收发领域的一个具体实施例子，同时可应用于其他射频收发系统应用上，例如RFID应用等。说明书CN 101964666 ACN 101964667 A 1/2页5图1图2说明书附图CN 101964666 ACN 101964667 A 2/2页6图3说明书附图CN 101964666 A。

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