專利名稱：低頻激活式被動有源射頻識別裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及有源射頻識別(RFID)裝置，特別是一種低頻激活式半主動有源射頻識別(RFID)裝置。
背景技術(shù)：
射頻識別(RFID)裝置包括(RFID)讀寫器和(RFID)電子標(biāo)簽兩部分，根據(jù)電子標(biāo)簽工作方式的不同可分為被動式，半主動，主動式三類射頻識別(RFID)裝置。被動式標(biāo)簽沒有內(nèi)部供電電源。其內(nèi)部集成電路通過接收到的電磁波進(jìn)行驅(qū)動，這些電磁波是由RFID讀寫器發(fā)出的。當(dāng)標(biāo)簽接收到足夠強度的訊號時，可以向讀寫器發(fā)出數(shù)據(jù)，包括ID號(全球唯一標(biāo)示ID)，被動式標(biāo)簽具有價格低廉，體積小巧，無需電源等優(yōu) 點。但由于本身需要讀寫器通過射頻信號給予能量工作，所以在遠(yuǎn)距離上工作容易受干擾，不適宜在遠(yuǎn)距離和復(fù)雜電磁環(huán)境下工作。主動式標(biāo)簽本身具有內(nèi)部電源，用以供應(yīng)內(nèi)部IC所需電源以產(chǎn)生對外的訊號，主動式標(biāo)簽一般采用定時方式主動向讀寫器發(fā)送訊號。一般來說，主動式標(biāo)簽擁有較長的讀寫距離和較大的存儲容量并且具有較強的抗干擾能力。主動式標(biāo)簽一般采用超高頻或者微波進(jìn)行通訊，由于射頻信號具有繞射和反射等性質(zhì)很難將標(biāo)簽的讀取區(qū)域控制在較為精確的范圍內(nèi)。半主動式標(biāo)簽也具有內(nèi)部電源，平時工作在休眠狀態(tài)，當(dāng)接收到外界的激活信號后，標(biāo)簽進(jìn)入工作狀態(tài)將包括ID號以及其他信息以超高頻或者微波傳遞給讀寫器。當(dāng)標(biāo)簽離開激活區(qū)域后再次進(jìn)入休眠狀態(tài)，降低功耗延長標(biāo)簽使用壽命。采用線圈的方式發(fā)射低頻激活信號，激活信號的強度隨距離增加呈非線性衰減，低頻信號同時具有較強的穿透能力，受到空間電磁干擾的影響相對較小，并且低頻波能繞射和穿過很多材質(zhì)，譬如木頭、水、鋁、人體等特點，所以采用低頻激活方式的半主動RFID標(biāo)簽具有抗干擾能力強、通訊距離遠(yuǎn)、讀寫區(qū)域可精確控制等優(yōu)勢。

實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種對遠(yuǎn)距離目標(biāo)如人員、物資和車輛等在精確范圍內(nèi)可自動識別的低頻激活式半主動射頻識別裝置。為解決上述技術(shù)問題，本實用新型是按如下方式實現(xiàn)的一種低頻激活式被動有源射頻識別裝置，包括讀寫器和電子標(biāo)簽；所述讀寫器包括讀寫器控制模塊、讀寫器激活信號發(fā)生模塊、讀寫器通訊接收模塊和讀寫器電源模塊；所述讀寫器電源模塊分別與所述讀寫器控制模塊、所述讀寫器激活信號發(fā)生模塊和所述讀寫器通訊接收模塊電連接；所述讀寫器控制模塊通過I/O并行口與所述讀寫器的激活信號發(fā)生模塊連接，還通過SPI接口與所述讀寫器的通訊接收模塊連接；所述電子標(biāo)簽包括電子標(biāo)簽的控制模塊、電子標(biāo)簽激活信號檢測模塊、電子標(biāo)簽通訊發(fā)射模塊和電子標(biāo)簽電源模塊；所述電子標(biāo)簽電源模塊分別與所述電子標(biāo)簽控制模塊、所述電子標(biāo)簽激活信號檢測模塊和所述電子標(biāo)簽通訊發(fā)射模塊電連接；所述電子標(biāo)簽的控制模塊通過I/o并行口與所述電子標(biāo)簽激活信號檢測模塊連接，還通過SPI接口與所述電子標(biāo)簽通訊發(fā)射模塊連接。本實用新型的積極效果是低頻激活式半主動射頻識別裝置，利用低頻激活信號強度在一定區(qū)域內(nèi)精確可調(diào)，低頻信號受到空間電磁干擾的影響相對較小，并且低頻波能繞射和穿過很多材質(zhì)，譬如木頭、水、鋁、人體等特點，可實現(xiàn)對電子標(biāo)簽識別范圍的精確控制。采用超高頻或微波在較長的距離上以較高的數(shù)據(jù)速率將電子標(biāo)簽內(nèi)部存儲數(shù)據(jù)(包括ID號)發(fā)送回讀寫器，提高了通訊效率，降低了功耗。本實用新型特別適用于在人員和物資的出入口管理，室內(nèi)外精確定位等，具有很好的推廣使用價值。

圖I是本實用新型讀寫器與電子標(biāo)簽的通訊原理圖
圖2是本實用新型讀寫器的結(jié)構(gòu)框圖圖3是本實用新型電子標(biāo)簽的結(jié)構(gòu)框圖
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。如圖I所示，本實用新型所述的低頻激活式被動有源射頻識別裝置包括讀寫器和電子標(biāo)簽。當(dāng)電子標(biāo)簽進(jìn)入工作區(qū)域后被激活信號喚醒，標(biāo)簽進(jìn)入工作狀態(tài)后將包括ID號以及其他信息以2. 4G射頻信號傳回給讀寫器，讀寫器再將接收到標(biāo)簽信息傳送給控制電腦。如圖2所示，本實用新型所述低頻激活式被動有源射頻識別(RFID)裝置的讀寫器包括讀寫器控制模塊(I)、讀寫器激活信號發(fā)生模塊(2)、讀寫器通訊接收模塊(3)和讀寫器電源模塊(4)。讀寫器電源模塊(4)分別與讀寫器控制模塊(I)、讀寫器激活信號發(fā)生模塊(2)和讀寫器通訊接收模塊(3)電連接，用于給讀寫器控制模塊(I)和讀寫器的通訊接收模塊(3)提供3. 3V的工作電源，給讀寫器的激活信號發(fā)生模塊(2)提供12V工作電壓。讀寫器控制模塊(I)是讀寫器的激活信號發(fā)生模塊(2)和讀寫器的通訊接收模塊(3)的控制核心，通過I/O并行口與讀寫器的激活信號發(fā)生模塊(2)連接，通過SPI接口與讀寫器的通訊接收模塊(3)連接。讀寫器控制模塊⑴，由MCU電路、復(fù)位電路等電路組成。MCU選用高性能32位精簡指令A(yù)RM處理器，ATMEL公司的AT91SAM7S64處理器。復(fù)位芯片采用帶有I2C總線存儲器的CAT1021芯片，保證可靠復(fù)位的同時可以存儲部分產(chǎn)品參數(shù)。讀寫器的激活信號發(fā)生模塊(2)，發(fā)射天線、激活信號驅(qū)動電路和天線調(diào)諧電路等組成。發(fā)射天線采用單芯多股銅導(dǎo)線繞制而成，激活信號驅(qū)動由IR公司的IR2110驅(qū)動芯片組成，驅(qū)動電路電壓由NI公司的LM2576-ADJ芯片控制，進(jìn)而調(diào)整激活信號強度。天線調(diào)諧電路由多個耐壓電容組成。IR2110發(fā)射125K方波調(diào)制信號，驅(qū)動發(fā)射線圈和調(diào)諧電容形成LC串聯(lián)諧振電路，進(jìn)而向空間發(fā)射激活信號。讀寫器的通訊接收模塊(3)，由接收天線，信號解調(diào)和放大電路等組成。信號解調(diào)和放大電路有Nordic公司的2. 4G通訊芯片nRF2401組成，接收天線選用2. 4G定向或全向天線。[0018]讀寫器的電源模塊(4)，輸入電源為DC12V，經(jīng)過防護(hù)，穩(wěn)壓和變換電路后產(chǎn)生
3.3V。12V供給讀寫器的激活信號發(fā)生模塊(2)，3. 3V供給讀寫器控制模塊(I)和讀寫器的通訊接收模塊(3)。其中防護(hù)電路分別由TVS管、自恢復(fù)保險絲、肖特基二極管、無極性電容、電解電容等元器件組成。如圖3所示，實用新型所述低頻激活式半主動有源射頻識別(RFID)裝置的電子標(biāo)簽包括電子標(biāo)簽的控制模塊(5)、電子標(biāo)簽激活信號檢測模塊(6)、電子標(biāo)簽通訊發(fā)射模塊(7)和電子標(biāo)簽電源模塊(8)。電子標(biāo)簽電源模塊(8)分別與電子標(biāo)簽控制模塊(5)、電子標(biāo)簽激活信號檢測模塊(6)和電子標(biāo)簽通訊發(fā)射模塊(7)電連接，負(fù)責(zé)提供3. 3V的工作電源。電子標(biāo)簽的控制模塊(5)是電子標(biāo)簽激活信號檢測模塊(6)和電子標(biāo)簽通訊發(fā)射模塊(7)的控制核心，通過I/O并行口與電子標(biāo)簽激活信號檢測模塊(6)連接，通過SPI接口與電子標(biāo)簽通訊發(fā)射模塊(7)連接。電子標(biāo)簽的控制模塊(5)，由MCU及外圍電路組成。MCU采用ST公司的STM8L101低功耗支持休眠模式的8位高性能單片機(jī)。電子標(biāo)簽激活信號檢測模塊(6)，采用奧地利微電子公司的AS3931低頻前端芯片，對低頻激活信號進(jìn)行檢測和放大。低頻天線采用鐵氧體繞線天線。電子標(biāo)簽通訊發(fā)射模塊(7)，由發(fā)射天線，信號調(diào)制和放大電路等組成。信號調(diào)制和放大電路有Nordic公司的2. 4G通訊芯片nRF2402組成,發(fā)射天線采用微帶天線。電子標(biāo)簽電源模塊(8)，輸入電源由電池提供3. 3V，供給電子標(biāo)簽的控制模塊
(5)、電子標(biāo)簽激活信號檢測模塊(6)和電子標(biāo)簽通訊發(fā)射模塊(7)。低頻激活式半主動射頻識別裝置，利用低頻激活信號強度在一定區(qū)域內(nèi)精確可調(diào)，低頻信號受到空間電磁干擾的影響相對較小，并且低頻波能繞射和穿過很多材質(zhì)，譬如 木頭、水、鋁、人體等特點，可實現(xiàn)對電子標(biāo)簽識別范圍的精確控制。采用超高頻或微波在較長的距離上以較高的數(shù)據(jù)速率將電子標(biāo)簽內(nèi)部存儲數(shù)據(jù)(包括ID號)發(fā)送回讀寫器，提高了通訊效率，降低了功耗。本實用新型特別適用于在人員和物資的出入口管理，室內(nèi)外精確定位等，具有很好的推廣使用價值。
權(quán)利要求1.一種低頻激活式被動有源射頻識別裝置，其特征在于，包括讀寫器和電子標(biāo)簽；所述讀寫器包括讀寫器控制模塊、讀寫器激活信號發(fā)生模塊、讀寫器通訊接收模塊和讀寫器電源模塊；所述讀寫器電源模塊分別與所述讀寫器控制模塊、所述讀寫器激活信號發(fā)生模塊和所述讀寫器通訊接收模塊電連接；所述讀寫器控制模塊通過I/o并行ロ與所述讀寫器的激活信號發(fā)生模塊連接，還通過SPI接ロ與所述讀寫器的通訊接收模塊連接；所述電子標(biāo)簽包括電子標(biāo)簽的控制模塊、電子標(biāo)簽激活信號檢測模塊、電子標(biāo)簽通訊發(fā)射模塊和電子標(biāo)簽電源模塊；所述電子標(biāo)簽電源模塊分別與所述電子標(biāo)簽控制模塊、所述電子標(biāo)簽激活信號檢測模塊和所述電子標(biāo)簽通訊發(fā)射模塊電連接；所述電子標(biāo)簽的控制模塊通過I/o并行ロ與所述電子標(biāo)簽激活信號檢測模塊連接，還通過SPI接ロ與所述電子標(biāo)簽通訊發(fā)射模塊連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的低頻激活式被動有源射頻識別裝置，其特征在于，所述讀寫器的激活信號發(fā)生模塊由發(fā)射天線、激活信號驅(qū)動模塊和天線調(diào)諧模塊組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的低頻激活式被動有源射頻識別裝置，其特征在于，所述電子標(biāo)簽電源模塊輸入電流為3. 3V。
專利摘要一種低頻激活式被動有源射頻識別裝置，包括讀寫器和電子標(biāo)簽；所述讀寫器包括讀寫器控制模塊、讀寫器激活信號發(fā)生模塊、讀寫器通訊接收模塊和讀寫器電源模塊；所述電子標(biāo)簽包括電子標(biāo)簽的控制模塊、電子標(biāo)簽激活信號檢測模塊、電子標(biāo)簽通訊發(fā)射模塊和電子標(biāo)簽電源模塊。本實用新型利用低頻激活信號強度在一定區(qū)域內(nèi)精確可調(diào)，低頻信號受到空間電磁干擾的影響相對較小，并且低頻波能繞射和穿過很多材質(zhì)，譬如木頭、水、鋁、人體等特點，可實現(xiàn)對電子標(biāo)簽識別范圍的精確控制。
文檔編號G06K17/00GK202373001SQ20112047320
公開日2012年8月8日 申請日期2011年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月24日
發(fā)明者馮濤, 林暉, 江城 申請人:中船重工(武漢)凌久信息技術(shù)有限公司