一種rfid標(biāo)簽讀寫器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及RFID【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地說是一種能夠?qū)崿F(xiàn)對密集的重疊的標(biāo)簽自適應(yīng)檢測的RFID標(biāo)簽讀寫器，其特征在于所述讀寫電路包括主控模塊、載波調(diào)節(jié)及信號發(fā)生模塊、調(diào)制電路、射頻放大電路、濾波電路、阻抗匹配電路、解調(diào)接收電路、射頻參數(shù)反饋檢測電路以及通訊接口電路，其中通訊接口電路與主控模塊相連接，調(diào)制電路、載波頻率調(diào)節(jié)及信號發(fā)生電路的控制端與主控模塊相連接，射頻參數(shù)反饋檢測電路以及解調(diào)接收電路的輸出端分別與主控模塊相連接，載波頻率調(diào)節(jié)及信號發(fā)生電路的輸出端與調(diào)制電路相連接，調(diào)制電路的輸出端與射頻放大電路相連接，本發(fā)明通過在對射頻標(biāo)簽讀寫之前先進行自適應(yīng)檢測和調(diào)整，能夠有效提高對密集放置的大量射頻標(biāo)簽的讀寫效率、準(zhǔn)確率。
【專利說明】—種RFID標(biāo)簽讀寫器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及RFID【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地說是一種能夠?qū)崿F(xiàn)對密集的重疊的標(biāo)簽自適應(yīng)檢測的RFID標(biāo)簽讀寫器。
【背景技術(shù)】
[0002]眾所周知，RFID系統(tǒng)主要包括上位機、讀寫器、射頻信號傳輸線、射頻信號發(fā)射接收天線及電子標(biāo)簽等部分，其中，讀寫器是整個RFID系統(tǒng)中最重要的部分。讀寫器基本的功能是提供與標(biāo)簽進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐緩揭约跋驑?biāo)簽提供能量；另外，同時讀寫器還提供復(fù)雜的信號處理、控制與通信等功能。因此，讀寫器的性能直接決定整個RFID系統(tǒng)的性能。
[0003]隨著RFID技術(shù)的廣泛應(yīng)用，其所涉及的領(lǐng)域亦越來越廣泛，射頻電子標(biāo)簽的規(guī)模集中應(yīng)用已成為大勢所趨。然而，在現(xiàn)有技術(shù)中存在讀寫器對大量重疊電子標(biāo)簽檢測效果較差的問題，特別是高密集、高重疊率的電子標(biāo)簽應(yīng)用群，如圖書、檔案、生產(chǎn)線、防偽溯源、博彩等應(yīng)用領(lǐng)域。
[0004]出現(xiàn)這種現(xiàn)象的主要原因是當(dāng)電子標(biāo)簽間距較近、重疊面積較大時，電子標(biāo)簽的天線線圈之間相互感應(yīng)影響，導(dǎo)致標(biāo)簽諧振頻率、品質(zhì)因數(shù)、帶寬等性能參數(shù)發(fā)生變化，在這種情形下電子標(biāo)簽讀寫器對標(biāo)簽進行檢測的難度就會加大，主要表現(xiàn)在讀寫器射頻有效輻射范圍減小、標(biāo)簽檢測不完全、檢測標(biāo)簽時間加長，嚴(yán)重影響讀寫器的識別效率及應(yīng)用過程的交互感。針對上述問題，現(xiàn)有技術(shù)常采用的方式是增大射頻信號發(fā)射功率，但單純增大射頻信號發(fā)射功率并不能根本性解決電子標(biāo)簽讀取的問題，同時這樣也會降低設(shè)備能量使用效率、增加電子標(biāo)簽讀寫器的設(shè)計難度。
[0005]因此，如何設(shè)計一種高性能電子標(biāo)簽讀寫器，實現(xiàn)標(biāo)簽密集重疊讀取，已成為限制RFID應(yīng)用領(lǐng)域的瓶頸，也是業(yè)界亟待解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點和不足，提出一種能夠?qū)崿F(xiàn)對密集的重疊的標(biāo)簽自適應(yīng)檢測的RFID標(biāo)簽讀寫器。
[0007]本發(fā)明可以通過以下措施達到:
一種RFID標(biāo)簽讀寫器，設(shè)有讀寫電路以及與讀寫電路相連接的射頻天線，其特征在于所述讀寫電路包括主控模塊、載波調(diào)節(jié)及信號發(fā)生模塊、調(diào)制電路、射頻放大電路、濾波電路、阻抗匹配電路、解調(diào)接收電路、射頻參數(shù)反饋檢測電路以及通訊接口電路，其中通訊接口電路與主控模塊相連接，調(diào)制電路、載波頻率調(diào)節(jié)及信號發(fā)生電路的控制端與主控模塊相連接，射頻參數(shù)反饋檢測電路以及解調(diào)接收電路的輸出端分別與主控模塊相連接，載波頻率調(diào)節(jié)及信號發(fā)生電路的輸出端與調(diào)制電路相連接，調(diào)制電路的輸出端與射頻放大電路相連接，射頻放大電路的輸出端與濾波電路相連接，濾波電路的輸出端與阻抗匹配電路相連接，阻抗匹配電路的輸出端與射頻天線相連接，射頻天線接收的標(biāo)簽耦合檢測信息分別送入射頻參數(shù)反饋檢測電路、解調(diào)接收電路的輸入端。[0008]本發(fā)明中主控模塊作為讀寫器核心控制部分，其主要完成整個讀寫系統(tǒng)中各模塊的控制，標(biāo)簽檢測后信息的處理及與上位機的數(shù)據(jù)交互，主控模塊的MCU作為讀寫器系統(tǒng)工作的協(xié)調(diào)部分，是各電路模塊信息、數(shù)據(jù)交互中心，載波頻率調(diào)節(jié)及信號發(fā)生電路，在主控模塊協(xié)調(diào)控制下，輸出不同頻率的信號并作為信號源輸出，為調(diào)制電路提供載波信號；調(diào)制電路，對載波信號源發(fā)出的載波信號進行調(diào)制，按主控模塊的命令(對標(biāo)簽的讀寫命令)加載至載波信號，作為原始信號傳輸至射頻信號后級處理電路；射頻放大電路，對調(diào)制后的射頻載波信號進行功率放大，以保證實際應(yīng)用需求，通過放大電路處理后射頻信號具備高功率發(fā)射的基本條件；濾波電路和阻抗匹配電路，對已放大的射頻信號進行阻抗變換及濾波，完成載波信號波形整理、品質(zhì)因數(shù)確立、輸出阻抗匹配等參數(shù)設(shè)置；解調(diào)接收電路，對返回射頻信號執(zhí)行檢波、濾波、中頻放大、混頻、A/D轉(zhuǎn)換等操作，將射頻信號中標(biāo)簽返回的標(biāo)簽信息等數(shù)據(jù)，由射頻信號中解出并送至主控模塊，為主控模塊提供與上位機交互的標(biāo)簽數(shù)據(jù)；射頻參數(shù)反饋檢測電路，作為射頻信號參數(shù)的檢測電路，可完成對射頻信號發(fā)射電壓、射頻信號的反射系數(shù)、電壓駐波比等射頻信號參數(shù)檢測，該電路通過射頻信號的采集、衰減、濾波、A/D轉(zhuǎn)換等操作，將射頻信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字二值信號傳送至主控模塊，為主控模塊提供參考數(shù)據(jù)；通訊接口電路，主要作用是連接讀寫器與上位機，該部分電路為讀寫器與上位機數(shù)據(jù)的交互提供最基礎(chǔ)的物理鏈路，通過電平、協(xié)議、數(shù)據(jù)格式等參數(shù)的轉(zhuǎn)換，為讀寫器與上位機提供一條穩(wěn)定、可靠的數(shù)據(jù)交互橋梁。
[0009]本發(fā)明使用時，系統(tǒng)上電，主控模塊執(zhí)行初始化操作；然后執(zhí)行標(biāo)簽頻率自適應(yīng)操作，包括:讀寫器先進行電子標(biāo)簽頻率檢測；判斷所檢測到標(biāo)簽頻率是否與現(xiàn)有載波頻率相符；若相符則結(jié)束頻率自適應(yīng)調(diào)整，若不相符調(diào)整載波頻率及后級射頻信號處理電路，繼續(xù)判斷標(biāo)簽頻率與載波頻率的關(guān)系；直至檢測標(biāo)簽頻率與載波頻率相符，表示標(biāo)簽頻率自適應(yīng)操作結(jié)束；讀寫器執(zhí)行標(biāo)簽相關(guān)讀寫操作。
[0010]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點:(1)載波頻率自適應(yīng):可適用于不同重疊標(biāo)簽檢測，應(yīng)用范圍廣、適應(yīng)性強；(2)射頻發(fā)射、接收各模塊電路參數(shù)可調(diào):可靈活處理及調(diào)整，適用于不同應(yīng)用模型及應(yīng)用要求；(3)標(biāo)簽檢測性能高:讀寫器自適應(yīng)調(diào)節(jié)處理機制，能最佳與使用環(huán)境匹配，提高標(biāo)簽檢測性能；(4)穩(wěn)定性及準(zhǔn)確性高:系統(tǒng)各模塊電路多采用數(shù)字電路，穩(wěn)定性及準(zhǔn)確性高、控制簡單。
[0011]【專利附圖】

【附圖說明】:
附圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]附圖2是本發(fā)明的工作流程圖。
[0013]附圖3是本發(fā)明中載波頻率調(diào)節(jié)及信號發(fā)射電路的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]附圖標(biāo)記:主控模塊1、載波調(diào)節(jié)及信號發(fā)生模塊2、調(diào)制電路3、射頻放大電路4、濾波電路5、阻抗匹配電路6、解調(diào)接收電路7、射頻參數(shù)反饋檢測電路8、通訊接口電路9、射頻天線10、
【具體實施方式】:
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的說明。
[0015]如附圖1所示，本發(fā)明設(shè)有讀寫電路以及與讀寫電路相連接的射頻天線10，其特征在于所述讀寫電路包括主控模塊1、載波調(diào)節(jié)及信號發(fā)生模塊2、調(diào)制電路3、射頻放大電路4、濾波電路5、阻抗匹配電路6、解調(diào)接收電路7、射頻參數(shù)反饋檢測電路8以及通訊接口電路9，其中通訊接口電路9與主控模塊I相連接，調(diào)制電路3、載波頻率調(diào)節(jié)及信號發(fā)生電路2的控制端與主控模塊I相連接，射頻參數(shù)反饋檢測電路8以及解調(diào)接收電路7的輸出端分別與主控模塊I相連接，載波頻率調(diào)節(jié)及信號發(fā)生電路2的輸出端與調(diào)制電路3相連接，調(diào)制電路3的輸出端與射頻放大電路4相連接，射頻放大電路4的輸出端與濾波電路5相連接，濾波電路5的輸出端與阻抗匹配電路6相連接，阻抗匹配電路6的輸出端與射頻天線10相連接，射頻天線10接收的標(biāo)簽耦合檢測信息分別送入射頻參數(shù)反饋檢測電路8、解調(diào)接收電路7的輸入端。
[0016]如附圖2所示，本發(fā)明工作時當(dāng)主控模塊I下發(fā)頻率檢測命令后，通過載波頻率調(diào)節(jié)及信號發(fā)射電路2發(fā)射不同頻率載波信號，射頻參數(shù)反饋檢測電路8分別得到不同頻率下各射頻參數(shù)的反饋值，并將射頻電路參數(shù)送至主控模塊1，通過分析判斷得出標(biāo)簽頻率；
如附圖3所示，載波頻率調(diào)節(jié)及信號發(fā)射電路2采用數(shù)字頻率合成芯片，上述集成芯片通過外部控制引腳，控制該芯片輸出不同頻率信號，該信號作為載波信號為調(diào)制電路信號源，標(biāo)簽頻率檢測過程采用頻帶掃描模式工作，即通過在某一特定頻帶選擇不同頻率作為載波信號輸出，通過不同頻率發(fā)射后射頻信號反饋檢測電路的信號參數(shù)檢測得到對應(yīng)參數(shù)進行對比分析，由于待檢測的電子標(biāo)簽的天線為一閉合線圈，射頻天線10也是一個線圈，電子標(biāo)簽在所處環(huán)境下接收到不同頻率信號的感抗參數(shù)不同，由線圈之間的互感耦合原理可知，天線線圈在電子標(biāo)簽不同感抗參數(shù)下所表現(xiàn)的互感參數(shù)及反射系數(shù)不同，當(dāng)電子標(biāo)簽在接收到其所在環(huán)境諧振頻率時感抗參數(shù)最大，此時天線互感參數(shù)最大、反射系數(shù)最小，進而可知標(biāo)簽此時所處環(huán)境的諧振頻率。
[0017]如上所述，若某時刻數(shù)字頻率合成芯片被控制輸出為某頻率信號，后級發(fā)射及接收相關(guān)波形做相應(yīng)調(diào)整。射頻放大電路中輸出級LC諧振頻率調(diào)整為13.56MHz ;射頻信號匹配及濾波電路將該頻率下的輸出阻抗調(diào)整為50歐姆，匹配濾波網(wǎng)絡(luò)的反射系數(shù)調(diào)整為I ;接收電路中選頻網(wǎng)絡(luò)的諧振頻率調(diào)整為13.56MHz，解調(diào)、中頻放大、濾波等部分的電路參數(shù)也調(diào)整為對應(yīng)頻率下的較佳值，所述需在頻率下調(diào)整的電路器件參數(shù)均采用數(shù)字可調(diào)器件實現(xiàn)。
[0018]射頻參數(shù)反饋檢測電路，`針對不同參數(shù)選擇不同信號采集點，后對信號進行處理得到所需參數(shù)值。射頻信號發(fā)射電壓檢測，通過取射頻信號發(fā)射電壓處的電壓值，經(jīng)過信號檢波處理送至信號放大器，后經(jīng)采樣送至主控芯片得到射頻發(fā)射電壓數(shù)值；射頻信號反射系數(shù)0- )表示被反射信號占總傳輸信號的比例，當(dāng)反射信號存在時(即射頻信號不完全傳輸)信號會形成駐波，此時信號正峰值將會在一定范圍內(nèi)變化，若信號正峰值的最大值為
Vnrax，最小值為Vnlin ,則反射系數(shù)可表示為:

Y
廠=醒

V



￥ max W1Sirt
通過電壓檢測得到信號正峰值的極大值、極小值，通過主控模塊計算得到射頻信號反射系數(shù)；電壓駐波比(可用VSWR表示)，如上述由于射頻信號存在駐波，則電壓駐波比VSWR
與正峰值的極大值及極小值^!!!的數(shù)學(xué)關(guān)系式為:
【權(quán)利要求】
1.一種RFID標(biāo)簽讀寫器，設(shè)有讀寫電路以及與讀寫電路相連接的射頻天線，其特征在于所述讀寫電路包括主控模塊、載波調(diào)節(jié)及信號發(fā)生模塊、調(diào)制電路、射頻放大電路、濾波電路、阻抗匹配電路、解調(diào)接收電路、射頻參數(shù)反饋檢測電路以及通訊接口電路，其中通訊接口電路與主控模塊相連接，調(diào)制電路、載波頻率調(diào)節(jié)及信號發(fā)生電路的控制端與主控模塊相連接，射頻參數(shù)反饋檢測電路以及解調(diào)接收電路的輸出端分別與主控模塊相連接，載波頻率調(diào)節(jié)及信號發(fā)生電路的輸出端與調(diào)制電路相連接，調(diào)制電路的輸出端與射頻放大電路相連接，射頻放大電路的輸出端與濾波電路相連接，濾波電路的輸出端與阻抗匹配電路相連接，阻抗匹配電路的輸出端與射頻天線相連接，射頻天線接收的標(biāo)簽耦合檢測信息分別送入射頻參數(shù)反饋檢測電路、解調(diào)接收電路的輸入端。
【文檔編號】G06K17/00GK103699918SQ201310740423
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月30日
【發(fā)明者】楊傳祥, 孫杰林, 李顯科, 劉成永, 任永濤, 朱慶賢, 高明 申請人:威海北洋電氣集團股份有限公司