CN101071469A - 一种射频电子标签阅读器及其使用方法 - Google Patents
一种射频电子标签阅读器及其使用方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101071469A CN101071469A CN 200610078754 CN200610078754A CN101071469A CN 101071469 A CN101071469 A CN 101071469A CN 200610078754 CN200610078754 CN 200610078754 CN 200610078754 A CN200610078754 A CN 200610078754A CN 101071469 A CN101071469 A CN 101071469A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- signal
- radio frequency
- electronic label
- processing circuit
- variable gain
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Abstract
本发明公开了一种射频电子标签阅读器及其使用方法，该阅读器包括锁相环、功率放大器、天线，IQ信号解调器以及信号处理电路，锁相环产生射频载波信号，其与功率放大器连接，功率放大器与IQ信号解调器之间连接有天线，IQ信号解调器连接有信号处理电路，在功率放大器与IQ信号解调器之间连接有可变增益放大器。通过信号处理电路上的反馈来控制可变增益放大器信号的增益，来抵消泄漏信号，从而得到有用的电子标签信号，借之该系统结构可以降低标签阅读器的电路模块的设计指标，并有效提高标签阅读器的灵敏度。
Description
技术领域
本发明涉及一种射频通信及电子标签识别领域，尤指一种射频电子标签阅读器及其使用方法。
背景技术
电子标签阅读器是读取电子标签中保存的数据信息，读取过程中涉及到阅读器发出微波射频信号，经由空间传送到电子标签后，再接收由电子标签反射回的带有电子标签信息的反射回波信号。阅读器通过对回波信号放大、解调、解码、译码等处理实现对电子标签内所存数据的读取功能。
近几年来，射频标签识别技术(RFID)因为其在物流和供应链管理等方面应用的巨大潜力而在国内外备受关注。RFID的编码技术使世界上任何一个物品都有自己的“身份号码”，RFID可以自动读取物品的“身份号码”并对其相关信息进行处理，通过网络而建立起“物品网”，“物品网”的建立对物流和供应链管理是有革命性意义。在物流及供应链管理中，信息的准确性和及时性是最为关键的，RFID的自动识别能力和管理技术对此可以提供充分的保证。RFID使供应链的透明度大大提高，物品能在供应链的任何地方被实时的追踪。对提高生产和流通业的生产力，拓展增值能力有着不可估量的潜力。未来的产品设计，生产，销售，以及人们的生活模式都会被深刻地改变。除了物流和供应链管理的应用，RFID还可以广泛地应用在生产制造和装配，航空行李处理，邮件/快运包裹处理，文档追踪/图书馆管理，动物身份标识，门禁控制/电子门票，道路自动收费等众多领域。
RFID系统简单而言就是由标签，标签阅读器以及应用软件平台构成。标签和标签阅读器是RFID系统的硬件基础。传统的标签阅读器的结构对发射端的信号泄漏问题，采用高分辨率的数模转换器(ADC)来解决。这样的解决方法有两个问题：
一.如果要进一步提高阅读器的灵敏度意味着要更高分辨率的ADC
二.阅读器射频前端设计中对混频器的线性度有非常高的要求。
美国专利(专利号：6,686,830，3rd，Feb，2004)利用三端1/8波长传输线使发射信号和接收信号形成差分信号，差分信号经过包络检波，然后利用差分放大器消除泄漏的发射信号，但是这个方法受包络检波器的阻抗影响较大，而使差分信号不平衡，限制了阅读器的灵敏度的提高。
如图1所示，为传统射频电子标签阅读器示意图，锁相环11’产生所需要的射频载波信号，信号处理电路3’将信号调制到功率放大器12’上，经天线13’向空间传播。信号到达射频电子标签5’，电子标签5’将其所携带的信息通过背散射的方式加载到这个信号上并通过空间返回阅读器。返回的信号经IQ信号解调器21’解调，再经信号处理电路3’，完成阅读器和电子标签的通讯过程。在携带标签信息的信号返回阅读器时，发射信号的一部分能量由于天线阻抗的失配和环行隔离器的隔离度有限而泄漏到阅读器的接收端并和这个携带了标签信息的同频信号叠加。如图2所示，泄漏的发射信号强度远大于返回的信号。这样一个叠加信号进入IQ两路解调器中的混频器，为了避免返回的信号失真，混频器的线性度要求就非常高，表征线性度的输入三阶交调点需要达到10dBm以上，这给混频器的设计带来了很大的难度。如果没有这个泄漏信号，混频器的输入三阶交调点小于0dBm就可以了。经混频器后解调出的标签信息叠加在一个很大泄漏信号形成的低频信号上，这个大信号限制了后级放大器对有用信号的有效放大，否则后级放大器会被饱和掉。
发明内容
本发明的目的是提供一种射频电子标签阅读器及其设计方法，其就是为了解决上述的不足。
为了实现上述目的，本发明的技术解决方案为：一种射频电子标签阅读器，包括射频信号的发射部分、接收部分及信号处理电路，其中发射部分包括锁相环、功率放大器、天线，接收部分包括IQ信号解调器，锁相环产生射频载波信号，其与功率放大器连接，功率放大器与IQ信号解调器之间连接有天线，IQ信号解调器连接有信号处理电路，在射频信号的发射部分与接收部分之间线路上连接有可变增益放大器。
所述的一种射频电子标签阅读器，其中发射部分采用OOK或ASK调制方式。
一种射频电子标签阅读器的使用方法，其包括以下步骤：
(1)信号处理电路中预设一个泄漏信号需要补偿到的水平值；
(2)检测泄漏信号的幅度并和预设值进行比较；
(3)根据比较结果通过DAC(数模转换器)调制可变增益放大器的增益；
(4)重复2-3步骤直到泄漏信号低于预设的水平。
所述的一种射频电子标签阅读器的使用方法，其中上述可变增益调制步长小于0.5dB。
采用上述方案后，本发明通过在电子标签阅读器的发射部分与接收部分连接可变增益放大器，通过信号处理电路的处理结果预设一个值，该值使可变增益放大器的信号幅度与泄漏的发射信号幅度相同，且两信号的相位在180度附近，从而实现用可变增益放大器的信号抵消泄漏的发射信号，使得解调出来的信息最大限度的为电子标签信号，且该方法中电子标签信号与泄漏信号的比值可以很大，所以该补偿方法对电子标签信号有较大的放大空间，从而也提高了阅读器的灵敏度。
附图说明
图1是传统的射频电子标签阅读器示意图；
图2是泄漏的发射信号和电子标签返回信号的叠加；
图3是本发明所述的射频电子标签阅读器的结构示意图；
图4a是本发明阅读器没有信号补偿的输入和输出信号；
图4b是本发明阅读器补偿信号有相位误差的输入和输出信号；
图4c是本发明阅读器所使用的信号补偿方法的输入和输出信号。
具体实施方式
如图3所示，一种射频电子标签阅读器，包括射频信号的发射部分1、接收部分2及信号处理电路3，其中发射部分包括锁相环11、功率放大器12、天线13，接收部分2包括IQ信号解调器21，锁相环11产生射频载波信号，其与功率放大器12连接，功率放大器12与IQ信号解调器21之间连接有天线13，IQ信号解调器21连接有信号处理电路3，在射频信号的发射部分1与接收部分2之间线路上连接有可变增益放大器4。
发射部分1可以采用OOK或ASK调制方式，发射部分1由晶振产生振动将信号送至锁相环11，锁相环11产生所需要的射频载波信号，锁相环11连接带通过滤波器后将信号送至功率放大器12，经基带信号并滤波后，将信号由天线13向空间传播，信号到达射频电子标签5，电子标签5将其所携带的信息通过背散射的方式加载到这个信号上并通过空间返回阅读器，返回的信号经滤波器滤波后进入IQ信号解调器21解调，再经信号处理电路3，完成阅读器和电子标签的通讯过程。
由于在携带电子标签信息的信号返回阅读器时，发射信号的一部分能量由于天线阻抗的失配和环行隔离器的隔离度有限而泄漏到阅读器的接收端并和这个携带了电子标签信息的同频信号叠加，为了解决这个问题，本发明采用所述的可变增益放大器4补偿泄漏过来的发射信号。工作原理如下：
假设返回的信号为Xb(t)＝Absin(ω0t+b+ω1t)；
泄漏的发射信号为Xl(t)＝Alsin(ω0t+l)；
可变增益放大器的信号为Xv＝Avsin(ω0t+v)；
本振信号为XLO＝ALOsin(ω0t)
返回信号的相位b可以看作是一个随机量，因为这个量由电子标签5和阅读器的距离决定。ω1是电子标签返回信号的频率。要实现可变增益放大器的信号和泄漏信号的补偿，要求Av＝Al和v＝l+180°。信号处理电路根据信号的处理结果来调整可变增益放大器的增益而实现Av＝Al；但是由于泄漏的发射信号的相位并不能精确给出，精确实现补偿的第二个条件比较困难，但是可以实现这两个信号的相差在180o附近。我们重新假设可变增益放大器的信号为
Xv＝-Avsin(ω0t+v′)；所有叠加的信号进入混频器和本振信号混频，混频结果为：
Xh(t)＝ALOAbsin(ω1t+b)+ALoAlsin(l)-ALOAvsin(v′)
上述公式的第一项是所需要解调的信号，第二相是泄漏的本底，第三相是可变增益信号产生的。可以看到如果可变增益放大器的信号幅度选择为
这样就可以弥补满足相位条件的困难。
该射频电子标签阅读器的具体使用方法，包括以下步骤：
(1)先在信号处理电路中预设一个泄漏信号需要补偿到的水平值；
(2)检测泄漏信号的幅度并和预设值进行比较；
(3)根据比较结果通过DAC(数模转换器)调制可变增益放大器的增益，
其中可变增益调制步长小于0.5dB。；
(4)重复2-3步骤直到泄漏信号低于预设的水平。
如图4a、图4b、图4c所示分别为没有加补偿信号、加部分补偿信号以及按本发明加补偿信号的输入输出信号图，本发明通过在电子标签阅读器的发射部分1与接收部分2连接可变增益放大器4，通过信号处理电路3的处理结果预设一个值，该值使可变增益放大器4的信号幅度与泄漏的发射信号幅度相同，且两信号的相位在180度附近，从而实现用可变增益放大器的信号消减泄漏的发射信号，使得解调出来的信息最大限度的为电子标签信号，从上述图中可以看出用该方法的电子标签信号与泄漏信号的比值可以很大，所以该补偿方法对对标签信号有较大的放大空间，从而也提高了阅读器的灵敏度。
Claims (4)
1.一种射频电子标签阅读器，包括射频信号的发射部分、接收部分及信号处理电路，其中发射部分包括锁相环、功率放大器、天线，接收部分包括IQ信号解调器，锁相环产生射频载波信号，其与功率放大器连接，功率放大器与IQ信号解调器之间连接有天线，IQ信号解调器连接有信号处理电路，其特征在于：在射频信号的发射部分与接收部分之间线路上连接有可变增益放大器。
2、如权利要求1所述的一种射频电子标签阅读器，其特征在于：所述的发射部分采用OOK或ASK调制方式。
3、一种射频电子标签阅读器的使用方法，其特征在于：其包括以下步骤：
(1)在信号处理电路中预设一个泄漏信号需要补偿到的水平值；
(2)检测泄漏信号的幅度并和预设值进行比较；
(3)根据比较结果通过DAC(数模转换器)调制可变增益放大器的增益；
(4)重复2-3步骤直到泄漏信号低于预设的水平。
4、如权利要求4所述的一种射频电子标签阅读器的使用方法，其特征在于：上述可变增益调制步长小于0.5dB。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 200610078754 CN101071469A (zh) | 2006-05-11 | 2006-05-11 | 一种射频电子标签阅读器及其使用方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 200610078754 CN101071469A (zh) | 2006-05-11 | 2006-05-11 | 一种射频电子标签阅读器及其使用方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101071469A true CN101071469A (zh) | 2007-11-14 |
Family
ID=38898685
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 200610078754 Pending CN101071469A (zh) | 2006-05-11 | 2006-05-11 | 一种射频电子标签阅读器及其使用方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101071469A (zh) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101951241A (zh) * | 2010-09-15 | 2011-01-19 | 中兴通讯股份有限公司 | 实现射频泄漏对消的装置及方法和射频识别阅读器 |
| CN102013028A (zh) * | 2010-12-16 | 2011-04-13 | 上海龙晶微电子有限公司 | 超高频电子标签读写器 |
| CN102880845A (zh) * | 2012-09-03 | 2013-01-16 | 肖蕾 | 一种用于检测rfid标签的射频模组及其控制方法 |
| CN109540336A (zh) * | 2018-11-26 | 2019-03-29 | 中铁十局集团有限公司 | 大体积混凝土内部温度测量系统及方法 |
| CN109558759A (zh) * | 2018-11-20 | 2019-04-02 | 电子科技大学 | 一种用于非接触式智能卡电磁攻击的模拟信号调理电路 |
| CN111401087A (zh) * | 2019-01-03 | 2020-07-10 | 华大半导体有限公司 | 一种射频识别阅读器及其方法 |
| CN111988066A (zh) * | 2020-09-11 | 2020-11-24 | 南京陆加壹智能科技有限公司 | 一种uhf rfid分立元件读写模块 |
-
2006
- 2006-05-11 CN CN 200610078754 patent/CN101071469A/zh active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101951241A (zh) * | 2010-09-15 | 2011-01-19 | 中兴通讯股份有限公司 | 实现射频泄漏对消的装置及方法和射频识别阅读器 |
| WO2012034335A1 (zh) * | 2010-09-15 | 2012-03-22 | 中兴通讯股份有限公司 | 实现射频泄漏对消的装置及方法和射频识别阅读器 |
| CN101951241B (zh) * | 2010-09-15 | 2014-04-09 | 中兴通讯股份有限公司 | 实现射频泄漏对消的装置及方法和射频识别阅读器 |
| CN102013028A (zh) * | 2010-12-16 | 2011-04-13 | 上海龙晶微电子有限公司 | 超高频电子标签读写器 |
| CN102013028B (zh) * | 2010-12-16 | 2013-01-02 | 上海龙晶微电子有限公司 | 超高频电子标签读写器 |
| CN102880845A (zh) * | 2012-09-03 | 2013-01-16 | 肖蕾 | 一种用于检测rfid标签的射频模组及其控制方法 |
| CN102880845B (zh) * | 2012-09-03 | 2015-07-22 | 杭州昂润科技有限公司 | 一种用于检测rfid标签的射频模组及其控制方法 |
| CN109558759A (zh) * | 2018-11-20 | 2019-04-02 | 电子科技大学 | 一种用于非接触式智能卡电磁攻击的模拟信号调理电路 |
| CN109558759B (zh) * | 2018-11-20 | 2021-05-14 | 电子科技大学 | 一种用于非接触式智能卡电磁攻击的模拟信号调理电路 |
| CN109540336A (zh) * | 2018-11-26 | 2019-03-29 | 中铁十局集团有限公司 | 大体积混凝土内部温度测量系统及方法 |
| CN111401087A (zh) * | 2019-01-03 | 2020-07-10 | 华大半导体有限公司 | 一种射频识别阅读器及其方法 |
| CN111988066A (zh) * | 2020-09-11 | 2020-11-24 | 南京陆加壹智能科技有限公司 | 一种uhf rfid分立元件读写模块 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101246540B (zh) | 超高频rfid标签阅读器的补偿方法、阅读器及其射频前端 | |
| CN101071469A (zh) | 一种射频电子标签阅读器及其使用方法 | |
| Molnar et al. | An ultra-low power 900 MHz RF transceiver for wireless sensor networks | |
| CN103218644B (zh) | 一种载波相消的超高频电子标签读写器 | |
| CN100471038C (zh) | 变压器耦合正交调谐振荡器 | |
| CN105139047A (zh) | 变极化的无芯片rfid系统 | |
| CN206147647U (zh) | 应用于远距离uhf rfid读写器的回波抵消系统 | |
| JP2003526990A (ja) | トランスポンダおよびトランスポンダシステム | |
| CN111342855B (zh) | 一种用于远距离反向散射通信系统的低功耗接收机 | |
| AU2005227368A1 (en) | Transponder, including transponder system | |
| Kankuppe et al. | A wideband 62-mW 60-GHz FMCW radar in 28-nm CMOS | |
| US6895226B1 (en) | Multimode transceiver circuit | |
| CN103608827A (zh) | 用于激活的发射的无接触通信的方法、电路及设备 | |
| US11424772B2 (en) | Receiver architectures with parametric circuits | |
| CN103295036A (zh) | 一种锁相载波相消的超高频电子标签读写器及其相消方法 | |
| US9207297B2 (en) | System and method for a mode balanced parametric amplifier | |
| CN102725651A (zh) | 检测器系统 | |
| CN107064900A (zh) | 一种连续波穿墙雷达瞬变直耦波无控型对消器 | |
| CN106877899A (zh) | 一种rfid读写器载波泄露消除系统 | |
| CN101159024A (zh) | 半导体集成电路装置以及接收装置 | |
| CN100454328C (zh) | 中频射频识别卡的远距离读卡头 | |
| US7978073B2 (en) | Transmitter and a method for transmitting data | |
| CN206115449U (zh) | 射频识别前向链路 | |
| CN108055057A (zh) | 一种双波段主被动复合tr组件 | |
| CN114244388A (zh) | 一种基于双频无线供电的反射通信电路和方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C57 | Notification of unclear or unknown address | ||
| DD01 | Delivery of document by public notice |
Addressee: Tian Guangzhi Document name: Notification of Publication of the Application for Invention |
|
| C57 | Notification of unclear or unknown address | ||
| DD01 | Delivery of document by public notice |
Addressee: Tian Guangzhi Document name: Notification that Application Deemed to be Withdrawn |
|
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20071114 |