CN101388082A - 超高频电子标签识别器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超高频电子标签识别器，可以与工作在超高频(860－960MHz)频段的无源射频识别标签进行远距离无线数据通讯。本发明公开的电子标签识别器结构，由射频接口模块和基带处理模块组成。射频接口模块采用零中频电路结构代替传统的超外差混频电路结构，提高了系统的可靠性。基带处理模块采用了动态可配置的模拟信号处理器(DSASP：Dynamically Reconfigurable Analog Signal Processor)作为识别器的基带信号调制平台，采用了可编程模拟系统芯片(Field Programmable Analog Array，FPAA)作为读写器的基带信号解调平台，简化了电路设计，降低了读写器成本。本发明的电子标签识别器结构简单，性能稳定，可以适应从便携式到基站式各种不同应用场合的需要。
Description
技术领域
本发明涉及一种超高频电子标签识别器，可以与工作在840-960MHz频段的无源RFID(Radio Frequency Identification的缩写，即射频识别)标签进行无线远距离数据通讯。
背景技术
射频识别技术是利用无线射频方式与电子标签进行非接触双向通信，以达到识别目的并交换数据的自动识别技术。
超高频电子标签识别器与RFID标签配合，用于对RFID标签进行读写信息操作。超高频电子标签识别器将待发射的基带信号调制到载波上，发送给RFID标签，然后连续发射无调制的载波用以提供标签持续工作的能量和标签反射调制需要的载波。RFID标签从超高频电子标签识别器的载波中获取能量，根据接收到的读写指令内容，将RFID标签的返回信息反射调制加载到超高频电子标签识别器的连续载波上。超高频电子标签识别器从连续载波中识别出标签的返回信号。
然而，现有的电子标签读写器集成度较低，结构较复杂，成本较高。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种新型的超高频电子标签识别器。
本发明的目的通过如下技术方案实现：
一种超高频电子标签识别器，其特征在于，包括天线、RF接口模块和基带处理模块，所述基带处理模块包括单片机及与单片机连接的相互独立的基带发送模块和基带接收模块，所述RF接口模块包括相互独立的RF发送模块和RF接收模块，RF发送模块与基带发送模块连接，RF接收模块与基带接收模块连接，且RF发送模块和RF接收模块通过环形器连接到读写器的天线上，基带发送模块控制RF发送模块产生射频信号提供给RFID标签，基带接收模块将RF接收模块传送回来的标签信号进行解码。
所述基带发送模块采用动态可配置的模拟信号处理器作为读写器的基带信号调制平台。
所述基带发送模块由AN231E04和AT25040A配合单片机ATmega128L实现。
所述基带接收模块采用现场可编程模拟阵列作为读写器的基带信号解调平台。
所述基带接收模块由AN238K04配合单片机ATmega128L实现，AN238K04芯片由两块AN238E04和一块AN238C04组成。
所述RF发射模块采用直接调制的方式产生RFID系统的本振信号和载波信号。
所述RF发射模块中使用的器件包括：射频调制器LT5568、带通滤波器B4637、放大器MAR-3和MAV11 SM、AGC系统、功率放大器AH312、及环行器芯片HY902-928B，其中，AGC系统由AGC模块AV105-12、AGC模块LTC5505-1、AGC模块LRDC-20-2组成；射频调制器LT5568产生RFID发射信号，经过带通滤波器B4637滤波，然后经过放大器MAR-3和MAV11 SM进行两级放大，再输入AGC系统，发射信号经过AGC系统控制后，输出到功率放大器AH312进行末级放大，最后进入环行器芯片HY902-928B，再输出到天线上。
所述RF接收模块采用零中频接收电路结构，直接混频产生I/Q两路基带信号。
所述RF接收模块使用的器件包括：环行器芯片HY902-928B、带通滤波器B4637、低噪放MAR-3和放大器MAV 11 SM组成的放大模块、VGA系统、后段放大模块、及RF解调器LT5516，其中，VGA系统由MAXIM公司的VGA芯片MAX2056，功率检测器MAX2015和运算放大器MAX4231组成；接收信号从天线进入环行器芯片HY902-928B，经过带通滤波器B4637滤波，又经过低噪放MAR-3和放大器MAV 11 SM组成的放大模块放大，再进入VGA系统，接收信号经过VGA系统控制后，再经后段放大模块放大，并输出到RF解调器LT5516进行零中频直接解调。
本发明与现有技术相比的显著效果：本发明提供的超高频电子标签识别器电路集成度高，结构简单，性能稳定，可以适应从便携式到基站式各种不同应用场合的需要。
附图说明
图1为本发明的超高频电子标签识别器中基带控制模块的结构示意图；
图2为本发明的超高频电子标签识别器中基带发送模块的结构示意图；
图3为本发明的超高频电子标签识别器中基带接收模块的结构示意图；
图4为本发明的超高频电子标签识别器中射频发射模块的结构示意图；
图5为本发明的超高频电子标签识别器中射频接收模块的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明：
如图1所示，本实施例提供的超高频电子标签识别器中基带处理模块包括如下器件：ATMEL公司的ATmega128L单片机、Anadigm公司的动态可配置的模拟信号处理器(DSASP：Dynamically Reconfigurable Analog Signal Processor)AN231E04、ATMEL公司的AT25040A、低通滤波器LPF、Anadigm公司的AN238K04，其中AN238K04由两个现场可编程模拟阵列(FPAA：FieldProgrammable Analog Array)AN238E04和RFID状态机(State Machine)AN238C04组成。上述各器件组成图2所示的基带发送模块和图3所示的基带接收模块两个子模块，下面分别进行详细说明。
如图1及图2所示，基带处理模块中的基带发送模块由AN231E04、AT25040A及低通滤波器LPF配合单片机ATmega128L实现。ATmega128L将要发送的RFID指令按照标准规定进行信源编码后发送数字信号给AN231E04，AN231E04将该数字信号滤波放大后转换为模拟基带信号然后发送给调制器。AN231E04可以完成对信号的调整、滤波、放大、整流、求和、相减、相乘等操作，通过设计工具AnadigmDesigner可以对其进行可视化图形配置，然后通过SPI方式下载到目标芯片中，AN231E04通过将芯片内部I/O口的运算放大器配置为平滑滤波器，可以实现将数字信号转换为模拟信号差分输出。AT25040A是SPI方式EEPROM，在RFID读写器脱机运行时，其可以用来对AN231E04内部寄存器进行配置。
如图3所示，基带处理模块中的基带接收模块采用了现场可编程模拟阵列(FPAA：Field Programmable Analog Array)技术，由AN238K04配合单片机ATmega128L实现。AN238K04芯片支持EPC Global Class1 Gen1&Gen2和ISO18000-6标准，由两块AN238E04和一块AN238C04组成，其中的AN238C04是对AN238E04进行配置的状态机，而AN23 8E04是Field Programmable AnalogArrays(FPAAs)，AN238E04主要完成低通滤波，将模拟信号转换为数字信号等功能。AN238K04从解调器接收到基带模拟信号后，在其内部进行低通滤波并提供数字和模拟基带输出，选择数字基带信号输出并将此传输给单片机。采用2片AN238E04可以分别处理由I/Q解调器输出的两路基带信号，接收时使用I/Q正交解调法，每一路需要一个AN238E04，而这两个AN238E04可以通过一个AN238C04进行配置，单片机ATmega128L的PE2与PE3接收I/Q两路数字信号。
如图4所示，本实施例提供的超高频电子标签识别器中RF发送模块包括如下器件：Linear公司的射频调制器LT5568、EPCOS公司的带通滤波器B4637、Mini-Circuits公司的放大器MAR-3和MAV11SM(在图中的Gain Block系统内)、AGC系统，AGC系统(由Skyworks公司的AGC模块AV105-12、Linear公司的AGC模块LTC5505-1、Mini-Circuits公司的AGC模块LRDC-20-2组成)、WJ Communications公司的功率放大器AH312及深圳华扬公司的环行器芯片HY902-928B。图4中各级器件之间所标高的参数为经过各级芯片后发射信号的功率。～
上述RF发送模块采用直接调制的方式产生RFID系统的本振信号和载波信号。其中，射频调制器LT5568产生RFID发射信号，经过带通滤波器B4637滤波，然后经过Gain Block系统(包括Mini-Circuits公司的放大器MAR-3和MAV11SM)进行两级放大，再输入AGC系统，发射信号经过AGC系统控制后，输出到功率放大器AH312进行末级放大，最后进入环行器芯片HY902-928B，再输出到天线上。
如图5所示，本实施例提供的超高频电子标签识别器中RF接收模块包括如下器件：深圳华扬公司的环行器芯片HY902-928B、EPCOS公司的带通滤波器B4637、Mini-Circuits公司的低噪放MAR-3和放大器MAV 11 SM组成的放大模块(图5中标示为Amplifier)、VGA系统(VGA系统由MAXIM公司的VGA芯片MAX2056，功率检测器MAX2015和运算放大器MAX4231组成)、后段放大模块、及Linear公司的RF解调器LT5516，其中RF接收模块与图4所示的RF发送模块共用环行器芯片HY902-928B。图5中各级器件之间所标高的参数为经过各级芯片后接收信号的功率。
上述RF接收模块采用零中频接收电路结构，直接混频产生I/Q两路基带信号。接收信号从天线进入环行器芯片HY902-928B，经过带通滤波器B4637滤波，又经过低噪放MAR-3和放大器MAV 11 SM组成的放大模块放大，再进入VGA系统，接收信号经过VGA系统控制后，再经放大，并输出到RF解调器LT5516进行零中频直接解调。
如图1所示，本实施例提供的超高频电子标签识别器还包括电源电路及指示灯电路，电源电路为识别器中各器件供电，显示电路与单片机连接，显示单片机的信息处理结果。该超高频电子标签识别器在使用时可以通过RS232与计算机通讯。
Claims (10)
1.一种超高频电子标签识别器，其特征在于，包括天线、RF接口模块和基带处理模块，所述基带处理模块包括单片机及与单片机连接的相互独立的基带发送模块和基带接收模块，所述RF接口模块包括相互独立的RF发送模块和RF接收模块，RF发送模块与基带发送模块连接，RF接收模块与基带接收模块连接，且RF发送模块和RF接收模块通过环形器连接到读写器的天线上，基带发送模块控制RF发送模块产生射频信号提供给RFID标签，基带接收模块将RF接收模块传送回来的标签信号进行解码。
2.根据权利要求1所述的超高频电子标签识别器，其特征在于，所述基带发送模块采用动态可配置的模拟信号处理器作为读写器的基带信号调制平台。
3.根据权利要求2所述的超高频电子标签识别器，其特征在于，所述基带发送模块由AN231E04、AT25040A及低通滤波器LPF配合单片机ATmega128L实现。
4.根据权利要求1所述的超高频电子标签识别器，其特征在于，所述基带接收模块采用现场可编程模拟阵列作为读写器的基带信号解调平台。
5.根据权利要求4所述的超高频电子标签识别器，其特征在于，所述基带接收模块由AN238K04配合单片机ATmega128L实现，AN238K04芯片由两块AN238E04和一块AN238C04组成。
6.根据权利要求1所述的超高频电子标签识别器，其特征在于，所述RF发射模块采用直接调制的方式产生RFID系统的本振信号和载波信号。
7.根据权利要求6所述的超高频电子标签识别器，其特征在于，所述RF发射模块中使用的器件包括：射频调制器LT5568、带通滤波器B4637、放大器MAR-3和MAV11SM、AGC系统、功率放大器AH312、及环行器芯片HY902-928B，其中，AGC系统由AGC模块AV105-12、AGC模块LTC5505-1、AGC模块LRDC-20-2组成；射频调制器LT5568产生RFID发射信号，经过带通滤波器B4637滤波，然后经过放大器MAR-3和MAV11SM进行两级放大，再输入AGC系统，发射信号经过AGC系统控制后，输出到功率放大器AH312进行末级放大，最后进入环行器芯片HY902-928B，再输出到天线上。
8.根据权利要求1所述的超高频电子标签识别器，其特征在于，所述RF接收模块采用零中频接收电路结构，直接混频产生I/Q两路基带信号。
9.根据权利要求8所述的超高频电子标签识别器，其特征在于，所述RF接收模块使用的器件包括：环行器芯片HY902-928B、带通滤波器B4637、低噪放MAR-3和放大器MAV11SM组成的放大模块、VGA系统、后段放大模块、及RF解调器LT5516，其中，VGA系统由MAXIM公司的VGA芯片MAX2056，功率检测器MAX2015和运算放大器MAX4231组成；接收信号从天线进入环行器芯片HY902-928B，经过带通滤波器B4637滤波，又经过低噪放MAR-3和放大器MAV11SM组成的放大模块放大，再进入VGA系统，接收信号经过VGA系统控制后，再经后段放大模块放大，并输出到RF解调器LT5516进行零中频直接解调。
10.根据权利要求1所述的超高频电子标签识别器，其特征在于，还包括电源电路及指示灯电路，电源电路为识别器中各器件供电，显示电路与单片机连接，显示单片机的信息处理结果。
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