CN102306266B - 用于射频识别的模拟器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于射频识别的模拟器，包括：发送单元，该发送单元设置有第一天线，用于发送检测信号；接收单元，该接收单元设置有第二天线，用于接收电子标签反射的检测信号；其中，所述第一天线和第二天线的极化正交。上述模拟器可以解决现有技术中的模拟器收发隔离度不高的问题。

Description

用于射频识别的模拟器

技术领域

本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种用于射频识别的模拟器。

背景技术

射频识别技术是一种非接触式标签信息识别传输技术，应用领域广泛，被认为是近几年全球最热门的产业之一。其设备包括两个部分：阅读器和电子标签。电子标签中存储所描述目标对象(如商品、货物、证件等)的数据信息，阅读器以非接触方式和电子标签通信并读取其中的数据。具体地，电子标签内部设有芯片，该芯片接收阅读器发送的电磁波，以及该芯片根据其自身的阻抗反射所述接收的电磁波，以便将电子标签的数据信息发送。例如，芯片的阻抗与阅读器的天线的阻抗匹配，则吸收电磁波较多反射电磁波较少，否则反射电磁波较多吸收较少，进而阅读器根据电子标签反射的电磁波的大小获知电子标签的数据信息。由上可知，阅读器中接收反射的电磁波的灵敏度决定了电子标签的通信性能。

目前，在电子标签使用之前，需采用模拟器对不同厂家的电子标签进行测试，查看其是否满足使用需求，然而，现有的模拟器均为接收灵敏度较低的阅读器，并且现有的模拟器的收发隔离度不高，进一步影响模拟器的接收灵敏度，进而现有的模拟器无法准确测试电子标签的通信性能。

发明内容

本发明提供一种用于射频识别的模拟器，用以解决现有技术中的模拟器收发隔离度不高的问题，使得模拟器的接收灵敏度提高，进而能够较准确的获知电子标签的通信性能。

本发明中的用于射频识别的模拟器，其包括：

发送单元，该发送单元设置有第一天线，用于发送检测信号；

接收单元，该接收单元设置有第二天线，用于接收电子标签反射的检测信号；其中，

所述第一天线和第二天线的极化正交。

由上述技术方案可知，本发明的用于射频识别的模拟器的发送单元采用第一天线发送检测信号，以及接收单元采用与第一天线极化正交的第二天线接收电子标签反射的检测信号，进而能够较好的避免现有技术中模拟器的收发隔离度不高的问题，使得模拟器的接收灵敏度提高，以便较准确的获知电子标签的通信性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例提供的用于射频识别的模拟器的结构示意图；

图2为本发明另一实施例提供的用于射频识别的模拟器的结构示意图；

图3为本发明另一实施例提供的用于射频识别的模拟器的零中频解调器的结构示意图；

图4为本发明另一实施例提供的用于射频识别的模拟器的接收天线和发送天线的隔离结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供一种用于射频识别的模拟器，包括：发送单元，该发送单元设置有第一天线，用于发送检测信号；接收单元，该接收单元设置有第二天线，用于接收电子标签反射的检测信号；其中，所述第一天线和第二天线的极化正交。本实施例中的模拟器采用极化正交的第一天线发送检测信号，以及采用极化正交的第二天线接收电子标签反射的检测信号，进而可较好的提高模拟器的接收灵敏度。优选地，第一天线为左旋圆极化天线或右旋圆极化天线中的任意一个，相对应地，第二天线则为极化正交的另一个。

在本实施例中，为进一步提高发送单元和接收单元之间的收发隔离度，以便提高模拟器的接收灵敏度，可将第一天线通过吸波材料制备的连接单元固定于所述发送单元；或者，将第二天线通过所述连接单元固定于所述接收单元。

进一步地，为使上述模拟器能够测试各种频带的电子标签的通信性能，本实施例中可将上述的左旋圆极化天线设置为宽频带阻抗的左旋圆极化天线，以及将右旋圆极化天线设置为宽频带阻抗的右旋圆极化天线。也就是说，所述第一天线为宽频带阻抗的左旋圆极化天线，所述第二天线为宽频带阻抗的右旋圆极化天线；或者，所述第一天线为宽频带阻抗的右旋圆极化天线，所述第二天线为宽频带阻抗的左旋圆极化天线。

在实际应用中，模拟器还包括处理单元，该处理单元用于控制所述发送单元发送检测信号，以及用于控制所述接收单元接收所述电子标签反射的检测信号。本实施例中的处理单元优选采用现场可编程门阵列。另外，本实施例中的发送单元可为矢量信号发生器；所述矢量发生器连接于所述处理单元；所述接收单元可为频谱仪，所述频谱仪通过70MHz的零中频解调器连接所述处理单元。特别地，本实施例中的频谱仪优选使用带有70MHz的低中频输出单元的频谱仪。

进一步地，为使发送单元和接收单元之间的时钟同步，本实施例中在所述矢量信号发生器与所述频谱仪之间还设置有用于时钟同步的本地振荡器。

上述实施例中的模拟器的发送单元采用第一天线发送检测信号，以及接收单元采用与第一天线极化正交的第二天线接收电子标签反射的检测信号，进而能够较好的避免现有技术中的模拟器收发隔离度不高的问题，使得模拟器的接收灵敏度提高，以便较准确的获知电子标签的通信性能。

另外，本实施例中还使用配合第一天线和第二天线的吸波材料制备的连接单元，进而较好的提高了模拟器的收发隔离度，使得本实施例中的模拟器的接收灵敏度进一步的提高。

在上述实施例的基础上，图1为本发明一实施例提供的用于射频识别的模拟器的结构示意图，如图1所示，本发明的模拟器包括：处理单元101、连接处理单元101的发送单元102和连接处理单元101的接收单元103，本实施例中的处理单元101用于控制发送单元102发送检测信号，以及控制接收单元103接收电子标签反射的检测信号即反射信号，以便处理单元101对反射信号进行分析并处理，特别地，本实施例中的发送单元102采用第一天线发送检测信号，接收单元103采用第二天线接收所述电子标签反射的检测信号即反射信号，该第一天线和第二天线的极化正交。进而，本实施例中的模拟器可在测试电子标签时提高接收电子标签反射信号的灵敏度高。

优选地，本实施例中的第一天线可为极化垂直正交的左旋圆极化天线或右旋圆极化天线中的一个，则第二天线为相对应的另一个。

另外，为使提高模拟器中发送单元与接收单元之间收发隔离度，在本实施例中，第一天线可通过吸波材料制备的连接单元104固定连接于发送单元102，由此，可使发射方向的第一天线较好的发射检测信号，且除发射方向之外的其他方向的电磁波可被吸波材料吸收。相应地，第二天线也可通过吸波材料制备的连接单元104固定连接于接收单元103，以便较好吸收来自电子标签反射方向的反射信号，由此可提高本实施例中模拟器的收发隔离度，本实施例中的发送单元102与接收单元103之间的收发隔离度可达到50dB。

进一步地，为使本实施例中的模拟器可以测试任意频带的电子标签，即可使模拟器具有通频带的性能，可将模拟器中的左旋圆极化天线设置为宽频带阻抗的左旋圆极化天线，以及可将右旋圆极化天线设置为宽频带阻抗的右旋圆极化天线，以便适应各种频带的电子标签的测试需求。应说明的是，本实施例中的模拟器可以测试840MHz至960MHz频带范围的电子标签。

在实际应用中，发送单元102可为矢量信号发生器，其连接于处理单元101，接收单元103可为频谱仪，优选可将所述频谱仪通过70MHz的零中频解调器连接所述处理单元101。

另外，本实施例中的模拟器的时钟是同步的，为使发送单元102和接收单元103的时钟同步，本实施例中的矢量信号发生器与频谱仪之间连接有用于时钟同步的本地振荡器，该本地振荡器用于产生基准时钟，具体可参照如下图2的描述。

优选地，上述频谱仪可为带有70MHz的低中频输出单元的频谱仪，其用于发送较宽频带的检测信号，所述处理单元101通常为连接工控机的现场可编程门阵列。

上述实施例中的模拟器采用左旋圆极化天线或右旋圆极化天线发送检测信号，以及相对应的右旋圆极化天线或左旋圆极化天线接收反射信号，进而能够较好的解决现有技术中模拟器的收发隔离度不高的问题，并且使得本实施例中的模拟器的接收灵敏度提高。

另外，采用时钟同步的发送单元和接收单元能够使本实施例中的模拟器实现发送检测信号和接收反射信号的实时性，以便处理单元能够实时处理接收的反射信号。进一步地，采用宽频带阻抗的天线和70MHz的低中频输出单元的频谱仪可使本实施例中的模拟器具备通频带测试的性能。

在上述实施例的基础上，结合图2和图3进行说明，图2为本发明一实施例提供的用于射频识别的模拟器的结构示意图，如图2所示，模拟器的接收单元可为连接的70MHz零中频解调器203的频谱仪202，由于现有的各种频谱仪202不能够将接收的电子标签反射的检测信号转换为零中频的信号输出，进而在本实施例中设置70MHz零中频解调器203，以便将第二天线210接收的信号转换为零中频的信号输出。

本实施例中的处理单元可为现场可编程门阵列206，其用于控制发送的检测信号和控制接收的反射信号，以便获知测试的电子标签是否符合使用需求。

另外，模拟器的发送单元可为矢量信号发生器204。通常可在矢量信号发生器204与第一天线209之间，将需要发送的信号通过功率放大器208进行放大处理。

本实施例中的第二天线210和第一天线209为极化正交，其第一天线209可为上述图1中所述的左旋圆极化天线或右旋圆极化天线中的一个，则第二天线210为极化正交的另一个。

如图2所示，矢量信号发生器204所在的链路为发送链路22，频谱仪202所在的链路为接收链路21；其中，频谱仪202是70MHz的低中频输出，输出信号直接连接70MHz零中频解调器203，其输出通过模数转换器205采样数字化后，进入现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，简称FPGA)206进行处理。

FPGA 206通过数模转换器207将控制指令和信号经由低通滤波器发送给矢量信号发生器204，矢量信号发生器204产生所需的各种调制指令的射频信号通过功率放大器208放大，而后通过第一天线209发出。

在图2中，本地振荡器将统一频谱仪202和矢量信号发生器204中的时钟，其使得模拟器内发送信号和接收信号的时钟同步，以便模拟器实现低错误率的解调解码。

需要说明的是，处理单元需要将各种模拟信号转换为数字信号进行处理，故，发送单元发送的检测信号和接收单元接收的检测信号均为模拟信号，故在发送单元和处理单元之间还设置有模数转换器205，以及在接收单元和处理单元之间设置有数模转换器207。

图3为本发明另一实施例提供的用于射频识别的模拟器的零中频解调器的结构示意图，如图3所示，具体地，频谱仪202输出的中频信号直接进入混频器2021进行零中频混频。混频器2021连接的频率综合器(即锁相环)2022用于校准混频器2021中的时钟。锁相环2022连接有同步时钟的本地振荡器211，用于将频谱仪202和混频器2021的时钟同步。

举例来说，频谱仪202的输出10MHz的时钟，连接到本地振荡器211作为基准时钟，同样本地振荡器211输出的时钟信号输入矢量信号发生器204进而发送链路22(如图2所示)和接收链路21(如图2所示)的时钟就同步起来了。

在本实施例中，70MHz零中频解调器203的混频器2021输出分成正交的经由I路开关2024的I路信号和经由Q路开关2023的Q路信号，该I路信号和Q路信号分别进入具有增益和滤波功能的变增益放大器和低通滤波器2025，进而输出垂直正交的I路信号、Q路信号经由模数转换器205转换后输入FPGA 206进行解码处理，以及将解码后的信号经由数字信号处理器212输入工控机213进行分析，进而获知测试的电子标签的通信性能。

另外，其中混频器2021还连接有可控增益放大器(图中未示出)，用于对混频器2021内的信号的强度进行增益控制，该增益放大器一端连接混频器2021，另一端通过一新增的模数转换器连接FPGA，以便FPGA将调解的信号经由数模转换后输入混频器2021，实现整个接收链路21的自动增益控制。

本实施例中的FPGA 206对接收信号进行解码，同时发送各种调制指令，该指令通过数模转换器后再次做低通滤波后进入矢量信号发生器204。

在实际应用中，FPGA 206还连接有数字信号处理器212，其通过串口和网口实现与工控机213之间的通信。这样计算机可以接收模拟器的解码结果以及对模拟器进行控制。

上述实施例的模拟器采用左旋圆极化天线或右旋圆极化天线作为发送单元，以及相对应的右旋圆极化天线或左旋圆极化天线作为接收单元，以及连接单元的隔离的结构，可较好的避免现有技术中模拟器的收发隔离度不高的问题，进而较好的提高模拟器的接收灵敏度，以便较好的测试电子标签的通信性能。

图4为本发明另一实施例提供的用于射频识别的模拟器的接收天线和发送天线的隔离结构示意图，如图4所示，左旋圆极化天线和右旋圆极化天线。

需要说明的是，本发明实施例中提及的发送单元的天线和接收单元的天线的极化方向是相反的，一个是左旋圆极化天线401，一个是右旋圆极化天线402。其中，左旋圆极化天线401和右旋圆极化天线402都处在一个使用吸波材料404设计的五面体的隔离腔(即对应图1中所述的连接单元104)内，以及在左旋圆极化天线401和右旋圆极化天线402的辐射面不设置吸波材料。在本实施例中，左旋圆极化天线401和右旋圆极化天线402平行并列放置，中间使用接地的金属板405隔离。这样就实现了模拟器的左旋圆极化天线401和右旋圆极化天线402的高强度隔离，进而提升了模拟器中的接收灵敏度。

上述任意实施例中的模拟器既可以较好的测试电子标签的通信功能，也能够作为阅读器使用，以便较好的识别电子标签的数据信息。本发明不限制模拟器的使用范围。

需要说明的是，本发明任意实施例中的模拟器的使用方法，包括：

模拟器的发送单元发送检测信号；以及模拟器的接收单元接收标签反射的检测信号；

其中，所述检测信号为左旋圆极化检测信号，所述标签反射的检测信号为右旋圆极化信号；或者，

所述检测信号为右旋圆极化检测信号，所述标签反射的检测信号为左旋圆极化信号。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种用于射频识别的模拟器，其特征在于，所述模拟器用于测试840MHz至960MHz频带范围的电子标签，包括：

发送单元，该发送单元为矢量信号发生器，并设置有第一天线，用于发送检测信号；

接收单元，该接收单元为频谱仪，并设置有第二天线，用于接收所述电子标签反射的检测信号，所述频谱仪通过70MHz的零中频解调器连接处理单元；

所述处理单元，用于控制所述发送单元发送检测信号，以及用于控制所述接收单元接收所述电子标签反射的检测信号；

其中，所述第一天线和第二天线的极化正交；所述第一天线为宽频带阻抗的左旋圆极化天线，所述第二天线为宽频带阻抗的右旋圆极化天线；或者所述第一天线为宽频带阻抗的右旋圆极化天线，所述第二天线为宽频带阻抗的左旋圆极化天线。

2.根据权利要求1所述的用于射频识别的模拟器，其特征在于，

所述第一天线通过吸波材料制备的连接单元固定于所述发送单元；或者

所述第二天线通过所述连接单元固定于所述接收单元。

3.根据权利要求1所述的用于射频识别的模拟器，其特征在于，所述矢量信号发生器与所述频谱仪之间还设置有用于时钟同步的本地振荡器。

4.根据权利要求1或3所述的用于射频识别的模拟器，其特征在于，

所述频谱仪为带有70MHz的低中频输出单元的频谱仪。

5.根据权利要求1或3所述的用于射频识别的模拟器，其特征在于，所述处理单元为现场可编程门阵列。