CN102938080A - 一种rfid读写器的rf信道选通电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种RFID读写器的RF信道选通电路，包括第一信道选通单元、第二信道选通单元以及非门控制单元，该第一信道选通单元具有第一声表面滤波器和第一单刀双掷开关，该第二信道选通单元具有第二声表面滤波器和第二单刀双掷开关，该非门控制单元的输入端与MCU处理器的控制端相连而由其输出端输出反向信号，该MCU处理器的控制端和非门控制单元的输出端分别与第一单刀双掷开关的两个使能端相连，该MCU处理器的控制端和非门控制单元的输出端还反向连接在第二单刀双掷开关的两个使能端上。本发明能大大提高源信号的纯度，并且还能防止不必要的信号电波泛滥，另外还可以根据实际需要而改变频段选择。
Description
技术领域
本发明涉及RFID读写器领域，更具体的说涉及一种RFID读写器的RF信道选通电路，其主要应用在40M-3.0G范围内的RFID读写器中。
背景技术
在传统的射频信号处理系统中，普遍采用的是全波段信号处理法，即是射频处理器生成的RF信号没有经过频率特性的物理化处理而直接简单匹配送给功率放大器进行功率放大，然后供给天线使其输出相应信号，对于这种架构的RF信号源是不能完全确保指定信号是干净纯正的，其输出生成的信号亦不能完全满足无线电规范要求，如此形成的非标无线电波必然会或多或少对环境造成危害，同时会导致即使RFID读写器的功率无限加大，却无所需要的指定有用功率输出。
与此同时，上述通过不断加大功耗而获得微量的目标信号，还会导致器件高危老化率以及长时间工作稳定性等的降低，其实则为不得不发人深询的问题。为了获得很纯净的源信号，必须从源信号中滤波其他波段信号，从而防止不必要的信号电波泛滥输出。
有鉴于此，本发明人针对现有射频识别系统信号源部分的上述缺陷深入研究，遂有本案产生。
发明内容
本发明的目的在于提供一种RFID读写器的RF信道选通电路，其通过让指定的波段信号通过，从而一方面可以直接获得纯净的源信号，另一方面亦可防止不必要的信号电波泛滥输出。
为了达成上述目的，本发明的解决方案是：
一种RFID读写器的RF信道选通电路，设置在RF信号发生器与功率放大器之间，并还与MCU处理器的控制端相连而接受MCU处理器的控制；其中，该RF信道选通电路包括第一信道选通单元、第二信道选通单元以及非门控制单元，该第一信道选通单元具有第一声表面滤波器和第一单刀双掷开关，该第二信道选通单元具有第二声表面滤波器和第二单刀双掷开关，该第一声表面滤波器和第二声表面滤波器一端与第一单刀双掷开关的两个动端分别相连，另一端则与第二单刀双掷开关的两个动端分别相连，该第一单刀双掷开关的静端以及第二单刀双掷开关的静端则分别形成为RF信道选通电路的RF输入端和RF输出端；该非门控制单元的输入端与MCU处理器的控制端相连而由其输出端输出反向信号，该MCU处理器的控制端和非门控制单元的输出端分别与第一单刀双掷开关的两个使能端相连，该MCU处理器的控制端和非门控制单元的输出端还反向连接在第二单刀双掷开关的两个使能端上。
进一步，该非门控制单元采用SN74LVC2G04DCKR。
进一步，该第一单刀双掷开关和第二单刀双掷开关均采用SW-437T射频开关器。
进一步，该第一声表面滤波器采用B399211-B3588-U410，该第二声表面滤波器采用B39871-B3717-U410。
进一步，该第二单刀双掷开关与该MCU处理器的控制端之间还设置有第一电阻，该第二单刀双掷开关与该非门控制单元的输出端之间还设置有第二电阻。
进一步，该第一电阻和第二电阻的阻值均为1KΩ。
进一步，该RF输入端与第一单刀双掷开关之间还设置有第三电阻，该第一单刀双掷开关与第二声表面滤波器之间还设置有第四电阻，该第二表面滤波器与第二单刀双掷开关之间还设置有第五电阻。
进一步，该第一单刀双掷开关中与第二声表面滤波器相连的动端还通过第六电阻而与大地相连。
进一步，该非门控制单元的输出端还通过第一电容而与大地相连，该第二单刀双掷开关的两个使能端还分别通过第二电容和第三电容而分别与大地相连。
采用上述结构后，本发明涉及的一种RFID读写器的RF信道选通电路，其至少具有如下有益效果：
一、其能通过第一声表面滤波器或第二声表面滤波器而仅让指定频段范围内的射频信号导通，从而能大大提高源信号的纯度，并且还能防止不必要的信号电波泛滥；
二、其能在MCU处理器控制端的控制下，利用非门控制单元而实现择一导通第一信道选通单元或第二信道选通单元，如此可以根据实际需要而改变频段选择，当然如果觉得频率使用范围还不够，则可以直接通过更换第一声表面滤波器或第二声表面滤波器来实现。
附图说明
图1为本发明涉及的一种RF信道选通电路应用在RFID读写器中时的整体结构框图；
图2为本发明涉及一种RF信道选通电路较佳实施例的电路图；
图3为图2中SW-437T的内部原理图。
图中：
RFID读写器 100 上位机 1
MCU处理器 2 RF信号发生器 3
RF信道选通电路 4 第一信道选通单元 41
第二信道选通单元 42 非门控制单元 43
功率放大器 5 信号藕合电路 6
天线 7。
具体实施方式
为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例来对本发明进行详细阐述。
如图1所示，其为本发明涉及一种RF信道选通电路4所应用在RFID读写器100的整体结构框图，该RFID读写器100包括上位机1、MCU处理器2、RF信号发生器3、RF信道选通电路4、功率放大器5、信号藕合电路6以及天线7，该上位机1发送指令给MCU处理器2，然后由MCU处理器2控制RF信号发生器3生成指定RF信号向外发送，该RF信号经过RF信道选通电路4进行频道范围选择，之后送给功率放大器5放大，再经过信号藕合电路6后由天线7向外辐射信号；电子标签在接收到辐射信号后，会向RF信号发生器3返回应答信号，接着经MCU处理器2转发给上位机1，完成整个信息的交互。
如图1和图2所示，本发明涉及的一种RF信道选通电路4，其设置在RF信号发生器3与功率放大器5之间，并还与MCU处理器2的控制端PA13相连而接受MCU处理器2的控制。
该RF信道选通电路4包括第一信道选通单元41、第二信道选通单元42以及非门控制单元43，该第一信道选通单元41具有第一声表面滤波器U101和第一单刀双掷开关U11，该第二信道选通单元42具有第二声表面滤波器U10和第二单刀双掷开关U9。
该第一声表面滤波器U101和第二声表面滤波器U10一端与第一单刀双掷开关U11的两个动端分别相连，另一端则与第二单刀双掷开关U9的两个动端分别相连，该第一单刀双掷开关U11的静端以及第二单刀双掷开关U9的静端则分别形成为RF信道选通电路4的RF输入端和RF输出端；该非门控制单元43的输入端与MCU处理器2的控制端PA13相连而由其输出端输出反向信号，该MCU处理器2的控制端PA13和非门控制单元43的输出端PA13-NOR分别与第一单刀双掷开关U11的两个使能端相连，该MCU处理器2的控制端PA13和非门控制单元43的输出端PA13-NOR还反向连接在第二单刀双掷开关U9的两个使能端上。
在本实施例中，该非门控制单元43采用SN74LVC2G04DCKR；该第一单刀双掷开关U11和第二单刀双掷开关U9均采用SW-437T射频开关器；该第一声表面滤波器U101采用B399211-B3588-U410，该第二声表面滤波器U10采用B39871-B3717-U410；即频段范围分别是902M-928M和863M-870M，简称915M和866.5M，即第一信道的频段为866.2M，而第二信道的频段为915M。其中，该MCU处理器2的控制端PA13和非门控制单元43的输出端PA13-NOR分别与第一单刀双掷开关U11的第4端子和第6端子相连，而与第二单刀双掷开关U9的第6端子和第4端子相连。
如图3所示，该第一单刀双掷开关U11或第二单刀双掷开关U9的内部原理图，其均具有6个端子，第一端子至第六端子分别为RF1、GND、RF2、V2、RFC以及V1，其中RF1和RF2为动端，该RFC为静端，该V1和V2为使能端，该GND为接地端。
另外，请参照表1所示，其为MCU微处理器2的控制端PA13为不同状态时各个端子的状态对应表。
表1
| PA13 | SPDT开关 | V1（6） | V2（4） | RFC（5）-RF1（1） | RFC（5）-RF2（3） |
| 0 | U9 | 1 | 0 | 导通 | 截止 |
| 0 | U11 | 0 | 1 | 截止 | 导通 |
| 1 | U9 | 0 | 1 | 截止 | 导通 |
| 1 | U11 | 1 | 0 | 导通 | 截止 |
如此，可知在本实施例中，当PA13等于0时，启动的为第一信道866.5M；当PA13等于1时，启动的为第二信道915M。
这样，本发明能通过第一声表面滤波器U101或第二声表面滤波器U10而仅让指定频段范围内的射频信号导通，从而能大大提高源信号的纯度，并且还能防止不必要的信号电波泛滥；同时其能在MCU处理器2控制端PA13的控制下，利用非门控制单元43而实现择一导通第一信道选通单元41或第二信道选通单元42，如此可以根据实际需要而改变频段选择，又能保证RF输入端和RF输出端信号频率的唯一性，当然如果觉得频率使用范围还不够，则可以直接通过更换第一声表面滤波器U101或第二声表面滤波器U10来实现。
为了防止SPDT（Single Pole Double Throw单刀双掷）器件不一致性而导致V1和V2压降差以及开关之间的相互串扰，该第二单刀双掷开关U9与该MCU处理器2的控制端PA13之间还设置有第一电阻R98，该第二单刀双掷开关U9与该非门控制单元43的输出端PA13-NOR之间还设置有第二电阻R99。其中，该第一电阻R98和第二电阻R99的阻值均为1KΩ，从而完成开关之间的非门以及相互关联。
为了保证信号的完整性，该RF输入端与第一单刀双掷开关U11之间还设置有第三电阻R29，该第一单刀双掷开关U11与第二声表面滤波器U10之间还设置有第四电阻R31，该第二表面滤波器与第二单刀双掷开关U9之间还设置有第五电阻R32，该第三电阻R29、第四电阻R31和第五电阻R32用于调节信道的增益匹配。
另外，为了起到阻抗匹配调节作用，该第一单刀双掷开关U11中与第二声表面滤波器U10相连的动端还通过第六电阻R31A而与大地相连。
为了起到防止EMC干扰和串扰，该非门控制单元43的输出端PA13-NOR还通过第一电容C67而与大地相连，该第二单刀双掷开关U9的两个使能端还分别通过第二电容C153和第三电容C154而分别与大地相连；该第二单刀双掷开关U9的动脚与第二声表面滤波器U10通过C70A而与大地相连。
下面将对第一信道866.5M和第二信道915M的工作原理进行详细描述：
第一信道866.5M的工作原理：
该MCU处理器2通过PA13脚输出低电平0控制指令,PA13经过非门控制器U5输出PA13-NOR高电平信号；通过表1可以清楚看见，此状态下，RF-in信号将经过R14、R29、R30三颗电阻（158R，33R，158R）阻抗匹配后，通过R63A隔直高频电容39PF之后，同样由于第一信道与第二信道的非门关系，RF-IN信号经第一单刀双掷开关U11的第5脚进入，然后由第一单刀双掷开关 U11的第3脚输出，输出后经过C65（容值为39PF）隔直高频电容后送给R31进行阻抗匹配输出RF-1，而RF-1经过第二声表面滤波器U10的第2脚之后经过定频滤波后第5脚输出，之后连接第二单刀双掷开关U9中的RF1脚SPDT选通，并在第5脚完成RF-OUT射频输出。
第二信道915M的工作原理：
该MCU处理器2通过PA13脚输出高电平1控制指令,PA13经过非门控制器U5输出PA13-NOR低电平信号；通过表1可以清楚看见，此状态下，RF-in信号将经过R14、R29、R30三颗电阻（158R，33R，158R）阻抗匹配后，通过R63A隔直高频电容（容值39PF）将RF信号送入第一单刀双掷开关U11中的RFC脚并经RF1脚输出于SPDT，然后经过C66隔直高频电容送交第一声表面滤波器U101的第5脚进入定频处理器后通过2脚输出，再经过R33阻抗匹配后进入隔直高频电容C69获得RF-2信号,RF-2信号连接至第二信道选通单元，由于第一信道与第二信道的非门关系，RF-2信号在第二单刀双掷开关U9的3脚输入后经过内部的抑噪处理后再次输出于第二单刀双掷开关U9的第5脚完成RF-OUT射频输出。
上述实施例和图式并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。
Claims (9)
1.一种RFID读写器的RF信道选通电路，设置在RF信号发生器与功率放大器之间，并还与MCU处理器的控制端相连而接受MCU处理器的控制；其特征在于，该RF信道选通电路包括第一信道选通单元、第二信道选通单元以及非门控制单元，该第一信道选通单元具有第一声表面滤波器和第一单刀双掷开关，该第二信道选通单元具有第二声表面滤波器和第二单刀双掷开关，该第一声表面滤波器和第二声表面滤波器一端与第一单刀双掷开关的两个动端分别相连，另一端则与第二单刀双掷开关的两个动端分别相连，该第一单刀双掷开关的静端以及第二单刀双掷开关的静端则分别形成为RF信道选通电路的RF输入端和RF输出端；该非门控制单元的输入端与MCU处理器的控制端相连而由其输出端输出反向信号，该MCU处理器的控制端和非门控制单元的输出端分别与第一单刀双掷开关的两个使能端相连，该MCU处理器的控制端和非门控制单元的输出端还反向连接在第二单刀双掷开关的两个使能端上。
2.如权利要求1所述的一种RFID读写器的RF信道选通电路，其特征在于，该非门控制单元采用SN74LVC2G04DCKR。
3.如权利要求1所述的一种RFID读写器的RF信道选通电路，其特征在于，该第一单刀双掷开关和第二单刀双掷开关均采用SW-437T射频开关器。
4.如权利要求1所述的一种RFID读写器的RF信道选通电路，其特征在于，该第一声表面滤波器采用B399211-B3588-U410，该第二声表面滤波器采用B39871-B3717-U410。
5.如权利要求1所述的一种RFID读写器的RF信道选通电路，其特征在于，该第二单刀双掷开关与该MCU处理器的控制端之间还设置有第一电阻，该第二单刀双掷开关与该非门控制单元的输出端之间还设置有第二电阻。
6.如权利要求5所述的一种RFID读写器的RF信道选通电路，其特征在于，该第一电阻和第二电阻的阻值均为1KΩ。
7.如权利要求1所述的一种RFID读写器的RF信道选通电路，其特征在于，该RF输入端与第一单刀双掷开关之间还设置有第三电阻，该第一单刀双掷开关与第二声表面滤波器之间还设置有第四电阻，该第二表面滤波器与第二单刀双掷开关之间还设置有第五电阻。
8.如权利要求1所述的一种RFID读写器的RF信道选通电路，其特征在于，该第一单刀双掷开关中与第二声表面滤波器相连的动端还通过第六电阻而与大地相连。
9.如权利要求1所述的一种RFID读写器的RF信道选通电路，其特征在于，该非门控制单元的输出端还通过第一电容而与大地相连，该第二单刀双掷开关的两个使能端还分别通过第二电容和第三电容而分别与大地相连。
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