CN103034827A - 一种射频标签检测装置及其检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种射频标签检测装置及其检测方法。一种射频标签检测装置，包括：天线，包括：依次耦合的震荡电容、震荡电感和天线接地开关；放电回路，包括：将所述震荡电感耦合到地的放电开关；天线监控电路，用于接收所述天线收到的无线信号，并根据所述天线和放电回路的状态，控制所述天线接地开关和放电开关的通断；信号放大电路，用于输出交变电流驱动所述天线发出无线信号；以及信号处理电路，耦合于所述天线监控电路，用于接收并处理所述天线收到的无线信号。

Description

一种射频标签检测装置及其检测方法
技术领域
本发明涉及一种射频标签检测装置及其检测方法。
背景技术
现在，射频标签，尤其是无源射频标签被广泛应用于各种设施管理领域，例如，在燃气管网的管理领域。但是，由于户外条件较为复杂，例如，标签与射频标签检测设备至少有一定的距离，而且干扰较多，无源射频标签检测装置易受环境制约和干扰，较难实现好的检测效果。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够获得更好检测效果的射频标签检测装置及其检测方法。
本发明首先提供一种射频标签检测装置，包括：
天线，包括：依次耦合的震荡电容、震荡电感和天线接地开关；
放电回路，包括：将所述震荡电感耦合到地的放电开关；
天线监控电路，用于接收所述天线收到的无线信号，并根据所述天线和放电回路的状态，控制所述天线接地开关和放电开关的通断；
信号放大电路，用于输出交变电流驱动所述天线发出无线信号；以及，
信号处理电路，耦合于所述天线监控电路，用于接收并处理所述天线收到的无线信号。
相应的本发明还提供一种采用所述的射频标签检测装置的检测方法，包括如下步骤：
驱动步骤：所述放电开关断开，所述天线接地开关闭合，所述信号放大电路发出预设频率的交变电流，以驱动所述天线发出无线信号，如有外部的射频标签，则使得外部的射频标签共振，感生电流并储存能量；
放电步骤：所述信号放大电路停止发出预设频率的交变电流，断开所述天线接地开关，闭合所述放电开关；
接收步骤：所述天线接收外部的射频标签共振发出的信号，并传送到所述信号处理电路进行处理。
采用上述技术方案，与现有技术相比其优点在于：
首先，将整个识别标签的过程分作三步：
1)驱动步骤中，天线是LC串联谐振电路，由信号放大电路提供电流驱动，在空间形成交变磁场。若空间存在射频标签，则射频标签会被激励与天线产生共振并储能。LC串联谐振电路能够最优的把能量发射出去。
2)共振达到一定程度时，停止交变磁场，将天线设置为并联谐振电路并接通放电回路。此时射频标签由余能维持阻尼振动。而天线因被放电回路吸收余能而停止振动。
3)断开放电回路，标签还在作阻尼振动，此时标签形成的磁场会反激天线形成共振。通过检测这个共振在天线上表现的振幅，则可检测出标签并测距。此时，天线为LC并联谐振电路。
上述技术方案的特点包括，巧妙地设置一个时间差，使天线和射频标签通过磁感应共振实现两次能量转移形成对应关系实现检测。射频标签仅使用类低负载的LC谐振电路结构并与天线谐振参数对应。磁感应共振有严格的频率关系，有效降低其它频率串扰。天线产生交变磁场激发标签共振和标签反激发天线共振两次能量转移在时间和电气结构上有明显的分隔，有效降低内部干扰。
所以，这种标签检测定位技术有良好的测量信噪比和准确度，能实现一种低成本的标签定位测距应用。
优选的，所述放电开关和天线接地开关分别选择采用MOS管。
当然，其他实施例也能选择采用其他电气或电子开关。
进一步的，所述放电回路还包括：串联耦合于所述放电开关的二极管；该二极管的正极耦合于所述震荡电感。
优选的，所述的射频标签检测装置，还包括：
微处理器，用于分别控制所述信号放大电路、天线监控电路和信号处理电路。
优选的，所述驱动步骤、放电步骤和接收步骤依次循环。
附图说明
图1是本发明射频标签检测装置一种实施例的结构框图；
图2是本发明射频标签检测装置另一种实施例的结构框图；
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例做进一步的说明。
如图1所示，一种射频标签检测装置，包括：
天线，包括：依次耦合的震荡电容、震荡电感和天线接地开关；
放电回路，包括：将所述震荡电感耦合到地的放电开关；
天线监控电路，用于接收所述天线收到的无线信号，并根据所述天线和放电回路的状态，控制所述天线接地开关和放电开关的通断；
信号放大电路，用于输出交变电流驱动所述天线发出无线信号；以及
信号处理电路，耦合于所述天线监控电路，用于接收并处理所述天线收到的无线信号。
相应的，采用所述的射频标签检测装置的检测方法，包括如下步骤：
驱动步骤：所述放电开关断开，所述天线接地开关闭合，所述信号放大电路发出预设频率的交变电流，以驱动所述天线发出无线信号，如有外部的射频标签，则使得外部的射频标签共振，感生电流并储存能量；
放电步骤：所述信号放大电路停止发出预设频率的交变电流，断开所述天线接地开关，闭合所述放电开关；
接收步骤：所述天线接收外部的射频标签共振发出的信号，并传送到所述信号处理电路进行处理。
以下，以一个更具体实施例进行说明。
在驱动步骤中，所述信号放大电路能够选择采用以PWM频率，例如采用内部控制的单片机给出来的频率，交替接到电源(+Vcc)和地(GND)，产生交流驱动电压，即产生驱动天线的信号源。
当所述天线中的天线接地开关闭合，天线接地。而断开放电回路开关，相当于接入一个阻抗很大的元件，基本无法通过放电回路释放能量。
而所述天线的信号输出端电容的阻抗远大于天线的震荡电感和震荡电容，所以信号源输出的电流主要通过天线的震荡电感和震荡电容，使天线的主要任务是产生磁场。
在放电步骤中，所述信号放大电路能够选择为接地(GND)，即相当于停止输出PWM信号，然后，所述放电回路接通，同时天线的接地开关断开，相当于接入一个极大阻抗，所述震荡电感此时快速通过放电回路对地释放能量，而震荡电容的能量无法通过震荡电感释放也往放电回路中流走，所以震荡电感和震荡电容的回路迅速停止谐振。而此时所述天线为LC并联电路。
在接收步骤中，所述信号放大电路能够选择为接地，所述天线为LC并联电路。断开所述放电回路，所述天线被射频标签的磁场反激。
天线监控电路能够采用电容耦合到所述天线的输出端，其输出信号反映天线的三个阶段的全部状态。
这样，接收的信号能够最小化的受到天线自身震荡的影响，而且，一般来说LC串联电路更容易震荡发出能量，一般来说LC并联电路更容易接受震荡。这样能够大幅度提高检测的灵敏度和检测距离。
如图2所示，与图1所示实施例相比，其还包括：用于分别控制所述信号放大电路、天线监控电路和信号处理电路的微处理器。
一般来说，射频标签检测装置中，各部分采用相应的模块本身就能具有一定的处理能力，能够来对各种状态信号进行处理，并送出相应的控制信号。而此实施例中，将增加一个微处理器进行相应的处理，该微处理器例如可以选择采用单片机。
其中，所述放电开关和天线接地开关分别选择采用MOS管。
所述放电回路还包括：串联耦合于所述放电开关的二极管；该二极管的正极耦合于所述震荡电感。
以上内容是结合具体的实施例对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种射频标签检测装置，其特征在于，包括：
天线，包括：依次耦合的震荡电容、震荡电感和天线接地开关；
放电回路，包括：将所述震荡电感耦合到地的放电开关；
天线监控电路，用于接收所述天线收到的无线信号，并根据所述天线和放电回路的状态，控制所述天线接地开关和放电开关的通断；
信号放大电路，用于输出交变电流驱动所述天线发出无线信号；以及
信号处理电路，耦合于所述天线监控电路，用于接收并处理所述天线收到的无线信号。
2.如权利要求1所述的射频标签检测装置，其特征在于，所述放电开关和天线接地开关分别选择采用MOS管。
3.如权利要求2所述的射频标签检测装置，其特征在于，所述放电回路还包括：串联耦合于所述放电开关的二极管；该二极管的正极耦合于所述震荡电感。
4.如权利要求1所述的射频标签检测装置，其特征在于，还包括：
微处理器，用于分别控制所述信号放大电路、天线监控电路和信号处理电路。
5.一种采用如权利要求1至4中任一所述的射频标签检测装置的检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
驱动步骤：所述放电开关断开，所述天线接地开关闭合，所述信号放大电路发出预设频率的交变电流，以驱动所述天线发出无线信号，如有外部的射频标签，则使得外部的射频标签共振，感生电流并储存能量；
放电步骤：所述信号放大电路停止发出预设频率的交变电流，断开所述天线接地开关，闭合所述放电开关；
接收步骤：所述天线接收外部的射频标签共振发出的信号，并传送到所述信号处理电路进行处理。
6.如权利要求5所述的射频标签检测装置的检测方法，其特征在于，所述驱动步骤、放电步骤和接收步骤依次循环。
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