CN103106383B - 射频标签读卡器及其抑制干扰的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种射频标签读卡器及其抑制干扰的方法，具有：产生连续扫频信号的频率源；与所述频率源电连接的定向耦合器；与该定向耦合器电连接的天线，输出所述频率源产生的连续扫频信号；与所述天线电连接的检波器，接收由天线的反射信号；与所述检波器电连接的处理单元。由于采用了上述技术方案，本发明能够实现一种基于连续频率扫描的读卡器，能够极大的简化标签识别和读取设备，降低系统成本，可以用于打印标签的配套读卡器，应用在包装和物流等流域的物品识别、防伪和溯源管理。

Description

射频标签读卡器及其抑制干扰的方法

技术领域

本发明涉及一种射频标签读卡器及其工作方法。涉及专利分类号G06计算；推算；计数G06K数据识别；数据表示；记录载体；记录载体的处理G06K7/00读出记录载体的方法或装置。

背景技术

目前打印电子标签技术还不够成熟，主要体现在这种全打印的电子标签的配套设备还不完善，需要通过昂贵的检测仪器比如矢量网络分析仪来读取标签的特征进而提取信息，缺乏可以便捷读取其信息的读卡器设备。读卡器本身存在频率特性非一致性，周围的环境也存在特定的频率的干扰，影响读卡器对标签的读取因此需要对这种非一致性的频率干扰进行抑制。

发明内容

本发明针对以上问题的提出，而研制的一种射频标签读卡器，具有：产生连续扫频信号的频率源；对该频率源发出的扫频信号进行频率搬移和滤波的混频滤波模块；与所述频率源电连接，将该频率源产生的连续扫频信号进行定向传输的定向耦合器；与该定向耦合器电连接的全频段扫描天线：输出所述频率源产生的连续扫频信号；接收射频标签的反射信号；与所述定向耦合器相连接的检波器和低通滤波放大模块：提取反射信号中的低频幅度信息，对该信息进行低通放大，得到稳定的脉动直流信号；与所述低通滤波放大模块电连接的处理单元；该处理单元与所述频率源电连接，为频率源设定扫频信号的频率和扫描方式；工作时，处理单元设定并记录所述频率源发出连续扫频信号的频率和间隔，频率源发出的连续扫频信号经定向耦合器传送至所述全频段扫描天线；射频标签接收到所述连续扫频信号后，会与其固有频率一致的扫频信号产生幅度最大的谐振信号，减小天线的反射信号能量，天线接收射频标签的反射信号，该反射信号经定向耦合器依次经过所述检波器和低通滤波放大模块，得到稳定的脉动直流信号；处理单元分析该脉动直流信号的幅度信息，得到该脉动直流信号的幅度，结合记录的频率源发出的扫频信号的频率，形成幅频特性曲线，对该曲线进行门限判决，得到射频标签的固有幅频特性，与处理单元中存储的该标签的频频特性曲线进行融合并进行门限判决，完成标签的读取。

在所述频率源和定向耦合器之间依次设有：对连续扫频信号进行滤波和放大的滤波放大模块。

与所述处理单元相连接，输出处理单元读出的射频标签中的信息的显示单元。

一种射频标签读卡器抑制干扰的方法，具有如下步骤：

S100.使用全频段扫描天线在射频标签附近发射连续扫频信号；使用所述天线接收射频标签的反射信号；

S200.检波器和低通滤波放大模块对所述反射信号进行处理，得到稳定的直流脉动信号，将该脉动直流信号传输至处理单元；

S300.处理单元提取所述脉动直流信号的幅度，结合扫频信号的频率，形成新的幅频特性曲线S1，与事先存储在处理单元片内寄存器中的幅频特性背景曲线S0比较计算，计算S1/S0，提取新的曲线；

S400.搜索步骤S300中所述的新的曲线，搜索该曲线上单个频率点的比值，若比值低于0.8，则判决当前频点上的信息为1，否则判决当前频点上的信息为0，完成对射频标签存储信息的读取。

所述步骤S300具体包含如下步骤：

S310.处理单元根据其内部状态寄存器的状态，判定所述射频标签是否为初次启动；

S320.若为初次启动：处理单元将所述脉动直流信号存储到片内寄存器中，形成幅频特性背景曲线S0；修改状态寄存器；

S330.若不是初次启动，在所述片内寄存器中存储新的幅频特性曲线S1。

还具有步骤S500：处理单元将读取到的射频标签存储的信息，显示在显示单元上，实现读卡器的功能。

所述步骤S100具体包括：

S110.读卡器工作时，处理单元首先进行本机、状态寄存器、频率源和显示单元的初始化配置；

S120.处理单元控制频率源产生设定的连续扫频信号；

S130.滤波放大模块对连续扫频信号进行滤波和放大并传送至定向耦合器；

S140.混频滤波模块对步骤S130处理后的扫频信号进行混频和滤波后传送至定向耦合器，由定向耦合器将信号传送至全频段扫描天线，由天线发出；

S150.全频段扫描天线接收射频标签的反射信号，该信号由定向耦合器传送到检波器，由检波器提取低频幅度信息。

由于采用了上述技术方案，本发明能够实现一种基于连续频率扫描的读卡器实，能够极大的简化标签识别和读取设备，而且通过独特的算法，有效的降低了周围环境对读卡器的干扰，具有读取准确率高的特点，降低系统成本，可以用于打印标签的配套读卡器。整个设备成本低廉，技术成熟，十分适合大范围应用在包装和物流等流域的物品识别、防伪和溯源管理。

附图说明

为了更清楚的说明本发明的实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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为本发明的模块结构图

图2为本发明的工作流程图

具体实施方式

为使本发明的实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面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的描述：

如图1所示：一种射频标签读卡器，主要包括：产生连续扫频信号的频率源1。与所述频率源1电连接的处理单元2，为频率源1设定扫频信号的频率和扫描方式，同时记录该频率和扫描方式。

与频率源1电连接，将该频率源1产生的连续扫频信号进行定向传输的定向耦合器5。与定向耦合器5电连接的全频段扫描天线6，输出所述频率源1产生的连续扫频信号；同时，该天线用于接收射频标签产生的反射信号。

为了对射频标签的反射信号进行分析，获取反射信号中携带的射频标签固有的频率信息。在天线接收射频标签产生的反射信号之后，反射信号首先由定向耦合器5定向传送至检波器7（本发明采用包络检波器），生成反射信号对应的脉动直流信号。然后，将脉动直流信号进一步的传输至低通滤波放大模块8，对该信息进行低通放大，得到稳定的脉动直流信号后传送回处理单元2。

处理单元2分析所述的脉动直流信号的幅度信息，结合事先记录的扫频信号的频率，生成对应的幅频特性曲线，将该幅频特性曲线与事先存储在处理单元中的原始幅频特性曲线进行比较计算，进行门限判决，得到射频标签记载的信息，完成射频标签的读取。

考虑到，由频率源发出的扫频信号能量较低，无法由天线发出；而且为了方便对天线发射和接收的信号进行加密处理，作为一个较佳的实施方式：在所述频率源1和定向耦合器5之间依次设有：滤波放大模块3和混频滤波模块4，分别对频率源1发出的原始扫频信号进行滤波放大、频率搬移和滤波，以输出适合天线输出的相应频率范围的连续扫频信号。

为了方便使用者实时了解射频标签对应的信息，作为一个较佳的实施方式，本发明还具有显示单元9，用于输出处理单元2从数据库中读取的对应当前射频标签记载的信息。

如图2所示：射频标签读卡器抑制干扰的方法主要包括如下步骤：

S100.处理单元2在完成读卡器相关设备的初始化后，设定频率源1将连续扫频信号传输至全频段扫描天线6，使用全频段扫描天线6在射频标签附近发射连续扫频信号，在射频标签产生相应的反射信号后，全频段扫描天线6接收射频标签的反射信号。

S200.天线采集到发射信号后，经过所述定向耦合器5定向传输至包络检波器7，由检波器7提取所述反射信号中的低频幅度信息。然后低频幅度信息被传输至低通滤波放大模块8，进行低通放大，得到脉动直流信号，将该脉动直流信号进一步传输至处理单元2。

S300.处理单元2首先将脉动直流信号存储在其内部的片内寄存器中，转化成新的幅度-频率（幅频）特性曲线S1，与事先存储在处理单元2片内寄存器中的幅频特性背景曲线S0比较计算，计算S1/S0，提取新的曲线。

S400.针对步骤S300中所述的新的曲线，搜索该曲线上单个频率点的比值，若比值低于0.8，则判决当前频点上的信息为1，否则判决当前频点上的信息为0，完成对射频标签存储信息的读取。

考虑到读卡器所读取的射频标签，可能是首次读取，即读卡器处理单元2中的片内寄存器中没有存储该射频标签的幅频特性背景曲线S0，会造成无法读取射频标签内容的情况，故作为一个较佳的实施方式，所述步骤S300具体包括：

S310.处理单元2根据其内部状态寄存器的状态，判定所述射频标签是否为初次启动。

S320.若为初次启动：处理单元2将所述脉动直流信号存储到片内寄存器中，形成幅频特性背景曲线S0，同时修改状态寄存器，表示为当前射偏标签非首次启动。

S330.若经校验，当前射频标签不是初次启动，在所述片内寄存器中存储新的幅频特性曲线S1，进行正常校验。

在频率源1发出射频信号之前，处理单元2会对整个读卡器的进行初始化配置，同时设定频率源1的所发出的连续扫频信号设定相关的参数。作为一个较佳的实施方式，所述步骤S100具体包括：

S110.读卡器工作时，处理单元2首先进行本机、状态寄存器、频率源1和显示单元的初始化配置；

S120.处理单元2控制频率源1产生设定的连续扫频信号；

S130.滤波放大模块对连续扫频信号进行滤波和放大并传送至定向耦合器5。

S140.混频滤波模块对步骤S130处理后的扫频信号进行混频和滤波后传送至定向耦合器5，由定向耦合器5将信号传送至全频段扫描天线6，由天线6发出。

S150.全频段扫描天线6接收射频标签的反射信号，该信号由定向耦合器5传送到检波器7，由检波器7提取低频幅度信息。

实施例1。

如图1和图2所示所示的一种射频标签。

所述处理单元22采用Cotext-M0的MCU，频率源11采用AD9911。

读卡器开始工作后，MCU首先进行本机、频率源1和显示屏进行初始化配置；

MCU控制频率源1产生扫频信号；从100MHz开始连续扫频，以100KHz为间隔，到115MHz结束，并记录该频率。

滤波放大模块3对信号进行滤波，滤除有用信号带宽以外的信号，然后进行放大，使得信号维持在一个稳定的幅度。

混频滤波模块4对输入信号进行混频和滤波；比如将原来100-115MHz的信号向上搬移800MHz，变成900-915MHz的射频信号，并且滤除带外的信号，传送给定向耦合器5。

定向耦合器5将信号传送到天线，将天线接收和反射的信号定向耦合到检波器7；

检波器7将反射的射频耦合信号的低频幅度信息提取出来。

低通滤波放大模块83对低频的幅度信号进行低通放大，得到稳定的脉动直流信号，送到MCU的AD采用端口；

MCU对AD端口进行数据采集，采集脉动直流信号的幅度信息，存储到片内寄存器，结合事先设定的扫频信号的频率进行幅度-频率表处理，提取射频标签的幅频特性信息。

MCU调取由射频标签提取的幅频特性信息所对应的信息显示在显示单元9上，实现了读卡器功能。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种射频标签读卡器，具有：

产生连续扫频信号的频率源；

对该频率源发出的扫频信号进行频率搬移和滤波的混频滤波模块；

与所述混频滤波模块电连接，将该频率源产生的连续扫频信号进行定向传输的定向耦合器；

与该定向耦合器电连接的全频段扫描天线：输出所述频率源产生的连续扫频信号；接收射频标签的反射信号；

与所述定向耦合器相连接的检波器和低通滤波放大模块：提取反射信号中的低频幅度信息，对该信息进行低通放大，得到稳定的脉动直流信号；

与所述低通滤波放大模块电连接的处理单元；该处理单元与所述频率源电连接，为频率源设定扫频信号的频率和扫描方式；

工作时，处理单元设定并记录所述频率源发出连续扫频信号的频率和间隔，频率源发出的连续扫频信号经定向耦合器传送至所述全频段扫描天线；

射频标签接收到所述连续扫频信号后，会与其固有频率一致的扫频信号产生幅度最大的谐振信号，减小天线的反射信号能量；

天线接收射频标签的反射信号，该反射信号经定向耦合器依次经过所述检波器和低通滤波放大模块，得到稳定的脉动直流信号；处理单元分析该脉动直流信号的幅度信息，得到该脉动直流信号的幅度，结合记录的频率源发出的扫频信号的频率，形成幅频特性曲线，对该曲线进行门限判决，得到射频标签的固有幅频特性，与处理单元中存储的该标签的幅频特性曲线进行融合并进行门限判决，完成标签信息的读取。

2.根据权利要求1所述的射频标签读卡器，其特征还在于：在所述频率源和定向耦合器之间依次设有：对连续扫频信号进行滤波和放大的滤波放大模块和混频滤波模块。

3.根据权利要求1或2所述的射频标签读卡器，其特征在于还具有：与所述处理单元相连接，输出处理单元读出的射频标签中的信息的显示单元。

4.一种如权利要求3所述的射频标签读卡器抑制干扰的方法，具有如下步骤：

S100.使用全频段扫描天线在射频标签附近发射连续扫频信号；使用所述天线接收射频标签的反射信号；

S200.检波器和低通滤波放大模块对所述反射信号进行处理，得到稳定的直流脉动信号，将该脉动直流信号传输至处理单元；

S300.处理单元提取所述脉动直流信号的幅度，结合扫频信号的频率，形成新的幅频特性曲线S1，与事先存储在处理单元片内寄存器中的幅频特性背景曲线S0比较计算，计算S1/S0，提取新的曲线；

S400.搜索步骤S300中所述的新的曲线，搜索该曲线上单个频率点的比值，若比值低于0.8，则判决当前频点上的信息为1，否则判决当前频点上的信息为0，完成对射频标签存储信息的读取。

5.根据权利要求4所述的射频标签读卡器抑制干扰的方法，其特征还在在于：所述步骤S300具体包含如下步骤：

S310.处理单元根据其内部状态寄存器的状态，判定所述射频标签是否为初次启动；

S320.若为初次启动：处理单元将所述脉动直流信号存储到片内寄存器中，形成幅频特性背景曲线S0；修改状态寄存器；

S330.若不是初次启动，在所述片内寄存器中存储新的幅频特性曲线S1。

6.根据权利要求4或5所述的射频标签读卡器抑制干扰的方法，其特征还在于具有步骤S500：处理单元将读取到的射频标签存储的信息，显示在显示单元上，实现读卡器的功能。

7.根据权利要求4所述的射频标签读卡器抑制干扰的方法，其特征还在于所述步骤S100具体包括：

S110.读卡器工作时，处理单元首先进行本机、状态寄存器、频率源和显示单元的初始化配置；

S120.处理单元控制频率源产生设定的连续扫频信号；

S130.滤波放大模块对连续扫频信号进行滤波和放大并传送至混频滤波模块；

S140.混频滤波模块对步骤S130处理后的扫频信号进行混频和滤波后传送至定向耦合器，由定向耦合器将信号传送至全频段扫描天线，由天线发出；

S150.全频段扫描天线接收射频标签的反射信号，该信号由定向耦合器传送到检波器，由检波器提取低频幅度信息。