CN103336936B - 一种声表面波阅读器发射链路结构的工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种声表面波阅读器发射链路结构及其工作方法，属于射频识别领域。其在传统的阅读器发射链路结构基础上，根据声表面波标签的特性以及零中频技术进行了改进，在简化结构的同时可降低成本，并能更好的与声表面波标签配套使用。本发明的结构包括本振模块、防干扰开关模块、可变功率放大器模块、收发隔离开关模块、微控制器模块。本发明省去了传统阅读器发射链路结构中的中频源、混频器、带通滤波器，并且使用单刀双掷射频开关代替环形器来实现收发隔离。本发明可涵盖433MHz、915MHz等ISM频段，并实现发射功率的程控可调。

Description

一种声表面波阅读器发射链路结构的工作方法

技术领域：

本发明涉及一种声表面波阅读器发射链路结构的工作方法，属于射频识别领域。

背景技术：

声表面波射频识别系统主要包括声表面波标签和阅读器两部分。声表面波射频识别系统的工作原理如图1所示。图1所示声表面波射频识别系统的工作原理如下：阅读器1发射的射频查询脉冲2经标签天线3接收进入叉指换能器4，通过逆压电效应将电信号转换为声表面波信号，声表面波在沿基片5传播的过程中遇到反射栅6产生反射，反射信号由叉指换能器4经正压电效应转换为脉冲回波信号经天线3发射回阅读器1。由于反射栅6排列的不同，阅读器1得到的回波脉冲串也各不相同，由此可以通过反射栅编码来阅读标签信息。

传统的声表面波阅读器发射链路结构如图2所示。以频率为433MHz为例，本振产生低于433MHz(如363MHz)的本振信号，中频信号(如70MHz)经过射频开关后与本振信号进行上混频得到调制信号，经过带通滤波、功率放大和环形器后，由天线发射出去。其中，射频开关起到控制发射信号脉冲宽度的作用，环形器起到隔离发射信号和接收信号的作用。

传统的声表面波阅读器发射链路结构比较复杂。其中频源与本振对电路都存在很大的干扰，两者混频后产生了两种新的频率，很可能影响到接收电路，给整个阅读器电路以及PCB的设计带来了不小的难度。与此同时，发射链路对混频器、射频开关和带通滤波器的参数性能要求很高，并且环节过多对调试也不利。除此之外，该传统的声表面波阅读器发射链路结构不能在硬件不改变的情况下覆盖多个ISM频段，不能实现发射功率的程控可调。

因此，确有必要对现有技术进行改进以解决现有技术之不足。

发明内容：

本发明提供一种声表面波阅读器发射链路结构及其工作方法，其在传统的声表面波阅读器发射链路结构基础上，根据声表面波标签的特性以及零中频技术进行了改进，在简化结构的同时可降低成本，并能更好的与声表面波标签配套使用。与此同时，还可覆盖多个ISM频段，可实现发射功率的程控可调。

本发明采用如下技术方案：一种声表面波阅读器发射链路结构，所述声表面波阅读器发射链路结构包括本振模块、防干扰开关模块、可变功率放大器模块、收发隔离开关模块、微控制器模块，所述本振模块的输出端连接防干扰开关模块的输入端，防干扰开关模块的输出端连接可变功率放大器模块的输入端，可变功率放大器模块的输出端连接收发隔离开关模块的第一输入端，接收电路连接收发隔离开关模块的第二输入端，收发隔离开关模块的输出端连接天线的馈电输入端，微控制器模块的输出端连接本振模块、防干扰开关模块、可变功率放大器模块和收发隔离开关模块的控制输入端。

所述本振模块采用美国ADI公司的ADF4350芯片。

所述防干扰开关模块采用美国ADI公司的ADG918芯片。

所述可变功率放大器模块采用美国RFMD公司的RF2155芯片。

所述收发隔离开关模块采用美国HittiteMicrowave公司的HMC194芯片。

所述微控制器模块采用意法半导体公司的基于ARMcortexM3内核的STM32芯片。

本发明还采用如下技术方案：一种声表面波阅读器发射链路结构的工作方法，其包括如下工作步骤：

步骤A，当发射链路上电后，微控制器对本振模块初始化，等待本振输出稳定；

步骤B，当本振输出稳定后，在微控制器控制下，将收发隔离开关模块置于发射通道，断开接收通道；

步骤C，紧接着，与步骤B时间相隔不超过20ns，在微控制器控制下开启可变功率放大器模块至最大功率；

步骤D，接着，与步骤C时间相隔不小于100ns，待功率放大器工作稳定后，在微控制器控制下将防干扰开关模块置于发射状态，将本振信号接入功率放大器模块；

步骤E，接着，与步骤D时间相隔不超过200ns，在微控制器控制下将防干扰开关模块接入50欧姆负载，使本振信号通过负载回流至地回路，减少对接收电路的干扰；

步骤F，紧接着，与步骤E时间相隔不超过20ns，在微控制器控制下关闭功率放大器模块；

步骤G，接着，与步骤F时间相隔不小于50ns，在微控制器控制下将收发隔离开关置于接收链路；

步骤H，接着，与步骤G时间相隔10μs，由微控制器控制进入步骤B，循环以上过程，并在步骤C中根据接收链路反馈信息调整可变功率放大器的输出功率。

本发明具有如下有益效果：

(1)根据声表面波标签的特性以及零中频技术进行改进，在简化结构的同时可降低成本，并能更好的与声表面波标签配套使用；

(2)在不改变硬件结构的情况下可实现多个ISM频段的覆盖，并能实现发射功率的程控可调。

附图说明：

图1为声表面波射频识别系统的工作原理。

图2为传统的声表面波阅读器发射链路结构模块框图。

图3为本发明声表面波阅读器发射链路结构模块框图。

图4为本发明声表面波阅读器发射链路结构的电路模块框图。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

请参照图3所示，本发明声表面波阅读器发射链路结构包括本振模块、防干扰开关模块、可变功率放大器模块、收发隔离开关模块、微控制器模块；其中：本振模块的输出端连接防干扰开关模块的输入端，防干扰开关模块的输出端连接可变功率放大器模块的输入端，可变功率放大器模块的输出端连接收发隔离开关模块的第一输入端，接收电路连接收发隔离开关模块的第二输入端，收发隔离开关模块的输出端连接天线的馈电输入端，微控制器模块的输出端连接本振模块、防干扰开关模块、可变功率放大器模块和收发隔离开关模块的控制输入端。

请参照图3并结合图4所示，本发明声表面波阅读器发射链路结构中的本振模块采用美国ADI公司的集成VCO(VoltageControlOscillator，压控振荡器)的PLL(PhaseLockLoop，锁相环)芯片ADF4350实现，其输出频率从137.5MHz到4400MHz，该芯片有小数分频功能，能覆盖该频段任意频点，输出频率稳定、杂散小，并且输出功率可调。防干扰开关模块采用美国ADI公司的ADG918小信号吸收型射频开关芯片(为单刀双掷开关)，切换速度极快小于10ns，内部有匹配电阻，防止不同通道之间的相互串扰；可变功率放大器模块采用美国RFMD公司的RF2155芯片，其输出功率最大可达500mw，且输出功率可调，并可关断；收发隔离开关模块采用美国HittiteMicrowave公司的HMC194单刀双掷射频开关芯片，其最大输入功率为3w，通道间隔离度达到50dB。所述微控制器模块采用意法半导体公司的基于ARMcortexM3内核的STM32芯片。

请参照图3并结合图4所示，本发明声表面波阅读器发射链路结构的工作步骤如下：

步骤A，当发射链路上电后，微控制器对本振模块初始化(输出频率可调，频率值由声表面波标签的谐振频率决定)，等待本振输出稳定；

步骤B，当本振输出稳定后，在微控制器控制下，将收发隔离开关模块置于发射通道，断开接收通道；

步骤C，紧接着，与步骤B时间相隔不超过20ns，在微控制器控制下开启可变功率放大器模块至最大功率；

步骤D，接着，与步骤C时间相隔不小于100ns，待功率放大器工作稳定后，在微控制器控制下将防干扰开关模块置于发射状态，将本振信号接入功率放大器模块；

步骤E，接着，与步骤D时间相隔不超过200ns(该200ns为发射链路的查询脉冲宽度，由声表面波标签的叉指换能器带宽决定，可调整)，在微控制器控制下将防干扰开关模块接入50欧姆负载，使本振信号通过负载回流至地回路，减少对接收电路的干扰；

步骤F，紧接着，与步骤E时间相隔不超过20ns，在微控制器控制下关闭功率放大器模块；

步骤G，接着，与步骤F时间相隔不小于50ns，在微控制器控制下将收发隔离开关置于接收链路；

步骤H，接着，与步骤G时间相隔10μs(该10μs为声表面波标签的识别周期，由声表面波标签的反射栅回波时间长度决定，可调整)，由微控制器控制进入步骤B，循环以上过程，并在步骤C中根据接收链路反馈信息调整可变功率放大器的输出功率。

本发明声表面波阅读器发射链路结构在传统的声表面波阅读器发射链路结构基础上，根据声表面波标签的特性以及零中频技术进行了改进，在简化结构的同时可降低成本，并能更好的与声表面波标签配套使用，本发明可涵盖433MHz、915MHz等ISM频段，并实现发射功率的程控可调。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种声表面波阅读器发射链路结构的工作方法，其中声表面波阅读器发射链路结构包括本振模块、防干扰开关模块、可变功率放大器模块、收发隔离开关模块、微控制器模块，所述本振模块的输出端连接防干扰开关模块的输入端，防干扰开关模块的输出端连接可变功率放大器模块的输入端，可变功率放大器模块的输出端连接收发隔离开关模块的第一输入端，接收电路连接收发隔离开关模块的第二输入端，收发隔离开关模块的输出端连接天线的馈电输入端，微控制器模块的输出端连接本振模块、防干扰开关模块、可变功率放大器模块和收发隔离开关模块的控制输入端，其特征在于：声表面波阅读器发射链路结构的工作方法包括如下工作步骤：

步骤A，当发射链路上电后，微控制器对本振模块初始化，等待本振输出稳定；

步骤B，当本振输出稳定后，在微控制器控制下，将收发隔离开关模块置于发射通道，断开接收通道；

步骤C，紧接着，与步骤B时间相隔不超过20ns，在微控制器控制下开启可变功率放大器模块至最大功率；

步骤D，接着，与步骤C时间相隔不小于100ns，待功率放大器工作稳定后，在微控制器控制下将防干扰开关模块置于发射状态，将本振信号接入功率放大器模块；

步骤E，接着，与步骤D时间相隔不超过200ns，在微控制器控制下将防干扰开关模块接入50欧姆负载，使本振信号通过负载回流至地回路，减少对接收电路的干扰；

步骤F，紧接着，与步骤E时间相隔不超过20ns，在微控制器控制下关闭功率放大器模块；

步骤G，接着，与步骤F时间相隔不小于50ns，在微控制器控制下将收发隔离开关置于接收链路；

步骤H，接着，与步骤G时间相隔10μs，由微控制器控制进入步骤B，循环以上过程，并在步骤C中根据接收链路反馈信息调整可变功率放大器的输出功率。