CN103400092A - 一种基于幅度编码的声表面波阅读器接收链路结构及其工作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于幅度编码的声表面波阅读器接收链路结构及其工作方法，属于射频识别领域。其摈弃了传统射频识别技术阅读器接收链路的超外差或者外差结构，直接用射频功率检波器将声表面波标签的回波功率强度信号转换成电压信号供后级处理。由于针对幅度编码的声表面波标签，只要将电压信号放大至TTL或者CMOS电平，如果后级处理器引脚速率及处理速度足够快，便可省去复杂而高成本的高速ADC电路，在简化接收链路结构的同时可降低成本。本发明的结构包括收发隔离模块、低噪声射频放大器模块、带通滤波器模块、对数检波器模块、比较器模块。本发明能对标签的距离进行自适应调整，且只需更换带通滤波器的通带范围，便可涵盖433MHz、915MHz等ISM频段。

Description

一种基于幅度编码的声表面波阅读器接收链路结构及其工作方法
技术领域
本发明涉及一种基于幅度编码的声表面波阅读器接收链路结构及其工作方法，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。
声表面波标签最常见的反射栅编码方式为幅度编码，采用幅度编码方式的声表面波标签结构如图2所示。它是通过在固定位置上是否设置反射栅来对应编码1和0，每个固定的位置代表一位编码。如图2中有8个可能放置反射栅的位置，编码容量为28=256，其中间或的放置了5个反射栅，代表的标签编码是10101101。固定位置上声表面波标签的反射栅有无与固定时间上声表面波阅读器接收回波脉冲的有无有着一一对应的关系。幅度编码具有容易实现、工艺要求低、后期信号处理简单等特点。
传统射频识别技术的阅读器接收链路通常采用超外差或者外差结构。无论是超外差还是外差结构，都需要高速ADC电路采集数据，然后处理数据以实现标签解码，这使得接收链路不仅结构复杂，而且成本高。
发明内容
本发明提供一种基于幅度编码的声表面波阅读器接收链路结构及其工作方法，其摈弃了传统射频识别技术阅读器接收链路的超外差或者外差结构，直接用射频功率检波器对声表面波标签的回波进行功率检波，将回波功率强度信号转换成电压信号供后级处理。由于针对幅度编码的声表面波标签，可通过给定时间上声表面波阅读器接收回波信号的幅值大小来判断固定位置上声表面波标签的反射栅有无，因此只要将电压信号放大至TTL或者CMOS电平，如果后级处理器引脚速率以及处理速度足够快，便可省去复杂而高成本的高速ADC电路，在简化接收链路结构的同时可降低成本。与此同时，还能对标签的距离进行自适应调整，并且只需更换带通滤波器的通带范围，便可涵盖433MHz、915MHz等ISM频段。
本发明采用如下技术方案：一种基于幅度编码的声表面波阅读器接收链路结构，所述声表面波阅读器接收链路结构包括收发隔离模块、低噪声射频放大器模块、带通滤波器模块、对数检波器模块、比较器模块、微控制器模块，收发隔离模块将发射信号与标签回波信号隔离开，并在接收链路工作时，将回波信号接入接收链路的低噪声射频放大器模块的输入端，低噪声射频放大器模块的输出端连接带通滤波器模块的输入端，带通滤波器模块的输出端连接对数检波器模块的输入端，对数检波器模块的输出端连接比较器模块的“+”输入端，微控制器模块的DAC输出端连接比较器模块的“-”输入端，比较器模块的输出端连接微控制器模块的输入引脚。
本发明还采用如下技术方案：一种基于幅度编码的声表面波阅读器接收链路结构的工作方法，其包括如下工作步骤：
步骤A，当接收链路上电后，微控制器模块的DAC输出端输出+2.0V电压并持续一个完整的识别周期，若此时比较器模块的输出信号发生翻转，则对数检波器模块的输入端达到10dBm，微控制器模块发出异常告警信号并停止工作；
步骤B，如步骤A情况未出现，则逐步以0.2V步长降低微控制器模块的DAC输出电压，并且每个电压值持续一个完整的识别周期，如果在DAC输出电压降至0.4V之前，比较器模块的输出信号翻转，表明检测到声表面波标签的回波信号；
步骤C，在检测到声表面波标签的回波信号之后，进入边沿检测及解码过程，该过程至少持续20个完整的识别周期，将解出的声表面波标签编码传给上位机之后，重新进入步骤A；
步骤D，如微控制器模块的DAC输出电压降至0.4V时，比较器模块的输出信号还未翻转，则视为在阅读器的有效读取半径内不存在声表面波标签，重新进入步骤A。
本发明具有如下有益效果：
（1）根据声表面波标签幅度编码的特点对阅读器接收链路进行改进，省去复杂而高成本的高速ADC电路，在简化结构的同时可降低成本；
（2）通过调整微控制器模块的DAC输出电压，即比较器模块的比较电压，可对声表面波标签的距离进行自适应调整；
（3）只需更换带通滤波器的通带范围，便可涵盖433MHz、915MHz等ISM频段。
附图说明
图1为声表面波射频识别系统的工作原理。
图2为采用幅度编码方式的声表面波标签结构。
图3为本发明基于幅度编码的声表面波阅读器接收链路结构模块框图。
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，本发明基于幅度编码的声表面波阅读器接收链路结构包括收发隔离模块、低噪声射频放大器模块、带通滤波器模块、对数检波器模块、比较器模块、微控制器模块；其中：收发隔离模块将发射信号与标签回波信号隔离开，并在接收链路工作时，将回波信号接入接收链路的低噪声射频放大器模块的输入端，低噪声射频放大器模块的输出端连接带通滤波器模块的输入端，带通滤波器模块的输出端连接对数检波器模块的输入端，对数检波器模块的输出端连接比较器模块的“+”输入端，微控制器模块的DAC输出端连接比较器模块的“-”输入端，比较器模块的输出端连接微控制器模块的输入引脚。
请参照图3所示，本发明基于幅度编码的声表面波阅读器接收链路结构的工作步骤如下：
步骤A，当接收链路上电后，微控制器模块的DAC输出端输出+2.0V电压并持续一个完整的识别周期。如此时比较器模块的输出信号发生翻转，说明对数检波器模块的输入端达到10dBm，这种情况对于正常的声表面波阅读器接收链路不会出现，微控制器模块发出异常告警信号并停止工作；
步骤B，如步骤A情况未出现，则逐步以0.2V步长降低微控制器模块的DAC输出电压，并且每个电压值持续一个完整的识别周期。如果在DAC输出电压降至0.4V之前，比较器模块的输出信号翻转，表明检测到声表面波标签的回波信号；
步骤C，在检测到声表面波标签的回波信号之后，进入边沿检测及解码过程，该过程至少持续20个完整的识别周期。将解出的声表面波标签编码传给上位机之后，重新进入步骤A；
步骤D，如微控制器模块的DAC输出电压降至0.4V时，比较器模块的输出信号还未翻转，则视为在阅读器的有效读取半径内不存在声表面波标签，重新进入步骤A。
本发明基于声表面波标签的反射栅幅度编码特点，摈弃了传统射频识别技术阅读器接收链路的超外差或者外差结构，直接用射频功率检波器将声表面波标签的回波功率强度信号转换成电压信号供后级处理，省去了复杂而高成本的高速ADC电路，在简化接收链路结构的同时可降低成本。与此同时，还能对标签的距离进行自适应调整，并且只需更换带通滤波器的通带范围，便可涵盖433MHz、915MHz等ISM频段。
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 (2)

1.一种基于幅度编码的声表面波阅读器接收链路结构，所述声表面波阅读器接收链路结构包括收发隔离模块、低噪声射频放大器模块、带通滤波器模块、对数检波器模块、比较器模块、微控制器模块，其特征在于：收发隔离模块将发射信号与标签回波信号隔离开，并在接收链路工作时，将回波信号接入接收链路的低噪声射频放大器模块的输入端，低噪声射频放大器模块的输出端连接带通滤波器模块的输入端，带通滤波器模块的输出端连接对数检波器模块的输入端，对数检波器模块的输出端连接比较器模块的“+”输入端，微控制器模块的DAC输出端连接比较器模块的“-”输入端，比较器模块的输出端连接微控制器模块的输入引脚。
2.一种如权利要求1所述的基于幅度编码的声表面波阅读器接收链路结构的工作方法，其包括如下工作步骤：
步骤A，当接收链路上电后，微控制器模块的DAC输出端输出+2.0V电压并持续一个完整的识别周期，若此时比较器模块的输出信号发生翻转，则对数检波器模块的输入端达到10dBm，微控制器模块发出异常告警信号并停止工作；
步骤B，如步骤A情况未出现，则逐步以0.2V步长降低微控制器模块的DAC输出电压，并且每个电压值持续一个完整的识别周期，如果在DAC输出电压降至0.4V之前，比较器模块的输出信号翻转，表明检测到声表面波标签的回波信号；
步骤C，在检测到声表面波标签的回波信号之后，进入边沿检测及解码过程，该过程至少持续20个完整的识别周期，将解出的声表面波标签编码传给上位机之后，重新进入步骤A；
步骤D，如微控制器模块的DAC输出电压降至0.4V时，比较器模块的输出信号还未翻转，则视为在阅读器的有效读取半径内不存在声表面波标签，重新进入步骤A。
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