CN103870784B - 一种检测rfid阅读器中iq路信号强弱的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种检测RFID阅读器中IQ路信号强弱的方法及RFID阅读器，其方法包括如下步骤：对载波信号进行整形得到方波Vck；将晶振产生的时钟CLKI和CLKQ分别取反得到CLKI_和CLKQ_；将CLKI、CLKQ、CLKI_、CLKQ_和方波Vck相与得到相应的脉宽宽度DI、DQ、NI、NQ；将脉宽宽度DI、DQ、NI、NQ转换成相应的4个电压值；选择4个电压值中最大值所对应的时钟作为较强信号输入。通过本发明实施例，检测RFID阅读器中IQ路信号强弱，选择较强信号输入，可以让电路无路在任何相位差的情况下都可以选择最强那一路信号为有效信号，从而大大提高阅读器性能和稳定性。

Description

一种检测RFID阅读器中IQ路信号强弱的方法及装置

技术领域

本发明涉及RFID技术领域，具体涉及一种检测RFID阅读器中IQ路信号强弱的方法及装置。

背景技术

射频识别(RadfoFrequencyIdentification，简称RFID)技术是一种非接触式的自动识别技术，它通过电磁波或电感祸合方式传递信号，以完成对目标对象的自动识别。与条形码、磁卡、接触式IC卡等其它自动识别技术相比，即RFID技术具有识别过程无须人工干预、可同时识别多个目标、信息存储量大、可工作于各种恶劣环境等优点。因此，RFID技术已经被广泛地应用于固定资产管理、生产线自动化、动物和车辆识别、公路收费、门禁系统、仓储、商品防伪、航空包裹管理、集装箱管理等领域。典型的射频识别系统可以分为标签、阅读器和后端数据处理系统三个部分。其中阅读器和标签之间通过无线通信来完成物品识别和信息传输，它们也可以构成一个独立的RFID系统，是RFID系统的核心，通常又被称为RFID前端系统。由于标签在成本和功耗上的局限性，阅读器决定着RFID系统的识别率、通信距离、成本等关键性能。

阅读器芯片模拟前端接收模块架构如图1所示，接收模块采用正交解调方法，可分为去载波电路、可控增益放大器、相关电路以及估值和量化电路。接收信号首先经过正交解调去除13.56M载波，采用Q时钟自动校准产生相互正交的两路时钟来达到最佳性能；解调信号被可控增益放大器放大；相关电路计算已接收到的信号与期望信号之间的相似度，bitphase寄存器将相关间歇与接收信号的比特位进行校准；估值和量化电路检测到有效比特，数字结果输出到FIFO寄存器中。

去载波电路依据采样定理，采用开关电容采样电路进行解调。采样的过程相当于将基带信号频谱重复复制在整个频率范围内，将采样后的信号经过低通滤波器即可恢复基带数据信号。开关电容采样电路如图2所示。采样时钟信号控制开关SW1以及SW2对天线信号RX进行采样，采样的时钟频率应高于数据信号频率的两倍才能无失真地恢复数据信号。

具体的去载波电路如图3所示，控制开关的采样时钟CLK1和CLK2要相互正交，由于本解调电路采用的是正交解调，所以总共需要四路相互正交的采样时钟信号。图4所示电路能够产生四相正交时钟信号。

去载波之后，IQ两路的去载波电路会产生以下两个信号:VRxFollI,VRxFollQ。由于采样时钟与载波相位的差异会使得这两个信号的强弱存在差别。倘若没有对信号强弱的判定和选择，如果选择了较弱的信号，将会严重影响到阅读器的性能，对读写器的工作距离、兼容性、稳定性等都是致命的影响。

发明内容

为了解决上述问题，本发明实施例提供了一种检测RFID阅读器中IQ路信号强弱的方法及RFID阅读器。该电路可以让电路无路在任何相位差的情况下都可以选择最强那一路信号为有效信号，从而大大提高阅读器性能和稳定性。

本发明提供了一种检测RFID阅读器中IQ路信号强弱的方法，其特征在于，包括如下步骤：

对载波信号进行整形得到方波Vck；

将晶振产生的时钟CLKI和CLKQ分别取反得到CLKI_和CLKQ_；

将CLKI、CLKQ、CLKI_、CLKQ_和方波Vck相与得到相应的脉宽宽度DI、DQ、NI、NQ；

将脉宽宽度DI、DQ、NI、NQ转换成相应的4个电压值；

选择4个电压值中IQ路上最大值所对应的时钟作为较强信号输入。

所述将脉宽宽度DI、DQ、NI、NQ转换成相应的4个电压值具体为：

用脉宽分别控制对同值电容的充放电得到相应的4个电压值。

所述选择4个电压值中IQ路上最大值所对应的时钟作为较强信号输入包括：

判断I路上两个电压值大小，选出I路上的较大值；

判断Q路上两个电压值大小，选出Q路上的较大值；

将I路上的较大值与Q路上的较大值比较选出最大值；

将最大值所对应的时钟作为较强信号输入。

相应的，本发明实施例还提供了一种RFID阅读器，包括：

整形电路，用于对载波信号进行整形得到方波Vck

反相电路，用于将晶振产生的时钟CLKI和CLKQ分别取反得到CLKI_和CLKQ_；

脉宽电路，用于将CLKI、CLKQ、CLKI_、CLKQ_和方波Vck相与得到相应的脉宽宽度DI、DQ、NI、NQ；

电压转换电路，用于将脉宽宽度DI、DQ、NI、NQ转换成相应的4个电压值；

信号选择电路，用于选择4个电压值中IQ路上最大值所对应的时钟作为较强信号输入。

所述脉宽电路用脉宽分别控制对同值电容的充放电得到相应的4个电压值。

所述信号选择电路包括：

I判断子电路，用于判断I路上两个电压值大小，选出I路上的较大值；

Q判断子电路，用于判断Q路上两个电压值大小，选出Q路上的较大值；

选择子电路，用于将I路上的较大值与Q路上的较大值比较选出最大值；

输入子电路，用于将最大值所对应的时钟作为较强信号输入。

在本发明通过检测RFID阅读器中IQ路信号强弱，选择较强信号输入，可以让电路无路在任何相位差的情况下都可以选择最强那一路信号为有效信号，从而大大提高阅读器性能和稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，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它的附图。

图1是现有技术中的阅读器芯片模拟前端接收模块架构图；

图2是现有技术中的开关电容采样电路原理图；

图3是现有技术中的去载波电路原理图；

图4是现有技术中的四路相互正交的采样时钟信号电路原理图；

图5是本发明实施例中的检测RFID阅读器中IQ路信号强弱的方法流程图；

图6是本发明实施例中的相位差波形图；

图7是本发明实施例中的脉宽转换成电压的电路原理图；

图8是本发明实施例中的检测IQ信号强弱模块结构示意图；

图9是本发明实施例中的信号选择电路的结构示意图；

图10是本发明实施例中的检测IQ信号强弱的电路原理图。

具体实施方式

下面将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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

图5示出了本发明实施例中的检测RFID阅读器中IQ路信号强弱的方法流程图，具体步骤如下：

S501、对载波信号进行整形得到方波Vck；

S502、将晶振产生的时钟CLKI和CLKQ分别取反得到CLKI_和CLKQ_；

S503、将CLKI、CLKQ、CLKI_、CLKQ_和方波Vck相与得到相应的脉宽宽度DI、DQ、NI、NQ；

需要说明的是，由于信号强弱是由于相位差造成的，本实施例先把他们的相位差比较出来。对载波进行整形得到方波Vck，对CLKI、CLKQ分别取反得到CLKI_和CLKQ_，将CLKI、CLKQ、CLKI_、CLKQ_分别与Vck相与，得到DI、DQ、NI、NQ。其步骤S501至S503得到了脉宽宽度，且脉宽宽度就是代表着由天线接收过来的信号和晶振产生的时钟这两者之间存在的相位差。这个是相位差是随机性的，与卡片靠近阅读器的时间点和天线的特性等有非常大的关系，其整个相位差波形图最终为图6中所示。

S504、将脉宽宽度DI、DQ、NI、NQ转换成相应的4个电压值；

其可以利用脉宽分别控制对同值电容的充放电得到4个电压值，即DI、DQ、NI、NQ都转化有相应的电压值，其电路图为图7中所示。

S505、选择4个电压值中最大值所对应的时钟作为较强信号输入。

通过步骤S504可以得到4个电压值，即I路上有两个电压值、Q路上有两个电压值，对I、Q两路的两个电压值分别比较，选出较大值，然后将两个较大值再进行比较选出最大值，从而判定出I、Q两路哪路信号较强。其可以判断I路上两个电压值大小，选出I路上的较大值；判断Q路上两个电压值大小，选出Q路上的较大值；将I路上的较大值与Q路上的较大值比较选出最大值；将最大值所对应的时钟作为较强信号输入。

相应的，图8示出了本发明实施例中的检测IQ信号强弱模块结构示意图，该检测IQ信号强弱模块包括：

整形电路，用于对载波信号进行整形得到方波Vck

反相电路，用于将晶振产生的时钟CLKI和CLKQ分别取反得到CLKI_和CLKQ_；

脉宽电路，用于将CLKI、CLKQ、CLKI_、CLKQ_和方波Vck相与得到相应的脉宽宽度DI、DQ、NI、NQ；

电压转换电路，用于将脉宽宽度DI、DQ、NI、NQ转换成相应的4个电压值；

信号选择电路，用于选择4个电压值中最大值所对应的时钟作为较强信号输入。

需要说明的是，该脉宽电路用脉宽分别控制对同值电容的充放电得到相应的4个电压值。

需要说明的是，图9示出了信号选择电路的结构示意图，该信号选择电路包括：

I判断子电路，用于判断I路上两个电压值大小，选出I路上的较大值；

Q判断子电路，用于判断Q路上两个电压值大小，选出Q路上的较大值；

选择子电路，用于将I路上的较大值与Q路上的较大值比较选出最大值；

输入子电路，用于将最大值所对应的时钟作为较强信号输入。

该检测IQ信号强弱模块位于RFID阅读器，用于检测IQ路的信号强弱，选择较强信号作为输出，其具体电路原理图可基于图10中的结构来实现。

综上，在本发明通过检测RFID阅读器中IQ路信号强弱，选择较强信号输入，可以让电路无路在任何相位差的情况下都可以选择最强那一路信号为有效信号，从而大大提高阅读器性能和稳定性。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器(ROM，Read Only Memory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccess Memory)、磁盘或光盘等。

以上对本发明实施例所提供的检测RFID阅读器中IQ路信号强弱的方法及RFID阅读器进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (4)

1.一种检测RFID阅读器中IQ路信号强弱的方法，其特征在于，包括如下步骤：

对载波信号进行整形得到方波Vck；

将晶振产生的时钟CLKI和CLKQ分别取反得到CLKI_和CLKQ_；

将CLKI、CLKQ、CLKI_、CLKQ_和方波Vck相与得到相应的脉宽宽度DI、DQ、NI、NQ；

将脉宽宽度DI、DQ、NI、NQ转换成相应的4个电压值；

选择4个电压值中IQ路上最大值所对应的时钟作为较强信号输入，包括：判断I路上两个电压值大小，选出I路上的较大值；判断Q路上两个电压值大小，选出Q路上的较大值；将I路上的较大值与Q路上的较大值比较选出最大值；将最大值所对应的时钟作为较强信号输入。

2.如权利要求1所述的检测RFID阅读器中IQ路信号强弱的方法，其特征在于，所述将脉宽宽度DI、DQ、NI、NQ转换成相应的4个电压值具体为：

用脉宽分别控制对同值电容的充放电得到相应的4个电压值。

3.一种RFID阅读器，其特征在于，所述RFID阅读器中包括检测IQ信号强弱模块，所述检测IQ信号强弱模块包括：

整形电路，用于对载波信号进行整形得到方波Vck

反相电路，用于将晶振产生的时钟CLKI和CLKQ分别取反得到CLKI_和CLKQ_；

脉宽电路，用于将CLKI、CLKQ、CLKI_、CLKQ_和方波Vck相与得到相应的脉宽宽度DI、DQ、NI、NQ；

电压转换电路，用于将脉宽宽度DI、DQ、NI、NQ转换成相应的4个电压值；

信号选择电路，用于选择4个电压值中IQ路上最大值所对应的时钟作为较强信号输入，其中：

所述信号选择电路包括：

I判断子电路，用于判断I路上两个电压值大小，选出I路上的较大值；

Q判断子电路，用于判断Q路上两个电压值大小，选出Q路上的较大值；

选择子电路，用于将I路上的较大值与Q路上的较大值比较选出最大值；

输入子电路，用于将最大值所对应的时钟作为较强信号输入。

4.如权利要求3所述的RFID阅读器，其特征在于，所述脉宽电路用脉宽分别控制对同值电容的充放电得到相应的4个电压值。