CN104008414B - 由光链路连接的高接收灵敏度的无源rfid系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种由光链路连接的高接收灵敏度的无源RFID系统，由于采用光链路结构，容易适用于不同的环境布线，且长距离传输的情况下光链路损耗很小，适用于大容量数据的传输等特点，可以提高天线的分布范围，提高系统的接收灵敏度，适应于识别大数量电子标签的应用场景。解决了现有无源RFID系统中存在的识别标签的范围较小，识别准确度不高的问题。可以广泛适用于物流仓储中的仓库管理、身份识别、交通运输、食品医疗、动物管理、门禁防盗以及工业军事等多种领域。

Description

由光链路连接的高接收灵敏度的无源RFID系统

技术领域

本发明涉及无源射频识别技术领域，尤其涉及一种由光链路连接的高接收灵敏度的无源RFID系统。

背景技术

射频识别技术(Radio Frequency Identification,RFID)是一种非接触式的自动识别技术，其基本原理是利用射频信号和空间耦合传输特性自动识别目标对象并获取相关信息，实现自动识别。RFID技术有着十分广泛的应用前景，越来越受到人们的重视其可以应用于物流仓储中的仓库管理、身份识别、交通运输、食品医疗、动物管理、门禁防盗以及工业军事等多种领域，给人们生活带来了极大的便利。

无源射频识别系统是目前RFID技术应用的主流，在超高频及微波波段，无源RFID技术主要基于电磁波反向散射原理。相对于有源RFID系统，无源RFID系统所能达到的识别标签的范围较小，目前市场上能够达到的最高水平是12m左右；而且在应对密集数量的无源电子标签，无源RFID系统的读写器的识别准确度也有很大的局限。造成以上两个难题的原因如下：第一，无源电子标签本身不提供能量，标签工作的能量来自于读写器反射过来的电磁波；对于读写器来讲，无源RFID系统中使用的读写器则采用了手法同时、同频的通信方式。所以对于无源RFID系统来讲，读写器发射通路和接收通路的隔离度会影响整体系统的接收灵敏度。在现有技术中，无源RFID系统收发隔离的实现主要采用环形器或定向耦合器(也称“收发隔离模块”)，在所有端口匹配的情况下，“收发隔离模块”的隔离度在20～30dB，以至于发射通路泄漏到接收通路的功率(即最主要的“自干扰”信号功率)远远大于电子标签反射回来的信号功率，这使得整个无源RFID系统的接收灵敏度就相当低，从而使电子标签的读写距离较短、识别的标签数量有限。第二，上述所说的自干扰信号还有另外两部分来源，一部分是来源于天线端的阻抗不匹配，当发射通路发射已调信号时，会有反射驻波形成的干扰信号进入接收通道中；另一部分是发射出去的已调信号，经过标签周围的环境反射后，随标签反射信号进入接收通道中，这两种自干扰信号也都会影响系统的接收灵敏度。第三，目前市场上的读写器和天线的组合方式有两种，一种是将天线和读写器集成化、一体化，另一种是将天线和读写器通过同轴电缆连接，这两种组合方式都限制了无源RFID系统的读写距离和标签识别数量。这是因为读写器和天线一体化后天线的分布范围和分布的天线数量受到了限制，没有办法在大规模的范围内布置天线；天线和读写器通过同轴电缆相连会导致从天线端接收到的微弱信号在经过插入损耗较大的同轴电缆后大幅度衰弱，影响了后端阅读器的接收灵敏度。

综上述，现有无源RFID系统中存在的问题是无源RFID系统所能达到的识别标签的范围较小；而且在应对密集数量的无源电子标签时，无源RFID系统的读写器的识别准确度也有很大的局限。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题就是如何解决现有无源RFID系统中存在的识别标签的范围较小，识别准确度不高的问题。

(二)技术方案

为解决上述问题，本发明提供一种由光链路连接的高接收灵敏度的无源RFID系统，其特征在于，包括读写器芯片，用于发射下行信号，接收上行信号；第一调整电路,用于接收读写器芯片发射的下行信号，并将下行信号整合成符合第一电信号转光信号模块输入范围的信号；第一电信号转光信号模块，用于将接收到的信号转换成光信号，经过光纤传输后输入第一光信号转电信号模块；第一光信号转电信号模块，用于将接收到的信号转换成电信号，并输入多级低噪声放大器；依次连接的多级低噪声放大器和功率放大器，用于放大光信号转电信号模块输出的射频信号，并将放大后的射频信号输入到第一定向耦合器的输入端；第一定向耦合器，用于配合后端天线分离上行和下行两条链路，第一定向耦合器的下行信号输出端也是上行信号的输入端，此端和天线相接，上行链路中第二调整电路的输入端和第一定向耦合器的上行信号的输出端相接；由于第一定向型耦合器的隔离度有限，下行信号在通过定向耦合器的时候会有一部分能量泄漏到上行链路中，产生自干扰信号；天线将下行信号以电磁波的形式送达无源电子标签；无源电子标签对下行的电磁波信号进行反射调制，得到上行信号；天线接收上行信号，经过第一定向耦合器，将上行信号和自干扰信号一起输出到第二调整电路的输入端；第二调整电路，用于将接收到的上行信号和自干扰信号进行扩大或者缩减，输入到第一低噪声放大器；第一低噪声放大器，用于将接收到的第二调整电路输出的信号放大，然后输入到第二电信号转光信号模块；第二电信号转光信号模块，用于将接收到的电信号转换成光信号，然后经过光纤传输，输入到第二光信号转电信号模块；第二光信号转电信号模块，用于将接收到的光信号转换成电信号后，输出到第二低噪声放大器；第二低噪声放大器，用于将接收到的信号放大，然后输入到读写器芯片的接收端口中；

其中读写器芯片、第一调整电路、第一电信号转光信号模块、第二光信号转电信号模块、第二低噪声放大器组成光链路的近端部分；

第一光信号转电信号模块、多级低噪声放大器、功率放大器、天线端、第一定向耦合器、第二调整电路、第一低噪声放大器、第二电信号转光信号模块组成光链路的远端部分；

所述第一调整电路包括第二定向耦合器、第二功分器和第二自干扰消除电路；

其中，第二自干扰消除电路包括第二检测模块、第二调整模块、反馈模块和第二合路器；

第二定向耦合器，用于将读写器输出的下行信号耦合出部分下行信号作为自干扰消除的参考信号；

第二检测模块包括第二幅度检测模块和第二相位检测模块，第二调整模块包括第二幅度调整模块和第二相位调整模块；

第二调整模块，用于按照上行信号的特性，调整参考信号的幅度和相位；

第二功分器，用于接收第二低噪声放大器输出的上行信号，并将上行信号分为三路，一路大幅度信号输入到合路器的其中一个输入端，另外两路小幅度信号分别输入到第二检测模块中的第二幅度检测模块和第二相位检测模块中；

第二幅度检测模块和第二相位检测模块，接收功分器输出的两路小幅度信号，经过检测后输出幅度控制信号和相位控制信号；

第二幅度调整模块和第二相位调整模块，用于接收第二检测模块输出的幅度控制信号和相位控制信号，根据接收到的幅度控制信号和相位控制信号，对参考信号进行幅度调整和相位调整，输出消除信号，并使得消除信号和上行信号中的自干扰信号是等幅反相的关系；

第二合路器，其中一个输入端用于接收第二功分器输出的一路大幅度信号，另一个输入端用于接收第二调整模块输出的消除信号，输出端用于输出已消信号；

反馈模块，用于提取一部分已消信号进行检测，检测消除的效果，并将效果反馈到第二检测模块中的第二相位检测模块；

所述第二调整电路包括第一功分器和第一自干扰消除电路；

其中，第一自干扰消除电路包括第一检测模块、第一调整模块和第一合路器；

第一定向耦合器，用于配合天线分离上行链路和下行链路，将下行信号的一部分信号输入到天线的输入端，一部分耦合到耦合端输出作为远端自干扰消除的参考信号，还有一部分信号泄漏到上行链路中作为自干扰信号，并且接收天线输出的上行信号，并将自干扰信号和上行信号作为新的上行信号输出到第一功分器中；

第一检测模块包括第一幅度检测模块和第一相位检测模块，第一调整模块包括第一幅度调整模块和第一相位调整模块；

第一调整模块，用于按照上行信号的特性，调整参考信号的幅度和相位；

第一功分器，用于接收第一定向耦合器输出的上行信号，并将上行信号分为三路，一路大幅度信号输入到第一合路器的其中一个输入端，另外两路小幅度信号分别输入到第一检测模块中的第一幅度检测模块和第一相位检测模块中；

第一幅度检测模块和第一相位检测模块，接收功分器输出的两路小幅度信号，经过检测后输出幅度控制信号和相位控制信号

第一幅度调整模块和第一相位调整模块，用于接收第一检测模块输出的幅度控制信号和相位控制信号，根据接收到的幅度控制信号和相位控制信号，对参考信号进行幅度调整和相位调整，输出消除信号，并使得消除信号和上行信号中的自干扰信号是等幅反相的关系；

第一合路器，其中一个输入端用于接收第一功分器输出的一路大幅度信号，另一个输入端用于接收第一调整模块输出的消除信号，输出端用于输出已消信号；

其中，已消信号是上行信号经过自干扰消除电路后，将自干扰信号进行大幅度消除后的信号；

消除信号是下行信号耦合输出的参考信号根据上行信号中的自干扰信号的特征调整而成的信号。

优选地，所述第二检测模块还包括控制中心，所述控制中心与第二检测模块的输出端相连接，控制中心与第二幅度检测模块之间连接有自干扰消除使能信号，且所述控制中心设置于第二相位检测模块与反馈模块的连接之间；

所述第二自干扰消除电路还包括缓冲器，所述缓冲器一个输入端通过使能信号与控制中心连接，另一输入端与第二调整模块的输出端相连接，其所述缓冲器设置于第二调整模块和第二合路器的连接之间；

所述自干扰消除使信号，是控制中心根据第二幅度检测模块检测到的自干扰信号的幅度，判断是否需要对自干扰信号进行消除的依据；

所述使能信号，是控制中心根据是否需要对自干扰信号进行消除的情况发出的使能信号，其控制缓冲器的输出。

优选地，所述第一相位检测模块由第一带通滤波器、第一鉴相器、第一模数转换器、第一微控制单元、第一数模转换器组成；

所述第一幅度检测模块由第一检波器、第一整形电路和第二模数转换器、第一微控制单元、第二数模转换器组成；

其中所述第一幅度检测模块与第一相位检测模块的第一微控制单元为同一个；

所述第一幅度调整模块为第一可控增益放大器,所述第一相位调整模块为第一可控移相器；

其中，第一带通滤波器用于将其他频率分量滤除，之后输入到第一鉴相器中；第一鉴相器，用于检测出待检测信号和参考信号的相位差，以电压信号的方式输出到第一模数转换器中；第一模数转换器将信号转化为数字信号后输入第一微控制单元；第一微控制单元用于根据输入的相位检测信号进行运算，对相位调整信号进行微调，进而输出最佳的相位调整信号；第一数模转换器，用于将第一微控制单元输出的信号转换为模拟信号来控制可控移相器；

第一检波器，包括第一包络检波器和比较器，当检测信号输入到第一包络检波器中时，输出包络信号，该包络信号代表着上行信号的幅度大小；第一整形电路，用于接收包络信号，并将其调整为适应第二模数转换器输入范围的信号；第一微控制单元，用于根据输入幅度信息进行运算，对幅度调整信号进行微调，输出最佳的幅度调整信号，经过第二数模转换器转换成模拟信号来控制第一可控增益放大器进行工作；

第一可控移相器，根据所知的相位差，在相位调整信号的控制下，将参考信号移相，得到与自干扰信号反相的消除信号；

第一可控增益放大器，根据所知的幅度信息，在幅度调整信号的控制下，调整电路中的增益，对参考信号进行适当的放大或衰减，使其满足和自干扰信号等幅的关系；

所述第二相位检测模块由第二带通滤波器、第二鉴相器、第三模数转换器、微控制单元、第三数模转换器组成；

所述第二幅度检测模块由包括比较器的第二检波器、第二整形电路和第四模数转换器、第二微控制单元、第四数模转换器组成；

所述第二幅度调整模块为第二可控增益放大器,所述第二相位调整模块为第二可控移相器；

其中，第二带通滤波器用于将其他频率分量滤除，之后输入到第二鉴相器中；第二鉴相器，用于检测出待检测信号和参考信号的相位差，以电压信号的方式输出到第三模数转换器中；第三模数转换器将信号转化为数字信号后输入第二微控制单元；第二微控制单元用于根据输入的相位检测信号和反馈信号进行运算，对相位调整信号进行微调，进而输出最佳的相位调整信号；第三数模转换器，用于将第二微控制单元输出的信号转换为模拟信号来控制第二可控移相器；

第二检波器，包括第二包络检波器和比较器，当检测信号输入到第二包络检波器中时，输出包络信号，该包络信号代表着上行信号的幅度大小，如果该幅度值大于比较器中预设的阈值，比较器就会输出自干扰消除使能信号至微控制单元，同时第二微控制单元输出使能信号，否则第二微控制单元输出信号为零；第二整形电路，用于接收包络信号，并将其调整为适应第四模数转换器输入范围的信号；第二微控制单元，用于根据输入幅度信息和反馈信号进行运算，对幅度调整信号进行微调，输出最佳的幅度调整信号，经过第四数模转换器转换成模拟信号来控制第二可控增益放大器进行工作；

第二可控移相器，根据所知的相位差将参考信号移相，在相位调整信号的控制下，得到与自干扰信号反相的消除信号；

第二可控增益放大器，根据所知的幅度信息，在幅度调整信号的控制下，调整电路中的增益，对参考信号进行适当的放大或衰减，使其满足和自干扰信号等幅的关系；

所述反馈模块包括第三功分器，第三检波器，第五模数转换器；

所述第三功分器用于将已消信号分为两路，一路大功率信号输出到RFID读写器芯片中，另一路小功率信号输出到第三检波器中；

第三检波器，用于检测信号检测幅度大小，并发送信号到第五模数转换器中；

第五模数转换器，将信号转换为数字信号，输出信号作为反馈信号，反馈到第二微控制单元，作为微调的依据。

(三)有益效果

本发明的由光链路连接的高接收灵敏度的无源RFID系统，由于采用光链路结构，容易适用于不同的环境布线，且长距离传输的情况下光链路损耗很小，适用于大容量数据的传输等特点，可以提高天线的分布范围，提高系统的接收灵敏度，适应于识别大数量电子标签的应用场景。

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他的附图。

图1：一种由光链路连接的高接收灵敏度的无源RFID系统的结构示意图；

图2：一种自干扰消除电路的结构示意图；

图3：两端均带有自干扰消除电路的由光链路连接的高接收灵敏度的无源RFID系统的结构示意图；

图4：一种数字控制的自干扰消除电路的结构示意图；

图5：两端均带有数字控制的自干扰消除电路的由光链路连接的高接收灵敏度的无源RFID系统的结构示意图；

图6：本发明提供的数字控制的带有具体结构的自干扰消除电路的结构示意图；

图7：两端均带有数字控制的带有具体结构的自干扰消除电路的由光链路连接的高接收灵敏度的无源RFID系统的结构示意图；

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

如图1所示，一种由光链路连接的高接收灵敏度的无源RFID系统。通过光链路连接天线和读写器的系统，整体链路由近端部分和远端部分组成，读写器芯片下行信号经过调整电路整合成符合E/O模块输入范围的信号，然后转换出来的光信号通过光纤传输到远端部分，首先经过O/E模块转换成电信号，然后上行信号经过多级低噪声放大器(LNA)和功率放大器(PA)的放大后，最后到达天线端进行电磁波发射。无源电子标签收到电磁波信号后进行反射调制，反射的上行信号和自干扰信号叠加进入接收通道中，经过调整电路做适当的放大或衰减后输入到LNA中，LNA适当放大后进入E/O模块中，待转换成光信号在光纤上传输，然后再通过O/E模块将光信号转换成电信号，最后经过LNA适当放大后输入到读写器的接收端口中。由于光纤链路和同轴电缆相比：容易适用于不同的环境布线，长距离传输的情况下链路损耗很小，适用于大容量数据的传输等特点，可以提高天线的分布范围，提高系统的接收灵敏度，适应于识别大数量电子标签的应用场景。

实施例1，由于在系统中增加了光链路，光链路的输入范围有一定的要求，而且光链路在传输的过程中对信号也会有相应的衰减，所以我们在使用光链路的过程中，增加了自干扰消除电路来保证系统的接收灵敏度，如图2所示。

根据应用场合的不同，可以将图2所示的自干扰消除电路放在光链路的不同位置，形成不同的光链路结构。

两端带有自干扰消除电路的由光链路连接的高接收灵敏度的无源RFID系统，如图3所示，应用于远端天线分布广泛，标签数量多，且周围环境比较复杂的场景下。

远端的自干扰消除电路的作用是粗消除自干扰，用最简单的电路减少自干扰信号与标签反射信号间幅度的差距，让上行信号在经过后端光链路的时候收到最小的影响，提高系统的接收灵敏度。而近端的自干扰消除电路的作用是对于上行链路的自干扰信号进行更彻底更细微的消除，由于应用在干扰和反射较强的场景中，所以仅仅依靠远端简单的自干扰消除电路没有办法使上行信号满足读写器的要求，所以在近端的自干扰消除模块中加入了反馈电路，每次消除之后都会将消除效果反馈到检测模块中，让检测模块基于上次消除的结果进行判定，进而对下次的相位调整程度进行微调，从而尽最大可能使消除信号和参考信号之间的相位差达到180°。

实施例2，本实施例提供了一种数字控制的自干扰消除电路，如图4所示。

自干扰消除电路分为四个部分：检测模块、调整模块、反馈模块和缓冲器。检测模块中包括：幅度检测模块、相位检测模块、控制中心。调整模块包括：幅度调整模块、相位调整模块。其本原理是：上行信号输入到功分器处，功分器将上行信号分为三路，一路大幅度信号输入到合路器的其中一个输入，另外两路小幅度信号分别输入到检测模块中的幅度检测模块和相位检测模块中。由于在上行信号中，自干扰信号远远大于反射回来的标签信号，所以检测模块就是在检测自干扰信号的幅度和相位。经过检测后幅度检测模块输出幅度控制信号和自干扰消除使能信号(SJCEN)，相位检测模块输出相位控制信号。幅度控制信号和相位控制信号分别输入到幅度调整电路和相位调整电路中，对参考信号进行幅度调整和相位调整，使得调整模块输出的消除信号和上行信号中的自干扰信号是等幅反相的关系。调整模块输出的消除信号输入到合路器的另一路输入端中，合路器输出的信号应该是进行自干扰消除后的标签反射信号(称之为“已消信号”)。另外一路控制信号SJCEN输入至控制中心，它的作用是检测自干扰信号的干扰影响是否达到需要消除的情况，如果自干扰信号没有必要消除，那么SJCEN会通知控制中心，然后控制中心会产生输出使能信号(EN)控制缓冲器，使其输出为零，这样合路器里输出的信号就是未进行自干扰消除的上行信号；如果自干扰信号达到需要消除的标准，那么SJCEN会通知控制中心，这时控制中心会通知缓冲器，将消除信号输入至合路器中，进行自干扰消除工作。这样的结构可以帮助自干扰消除模块根据不同的外界环境选择不同的工作方式，提高系统效率，节约能量。由于相位调整模块的调整精度有限，一般只能将参考信号和消除信号之间的相位差做到170°～190°，所以自干扰消除电路中的反馈模块会提取一部分已消信号进行检测，检测消除的效果，并将效果反馈到检测模块中的控制中心，控制中心根据得到的反馈信号进行运算，得到相应的相位补偿信号输入到相位检测模块，相位检测模块会进行相应的调整，以便提高下一次自干扰信号消除的精度。

根据不同的应用场景，数字控制的自干扰消除电路可以使用在光链路中不同的位置中。

两端均带有数字控制的自干扰消除电路的由光链路连接的高接收灵敏度的无源RFID系统，如图5所示，应用于远端天线分布广泛，标签数量多，且周围环境比较复杂的场景下。

远端的数字控制的自干扰消除电路的作用是粗消除自干扰，用最简单的电路减少自干扰信号与标签反射信号间幅度的差距，让上行信号在经过后端光链路的时候收到最小的影响，提高系统的接收灵敏度。而近端的数字控制的自干扰消除电路的作用是对于上行链路的自干扰信号进行更彻底更细微的消除，由于应用在干扰和反射较强的场景中，所以仅仅依靠远端简单的自干扰消除电路没有办法使上行信号满足读写器的要求，所以在近端的自干扰消除模块中加入了反馈电路，每次消除之后都会将消除效果反馈到检测模块中，让检测模块基于上次消除的结果进行判定，进而对下次的相位调整程度进行微调，从而尽最大可能使消除信号和参考信号之间的相位差达到180°。

实施例3，本发明提供的数字控制的带有具体结构的自干扰消除电路，如图6所示。

两端均带有数字控制的带有具体结构的自干扰消除电路的由光链路连接的高接收灵敏度的无源RFID系统，如图7所示，这两端在应用时的差别有三点：

1、近端的消除效果比远端的效果好。由于远端模块的空间有限，而且远端模块数量较多，本着节约成本的目的，远端的自干扰消除模块用最简单的电路形式对自干扰信号进行大程度的消除，目的是使上行信号在经历光链路中的衰减后，后端读写器芯片还能够识别出来。而近端自干扰消除电路相当于是对自干扰消除效果的微调，一是消除光链路带来的非线性干扰；二是一旦自干扰信号与标签信号相比太大，远端自干扰消除电路无法把自干扰信号降低到满足读写器芯片接收端的输入范围。

2、近端的自干扰消除电路比远端的自干扰消除电路多了一个自干扰消除使能信号ENSJC，因为如果自干扰信号的幅度没有达到需要微调的阈值，我们就没有必要费时间和资源去对该信号进行处理。这个ENSJC信号是由检波器内的比较器提供的，并输入到控制单元(MCU)，经过识别后，产生EN信号，来使能缓冲器。如果不需要近端的自干扰信号消除处理，缓冲器的输出也就是加法器的其中一路输入就会为零，自干扰消除电路不工作。

3、近端比远端多了一个反馈模块，因为近端的作用是对自干扰消除效果进行微调，所以需要收集微调的效果，反馈到MCU中，MCU经过算法处理，调整MCU输出的幅度调整信号(DA2)和相位调整信号(DA1)；算法采用查表法。

RFID读写器芯片从发射通道输出已调的下行信号通过第二定向耦合器，一路信号输出到下行链路的E/O模块中，另一路信号输出到调整模块中的AGC的输入端，作为自干扰信号的参考信号。下行信号沿着光链路传输到O/E中转换为电信号，经过多级LNA和PA放大到适当功率后输入到天线端，进行定向辐射。无源电子标签接收到下行信号之后进行反射调制，反射信号沿着上行链路，先进行远端的自干扰消除。远端的数字控制的自适应性自干扰消除模块的工作过程是：上行信号先进入第一功分器，第一功分器将上行信号分成三路，一路大功率信号输入到第一合路器其中一个输入端，另外两路小功率信号输入到第一检测模块的中。

第一检测模块包括第一相位检测模块和第一幅度检测模块；

第一调整模块由第一可控移相器和第一可控增益放大器(AGC1)组成；

所述第一相位检测模块由第一带通滤波器(BPF1)、第一鉴相器、AD1、第一微控制单元(MCU1)、DA1组成；为了更好地进行相位检测，待第一相位检测信号进入BPF1将其他频率分量滤除，之后输入到第一鉴相器中。第一鉴相器检测出待检测信号和参考信号的相位差，以电压信号的方式输出，经过AD1转化为数字信号进入MCU1待处理，MCU1根据输入信号进行运算(查表算法)，输出最佳的相位调整信号，通过DA1转换为模拟信号来控制第一可控移相器，第一可控移相器根据所知的相位差将参考信号移相，得到与自干扰信号反相的消除信号。

所述第一幅度检测模块由包括第一检波器、第一整形电路和AD2、MCU1、DA2组成。首先待检测信号输入到第一检波器中输出包络信号，该包络信号代表着上行信号的幅度大小，这时包络信号需要进入第一整形电路，进行信号整形，为了适应AD2的输入范围，AD2将幅度检测信号输入到MCU1中，MCU1根据输入信号进行运算(查表算法)，输出最佳的幅度调整信号，经过DA2转换成模拟信号来控制AGC1工作，AGC1根据所知的幅度信息，调整电路中的增益，对参考信号进行适当的放大或衰减，满足和自干扰信号等幅的关系。下行信号作为参考信号经第一定向耦合器耦合端输入到AGC1中，经过了幅度调整和相位调整的参考信号作为消除信号输入到合路器的另一端，由于消除信号和上行信号里的自干扰信号反相，二者相互抵消，降低了自干扰信号对标签反射信号的影响。

之后上行信号通过光链路和LNA进行适当的放大输出到近端的数字控制的自适应性自干扰消除电路中：上行信号首先进入第二功分器，第二功分器将上行信号分成三路，一路大功率信号输入到第二合路器其中一个输入端，另外两路小功率信号输入到第二检测模块中。

第二调整模块由第二可控移相器和第二可控增益放大器(AGC2)组成；

第二检测模块由第二幅度检测模块、第二相位检测模块、数字控制中心组成。

第二相位检测模块由第二带通滤波器(BPF2)、第二鉴相器、第三模数转换器(AD3)、第二微控制单元(MCU2)、第三数模转换器(DA3)组成。为了更好地进行相位检测，待相位检测信号进入BPF2将其他频率分量滤除，之后输入到第二鉴相器中。第二鉴相器检测出待检测信号和参考信号的相位差，以电压信号的方式输出，经过AD3转化为数字信号进入MCU2待处理，MCU2根据输入的相位检测信号和反馈信号进行运算(查表算法)，对相位调整信号进行微调，进而输出最佳的相位调整信号，通过DA3转换为模拟信号来控制第二可控移相器，第二可控移相器根据所知的相位差将参考信号移相，得到与自干扰信号反相的消除信号。

第二幅度检测模块由第二检波器、第二整形电路和第四模数转换器(AD4)、MCU2、第四数模转换器(DA4)组成。首先待检测信号输入到第二检波器中输出包络信号，该包络信号代表着上行信号的幅度大小，如果该幅度值大于比较器中预设的阈值，比较器就会输出自干扰消除使能信号(ENSJC)至MCU2中，这时近端自干扰消除电路才开始工作，同时MCU2也会输出缓冲器使能(EN)信号，此时合路器的另一个输入端的输入信号不为零；如果幅度值小于比较器中预设的阈值，那么比较器会至MCU2中，这时近端的自干扰消除电路停止工作，同时MCU2也会输出缓冲器使能(EN)信号，此时合路器的另一个输入端的输入信号为零。然后包络信号进入第二整形电路，为了适应AD4的输入范围，进行信号整形，AD4将幅度检测信号输入到MCU2中，MCU2根据输入幅度信息和反馈信号进行运算(查表算法)，输出最佳的幅度调整信号，经过DA4转换成模拟信号来控制AGC2工作，AGC2根据所知的幅度信息，调整电路中的增益，对参考信号进行适当的放大或衰减，满足和自干扰信号等幅的关系。

下行信号作为参考信号经第二定向耦合器耦合端输入到AGC2中，经过了幅度调整和相位调整的参考信号作为消除信号输入到合路器的另一端，由于消除信号和上行信号里的自干扰信号反相，二者相互抵消，降低了自干扰信号对标签反射信号的影响。

反馈模块包括第三功分器、第三检波器、第五模数转换器(AD5)，第三功分器将已消除信号分为两路，一路大功率信号输出到RFID读写器芯片中，另一路小功率信号输出第三检波器中，检测幅度大小(也就是消除的效果)，经过AD5转换为反馈信号，反馈到MCU，作为微调的依据。

以上实施方式仅用于说明本发明，而非对本发明的限制。尽管实施例对本发明进行了说明，本领域的技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (3)

1.一种由光链路连接的高接收灵敏度的无源RFID系统，其特征在于，包括读写器芯片，用于发射下行信号，接收上行信号；第一调整电路,用于接收读写器芯片发射的下行信号，并将下行信号整合成符合第一电信号转光信号模块输入范围的信号；第一电信号转光信号模块，用于将接收到的信号转换成光信号，经过光纤传输后输入第一光信号转电信号模块；第一光信号转电信号模块，用于将接收到的信号转换成电信号，并输入多级低噪声放大器；依次连接的多级低噪声放大器和功率放大器，用于放大光信号转电信号模块输出的射频信号，并将放大后的射频信号输入到第一定向耦合器的输入端；第一定向耦合器，用于配合后端天线分离上行和下行两条链路，第一定向耦合器的下行信号输出端也是上行信号的输入端，此端和天线相接，上行链路中第二调整电路的输入端和第一定向耦合器的上行信号的输出端相接；由于第一定向型耦合器的隔离度有限，下行信号在通过定向耦合器的时候会有一部分能量泄漏到上行链路中，产生自干扰信号；天线将下行信号以电磁波的形式送达无源电子标签；无源电子标签对下行的电磁波信号进行反射调制，得到上行信号；天线接收上行信号，经过第一定向耦合器，将上行信号和自干扰信号一起输出到第二调整电路的输入端；第二调整电路，用于将接收到的上行信号和自干扰信号进行扩大或者缩减，输入到第一低噪声放大器；第一低噪声放大器，用于将接收到的第二调整电路输出的信号放大，然后输入到第二电信号转光信号模块；第二电信号转光信号模块，用于将接收到的电信号转换成光信号，然后经过光纤传输，输入到第二光信号转电信号模块；第二光信号转电信号模块，用于将接收到的光信号转换成电信号后，输出到第二低噪声放大器；第二低噪声放大器，用于将接收到的信号放大，然后输入到读写器芯片的接收端口中；

其中读写器芯片、第一调整电路、第一电信号转光信号模块、第二光信号转电信号模块、第二低噪声放大器组成光链路的近端部分；

第一光信号转电信号模块、多级低噪声放大器、功率放大器、天线端、第一定向耦合器、第二调整电路、第一低噪声放大器、第二电信号转光信号模块组成光链路的远端部分；

所述第一调整电路包括第二定向耦合器、第二功分器和第二自干扰消除电路；

其中，第二自干扰消除电路包括第二检测模块、第二调整模块、反馈模块和第二合路器；

第二定向耦合器，用于将读写器输出的下行信号耦合出部分下行信号作为自干扰消除的参考信号；

第二检测模块包括第二幅度检测模块和第二相位检测模块，第二调整模块包括第二幅度调整模块和第二相位调整模块；

第二调整模块，用于按照上行信号的特性，调整参考信号的幅度和相位；

第二功分器，用于接收第二低噪声放大器输出的上行信号，并将上行信号分为三路，一路大幅度信号输入到第二合路器的其中一个输入端，另外两路小幅度信号分别输入到第二检测模块中的第二幅度检测模块和第二相位检测模块中；

第二幅度检测模块和第二相位检测模块，接收功分器输出的两路小幅度信号，经过检测后输出幅度控制信号和相位控制信号；

第二幅度调整模块和第二相位调整模块，用于接收第二检测模块输出的幅度控制信号和相位控制信号，根据接收到的幅度控制信号和相位控制信号，对参考信号进行幅度调整和相位调整，输出消除信号，并使得消除信号和上行信号中的自干扰信号是等幅反相的关系；

第二合路器，其中一个输入端用于接收第二功分器输出的一路大幅度信号，另一个输入端用于接收第二调整模块输出的消除信号，输出端用于输出已消信号；

反馈模块，用于提取一部分已消信号进行检测，检测消除的效果，并将效果反馈到第二检测模块中的第二相位检测模块；

所述第二调整电路包括第一功分器和第一自干扰消除电路；

其中，第一自干扰消除电路包括第一检测模块、第一调整模块和第一合路器；

第一定向耦合器，用于配合天线分离上行链路和下行链路，将下行信号的一部分信号输入到天线的输入端，一部分耦合到耦合端输出作为远端自干扰消除的参考信号，还有一部分信号泄漏到上行链路中作为自干扰信号，并且接收天线输出的上行信号，并将自干扰信号和上行信号作为新的上行信号输出到第一功分器中；

第一检测模块包括第一幅度检测模块和第一相位检测模块，第一调整模块包括第一幅度调整模块和第一相位调整模块；

第一调整模块，用于按照上行信号的特性，调整参考信号的幅度和相位；

第一功分器，用于接收第一定向耦合器输出的上行信号，并将上行信号分为三路，一路大幅度信号输入到第一合路器的其中一个输入端，另外两路小幅度信号分别输入到第一检测模块中的第一幅度检测模块和第一相位检测模块中；

第一幅度检测模块和第一相位检测模块，接收功分器输出的两路小幅度信号，经过检测后输出幅度控制信号和相位控制信号

第一幅度调整模块和第一相位调整模块，用于接收第一检测模块输出的幅度控制信号和相位控制信号，根据接收到的幅度控制信号和相位控制信号，对参考信号进行幅度调整和相位调整，输出消除信号，并使得消除信号和上行信号中的自干扰信号是等幅反相的关系；

第一合路器，其中一个输入端用于接收第一功分器输出的一路大幅度信号，另一个输入端用于接收第一调整模块输出的消除信号，输出端用于输出已消信号；

其中，已消信号是上行信号经过自干扰消除电路后，将自干扰信号进行大幅度消除后的信号；

消除信号是下行信号耦合输出的参考信号根据上行信号中的自干扰信号的特征调整而成的信号。

2.根据权利要求1所述的由光链路连接的高接收灵敏度的无源RFID系统，其特征在于，所述第二检测模块还包括控制中心，所述控制中心与第二检测模块的输出端相连接，控制中心与第二幅度检测模块之间连接有自干扰消除使能信号，且所述控制中心设置于第二相位检测模块与反馈模块的连接之间；

所述第二自干扰消除电路还包括缓冲器，所述缓冲器一个输入端通过使能信号与控制中心连接，另一输入端与第二调整模块的输出端相连接，其所述缓冲器设置于第二调整模块和第二合路器的连接之间；

所述自干扰消除使信号，是控制中心根据第二幅度检测模块检测到的自干扰信号的幅度，判断是否需要对自干扰信号进行消除的依据；

所述使能信号，是控制中心根据是否需要对自干扰信号进行消除的情况发出的使能信号，其控制缓冲器的输出。

3.根据权利要求1或2所述的由光链路连接的高接收灵敏度的无源RFID系统，其特征在于，所述第一相位检测模块由第一带通滤波器、第一鉴相器、第一模数转换器、第一微控制单元、第一数模转换器组成；

所述第一幅度检测模块由第一检波器、第一整形电路和第二模数转换器、第一微控制单元、第二数模转换器组成；

其中所述第一幅度检测模块与第一相位检测模块的第一微控制单元为同一个；

所述第一幅度调整模块为第一可控增益放大器,所述第一相位调整模块为第一可控移相器；

其中，第一带通滤波器用于将其他频率分量滤除，之后输入到第一鉴相器中；第一鉴相器，用于检测出待检测信号和参考信号的相位差，以电压信号的方式输出到第一模数转换器中；第一模数转换器将信号转化为数字信号后输入第一微控制单元；第一微控制单元用于根据输入的相位检测信号进行运算，对相位调整信号进行微调，进而输出最佳的相位调整信号；第一数模转换器，用于将第一微控制单元输出的信号转换为模拟信号来控制可控移相器；

第一检波器，包括第一包络检波器和第一比较器，当检测信号输入到第一包络检波器中时，输出包络信号，该包络信号代表着上行信号的幅度大小；第一整形电路，用于接收包络信号，并将其调整为适应第二模数转换器输入范围的信号；第一微控制单元，用于根据输入幅度信息进行运算，对幅度调整信号进行微调，输出最佳的幅度调整信号，经过第二数模转换器转换成模拟信号来控制第一可控增益放大器进行工作；

第一可控移相器，根据所知的相位差，在相位调整信号的控制下，将参考信号移相，得到与自干扰信号反相的消除信号；

第一可控增益放大器，根据所知的幅度信息，在幅度调整信号的控制下，调整电路中的增益，对参考信号进行适当的放大或衰减，使其满足和自干扰信号等幅的关系；

所述第二相位检测模块由第二带通滤波器、第二鉴相器、第三模数转换器、微控制单元、第三数模转换器组成；

所述第二幅度检测模块由包括第二比较器的第二检波器、第二整形电路和第四模数转换器、第二微控制单元、第四数模转换器组成；

所述第二幅度调整模块为第二可控增益放大器,所述第二相位调整模块为第二可控移相器；

其中，第二带通滤波器用于将其他频率分量滤除，之后输入到第二鉴相器中；第二鉴相器，用于检测出待检测信号和参考信号的相位差，以电压信号的方式输出到第三模数转换器中；第三模数转换器将信号转化为数字信号后输入第二微控制单元；第二微控制单元用于根据输入的相位检测信号和反馈信号进行运算，对相位调整信号进行微调，进而输出最佳的相位调整信号；第三数模转换器，用于将第二微控制单元输出的信号转换为模拟信号来控制第二可控移相器；

第二检波器，包括第二包络检波器和第二比较器，当检测信号输入到第二包络检波器中时，输出包络信号，该包络信号代表着上行信号的幅度大小，如果该幅度值大于第二比较器中预设的阈值，第二比较器就会输出自干扰消除使能信号至微控制单元，同时第二微控制单元输出使能信号，否则第二微控制单元输出信号为零；第二整形电路，用于接收包络信号，并将其调整为适应第四模数转换器输入范围的信号；第二微控制单元，用于根据输入幅度信息和反馈信号进行运算，对幅度调整信号进行微调，输出最佳的幅度调整信号，经过第四数模转换器转换成模拟信号来控制第二可控增益放大器进行工作；

第二可控移相器，根据所知的相位差将参考信号移相，在相位调整信号的控制下，得到与自干扰信号反相的消除信号；

第二可控增益放大器，根据所知的幅度信息，在幅度调整信号的控制下，调整电路中的增益，对参考信号进行适当的放大或衰减，使其满足和自干扰信号等幅的关系；

所述反馈模块包括第三功分器，第三检波器，第五模数转换器；

所述第三功分器用于将已消信号分为两路，一路大功率信号输出到RFID读写器芯片中，另一路小功率信号输出到第三检波器中；

第三检波器，用于检测信号检测幅度大小，并发送信号到第五模数转换器中；

第五模数转换器，将信号转换为数字信号，输出信号作为反馈信号，反馈到第二微控制单元，作为微调的依据。