CN104036305B - 一种对发射功率进行自检测和自调节的rfid读写器及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种对发射功率进行自检测和自调节的RFID读写器及方法，该RFID读写器包括依次连接且构成回路的基带控制模块、射频模块、功率放大器、隔离耦合器、π型衰减电路和功率探测器。当射频模块发射射频信号时将产生发射功率Pc，隔离耦合器通过耦合端将这个功率Pc传输至功率探测器；在隔离耦合器与功率探测器之间加入一个π型衰减电路，功率探测器接收到经过衰减的功率Pc’后，在内部产生一个直流电压VDC；功率探测器将产生的直流电压VDC传输至基带控制模块中，且在基带控制模块中判断VDC的大小是否在阈值之内，通过采集到的射频模块发射的功率与阈值相比较后，基带控制模块自动改变RFID读写器的发射功率以达到自检测和自调节的目的。
Description
技术领域
本发明涉及射频识别技术领域，具体涉及一种对发射功率进行自检测和自调节的RFID读写器及RFID读写器对发射功率进行自检测和自调节的方法。
背景技术
射频识别(RFID)系统是由射频标签、读写器和计算机网络组成的自动识别系统。通常，读写器在一个区域发射能量形成电磁场，射频标签经过这个区域时检测到读写器的信号后发送标签中存储的数据，读写器接收到射频标签发送的信号，解码并校验数据的准确性，达到识别的目的。常见的RFID读写器内部结构如图1所示。
在超高频射频识别系统中，超高频RFID读写器的信号发射链路是系统的重要组成部分，直接影响着射频识别系统的稳定性、识读距离和准确性，电子标签对不同物理环境(金属、水、空气等)下读写器发射功率大小的要求也不尽相同。读写器的发射功率偏小会导致降低识读距离和识读准确性等问题；读写器的发射功率偏大会导致信号的失真、功耗的浪费、稳定性降低、电磁辐射等问题。
目前的RFID读写器一般采用固定发射功率和在客户端进行手动调节的方式。前者一般都是定制型读写器，无法适用于广泛场合。后者需要人为的手动操作，对使用者的相关技术要求较高，并且系统无法自检测和自调节发射功率以提高系统性能。
发明内容
本发明目的在于，克服现有技术上的缺陷，提出一种超高频RFID读写器,其中针对超高频RFID读写器的发射链路，解决目前超高频RFID读写器发射功率不足或发射功率过高的问题。
为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案是：提供一种对发射功率进行自检测和自调节的RFID读写器，其特征在于，所述RFID读写器包括依次连接且构成回路的基带控制模块、射频模块、功率放大器、隔离耦合器、π型衰减电路和功率探测器，其中功率探测器与基带控制模块的ADC端口连接，基带控制模块还与功率放大器的多级功率放大的控制开关连接。
其中优选的技术方案是，所述隔离耦合器上还连接有天线，用于信号的收发。
进一步优选的技术方案，所述隔离耦合器还通过低通滤波电路将信号反馈到射频模块。
优选的技术方案还有，所述基带控制模块与射频模块之间为双向连接。
优选的技术方案还有，所述RFID读写器为超高频RFID读写器，其频率为860MHz～960MHz。
为实现上述发明目的，本发明采用的另一项技术方案是：提供一种RFID读写器对发射功率进行自检测和自调节的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
S1：当射频模块发射射频信号时将产生发射功率Pc，隔离耦合器通过耦合端将这个功率Pc传输至功率探测器；
S2：在隔离耦合器与功率探测器之间加入一个π型衰减电路，通过π型衰减电路的衰减，将发射功率Pc降低10dB，用于防止隔离耦合器输出端的功率Pc过大导致损坏功率探测器；
S3：功率探测器接收到经过衰减的功率Pc’后，在内部产生一个直流电压VDC；
S4：功率探测器将产生的直流电压VDC通过基带控制模块的ADC端口传输至基带控制模块中，且在基带控制模块中判断VDC的大小是否在阈值之内，通过下述公式计算出射频模块当前的发射功率；
Pin＝Pv+Pc’+10dB+Coupling(dB)
式中：Pin为射频模块发射的功率；Pv为功率探测器接收到的功率；10dB为信号经过π型衰减电路时衰减掉的功率；Coupling(dB)为隔离耦合器的耦合度；
S5：通过采集到的射频模块发射的功率与阈值相比较后，基带控制模块自动改变RFID读写器的发射功率以达到自检测和自调节的目的。
其中优选的技术方案是，所述S3的直流电压VDC为随接收到的功率Pc’为单调电压，即当Pc’上升时，VDC也随着相应的上升；当Pc’下降时，VDC也随着相应的下降。
本发明的优点及有益效果是：该对发射功率进行自检测和自调节的RFID读写器及RFID读写器对发射功率进行自检测和自调节的方法，提出了能够对发射功率进行自检测和自调节的超高频RFID读写器，避免发射功率高出阈值产生热损耗和信号失真或功率不足无法读取电子标签等问题。读写器的基带控制模块能够根据从功率探测器接收到的直流电压值自动检测和调节RFID读写器的发射功率。同时，在隔离耦合器和功率探测器之间加一个π型衰减电路，将功率探测器的输入功率衰减10dB，有效防止RFID读写器的发射功率过高损坏功率探测器。这种超高频RFID读写普遍适用于多种应用环境中，能够得到广泛的应用。
附图说明
图1为现有FID读写器的内部结构示意框图；
图2为本发明对发射功率进行自检测和自调节的RFID读写器的内部结构示意框图；
图3为RFID读写器对发射功率进行自检测和自调节方法的流程图。
图中：1-基带控制模块，1.1-ADC端口，2-射频模块，3-功率放大器，3.1-控制开关，4-隔离耦合器，5-π型衰减电路，6-功率探测器，7-天线，8-低通滤波电路。
具体实施方式
如图2、3所示，本发明是一种对发射功率进行自检测和自调节的RFID读写器，该RFID读写器包括依次连接且构成回路的基带控制模块1、射频模块2、功率放大器3、隔离耦合器4、π型衰减电路5和功率探测器6，其中功率探测器6与基带控制模块1的ADC端口1.1连接，基带控制模块1还与功率放大器3的多级功率放大的控制开关3.1连接。
本发明中优选的实施方案是，所述隔离耦合器4上还连接有天线7，用于信号的收发。
本发明中进一步优选的实施方案，所述隔离耦合器4还通过低通滤波电路8将信号反馈到射频模块2。
本发明中优选的实施方案还有，所述基带控制模块1与射频模块2之间为双向连接。
本发明中优选的实施方案还有，所述RFID读写器为超高频RFID读写器，其频率为860MHz～960MHz。
为实现上述发明目的，本发明采用的另一项技术方案是：提供一种RFID读写器对发射功率进行自检测和自调节的方法，所述方法包括如下步骤：
第一步：当射频模块2发射射频信号时将产生发射功率Pc，隔离耦合器4通过耦合端将这个功率Pc传输至功率探测器6；
第二步：在隔离耦合器4与功率探测器6之间加入一个π型衰减电路5，通过π型衰减电路5的衰减，将发射功率Pc降低10dB，用于防止隔离耦合器4输出端的功率Pc过大导致损坏功率探测器；
第三步：功率探测器6接收到经过衰减的功率Pc’后，在内部产生一个直流电压VDC；
第四步：功率探测器6将产生的直流电压VDC通过基带控制模块1的ADC端口1.1传输至基带控制模块1中，且在基带控制模块1中判断VDC的大小是否在阈值之内，通过下述公式计算出射频模块2当前的发射功率；
Pin＝Pv+Pc’+10dB+Coupling(dB)
式中：Pin为射频模块2发射的功率；Pv为功率探测器6接收到的功率；10dB为信号经过π型衰减电路5时衰减掉的功率；Coupling(dB)为隔离耦合器4的耦合度；
第五步：通过采集到的射频模块2发射的功率与阈值相比较后，基带控制模块1自动改变RFID读写器的发射功率以达到自检测和自调节的目的。
本发明中优选的实施方案是，所述第三步的直流电压VDC为随接收到的功率Pc’为单调电压，即当Pc’上升时，VDC也随着相应的上升；当Pc’下降时，VDC也随着相应的下降。
实施例1
如图2所示，本发明是一种对发射功率进行自检测和自调节的RFID读写器，由基带控制模块1、射频模块2、功率放大器3、隔离耦合器4、π型衰减电路5和功率探测器6组成，所述基带控制模块1、射频模块2、功率放大器3、隔离耦合器4、π型衰减电路5、功率探测器6依次连接且构成回路，所述功率探测器6的输出端与基带控制模块1的ADC端口连接，基带控制模块1与功率放大器3的多级放大偏置电压开关3.1连接。
隔离耦合器4不是超高频RFID读写器普遍使用的环形器，而是具有耦合功能的隔离耦合器4，这种隔离耦合器4不但能够防止发射信号和接收信号的互相干扰，而且能够在耦合端产生一个发射功率和耦合度的差值，通过这个差值能够计算出RFID读写器的发射功率，在本发明中，将这个差值传输至功率探测器6。
π型衰减电路5是由电阻组成的无源电路，其作用是对隔离耦合器4耦合端输出的信号功率进行衰减，达到保护功率探测器6的作用，衰减电路中电阻的具体数值通过需要衰减的功率计算得到。
功率探测器6的输入端得到的是经过衰减的信号，根据输入的信号功率产生一个直流电压VDC，并且这个电压VDC与输入的信号功率是单调的。功率探测器6电压与功率的具体关系因器件的不同而异。
基带控制模块1的ADC端口接收到功率探测器6产生的直流电压VDC后在内部进行计算并且与发射功率的阈值进行比较，根据比较的结果自动改变外部功率放大器3的放大级数。
至此，本发明的实施例完成了对超高频RFID读写器的对发射功率进行自检测和自调节的目的。
本发明不限于上述实施方式，本领域技术人员所做出的对上述实施方式任何显而易见的改进或变更，都不会超出本发明的构思和所附权利要求的保护范围。
Claims (7)
1.一种对发射功率进行自检测和自调节的RFID读写器，其特征在于，所述RFID读写器包括依次连接且构成回路的基带控制模块、射频模块、功率放大器、隔离耦合器、π型衰减电路和功率探测器，其中功率探测器与基带控制模块的ADC端口连接，基带控制模块还与功率放大器的多级功率放大的控制开关连接。
2.如权利要求1所述的对发射功率进行自检测和自调节的RFID读写器，其特征在于，所述隔离耦合器上还连接有天线，用于信号的收发。
3.如权利要求2所述的对发射功率进行自检测和自调节的RFID读写器，其特征在于，所述隔离耦合器还通过低通滤波电路将信号反馈到射频模块。
4.如权利要求1所述的对发射功率进行自检测和自调节的RFID读写器，其特征在于，所述基带控制模块与射频模块之间为双向连接。
5.如权利要求1所述的对发射功率进行自检测和自调节的RFID读写器，其特征在于，所述RFID读写器为超高频RFID读写器，其频率为860MHz～960MHz。
6.一种如权利要求1所述的RFID读写器对发射功率进行自检测和自调节的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
S1：当射频模块发射射频信号时将产生发射功率Pc，隔离耦合器通过耦合端将这个功率Pc传输至功率探测器；
S2：在隔离耦合器与功率探测器之间加入一个π型衰减电路，通过π型衰减电路的衰减，将发射功率Pc降低10dB，用于防止隔离耦合器输出端的功率Pc过大导致损坏功率探测器；
S3：功率探测器接收到经过衰减的功率Pc’后，在内部产生一个直流电压VDC；
S4：功率探测器将产生的直流电压VDC通过基带控制模块的ADC端口传输至基带控制模块中，且在基带控制模块中判断VDC的大小是否在阈值之内，通过下述公式计算出射频模块当前的发射功率；
Pin＝Pv+Pc’+10dB+Coupling-dB
式中：Pin为射频模块发射的功率；Pv为功率探测器接收到的功率；10dB为信号经过π型衰减电路时衰减掉的功率；Coupling-dB为隔离耦合器的耦合度；
S5：通过采集到的射频模块发射的功率与阈值相比较后，基带控制模块自动改变RFID读写器的发射功率以达到自检测和自调节的目的。
7.如权利要求6所述的RFID读写器对发射功率进行自检测和自调节的方法，其特征在于，所述S3的直流电压VDC为随接收到的功率Pc’为单调电压，即当Pc’上升时，VDC也随着相应的上升；当Pc’下降时，VDC也随着相应的下降。
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