CN104598852A - 一种实现低频rfid标签解码的分立元件电路及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种实现低频RFID标签解码的分立元件电路，包括天线频率驱动电路、天线线圈、RC选频滤波电路、二极管检波电路、电阻R6、电容C5、两级选频放大电路；所述天线频率驱动电路依次与所述天线线圈、所述RC选频滤波电路、所述二极管检波电路、所述电阻R6、所述电容C5、所述两级选频放大电路连接。本发明还提供了一种实现低频RFID标签解码的方法，在一定程度上大大降低了解码的成本，并且可以通过带有AD转换功能的控制器设置天线不同的发射频率，使解码器可以工作在低频的各个频段内，并且其读取的效果与专用芯片解码和读取的效果无差异。

Description

一种实现低频RFID标签解码的分立元件电路及方法

技术领域

本发明涉及电路设计领域，尤其涉及一种实现低频RFID标签解码的分立元件电路及方法。

背景技术

RFID是Radio Frequency Identification的缩写，即射频识别，俗称电子标签。RFID技术是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境，RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。RFID标签是由耦合元件及芯片组成，每个标签具有唯一的电子编码，附着在物体上标识目标对象。

射频识别技术在低频范围内主要有125KHz和134.2KHz的应用，其中动物码识别标签主要使用134.2KHz频率。由于全球畜产品安全屡屡出现问题，如疯牛病、口蹄疫等，严重影响了人们的健康，引起了全世界的广泛关注，RFID在动物标签和动物溯源方面的应用很好的解决了这一问题。通过在畜产品上使用RFID标签，给每一个产品置入唯一识别信息，从而实现对其生产、加工、储藏、运输全过程进行全方位的监控和管理。因此，动物码标签信息的正确读取变得尤为重要，各种低频标签解码器也应运而生。

在现有的低频RFID标签解码器中，实现的解码方案基本都是使用现有的芯片来对耳标进行解码，耳标是动物标识之一，用于证明牲畜身份，承载牲畜个体信息的标志，加施于牲畜耳部；这种解码方式的成本都相对比较高，并且只能读取某一特定频率的低频RFID标签(主要是134.2KHz和125KHz)；针对这些缺点，本发明的目的主要是为了在不降低解码效果和解码速度的情况下，尽量降低解码器的成本和实现多种频率解码。

发明内容

本发明要解决的技术问题之一，在于提供一种实现低频RFID标签解码的分立元件电路，通过分立元件搭建低频RFID标签解码电路，并使用AD采样的方法实现对低频RFID标签的解码。

本发明的问题之一，是这样实现的：

一种实现低频RFID标签解码的分立元件电路，包括天线频率驱动电路、天线线圈、RC选频滤波电路、二极管检波电路、电阻R6、电容C5、两级选频放大电路；所述天线频率驱动电路依次与所述天线线圈、所述RC选频滤波电路、所述二极管检波电路、所述电阻R6、所述电容C5、所述两级选频放大电路连接。

进一步地，所述天线频率驱动电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、三极管Q1、三极管Q2、电容C1、电容C2；所述电阻R1的一端为信号输入端，另一端连接至所述三极管Q1的基极；所述三极管Q1的发射极通过所述电阻R3与电源VCC连接，所述三极管Q1的集电极与所述电容C1的一端连接，所述电阻R2的一端为信号输入端，所述电阻R2的另一端连接至所述三极管Q2的基极，所述三极管Q2的发射极接地，所述三极管Q2的集电极与所述电容C2的一端连接，所述电容C1的另一端与所述电容C2的另一端并联后与所述天线线圈连接。

进一步地，所述二极管检波电路包括二极管D1、二极管D2、电容C4、电阻R5，所述二极管D1的正极与所述二极管D2的负极并联后与所述RC选频滤波电路连接，所述二极管D2的正极接地，所述二极管D1的负极分别与所述电容C4的一端、所述电阻R5的一端、所述电阻R6连接，所述电容C4的另一端与所述电阻R5的另一端均接地。

进一步地，所述两级选频放大电路包括电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电容C6、电容C7、电容C8、三极管Q3、三极管Q4，所述电阻R7的一端、所述电阻R9的一端、所述电容C6的一端、所述电阻R11的一端、所述电阻R13的一端、所述电容C8的一端均连接至电源VCC，所述三极管Q3的基极分别与所述电容C5、所述电阻R8的一端、所述电阻R7的另一端连接，所述电阻R8的另一端接地，所述三极管Q3的集电极分别与所述电阻R9的另一端、所述电容C6的另一端、所述电容C7的一端连接，所述三极管Q3的发射极通过所述电阻R10接地，所述电容C7的另一端分别与所述电阻R11的另一端、所述三极管Q4的基极、所述电阻R12的一端连接，所述电阻R12的另一端接地，所述三极管Q4的集电极分别与所述电阻R13的另一端、所述电容C8的另一端连接，所述三极管Q4的发射极通过所述电阻R14接地，所述三极管Q4的集电极为信号输出端。

本发明要解决的技术问题之二，在于提供一种实现低频RFID标签解码的方法，通过分立元件搭建低频RFID标签解码电路，并使用AD采样的方法实现对低频RFID标签的解码。

本发明的问题之二，是这样实现的：

一种实现低频RFID标签解码的方法，需提供一种实现低频RFID标签解码的分立元件电路，该电路包括依次连接的天线频率驱动电路、天线线圈、RC选频滤波电路、二极管检波电路、电阻R6、电容C5、两级选频放大电路；所述方法包括如下步骤：

步骤1、带有AD转换功能的控制器的IO_1接口和IO_2接口同时产生同频率的方波信号后，将方波信号输入到所述天线频率驱动电路中；

步骤2、通过所述天线线圈的第一管脚将方波信号从所述天线频率驱动电路传输到所述天线线圈中，所述天线线圈产生磁场，当低频RFID标签靠近所述天线线圈时产生感应，通过磁场耦合获取能量后，输出低频RFID标签信号，然后该低频RFID标签信号对方波信号进行调制；

步骤3、将调制后的低频RFID标签信号传输到所述天线线圈中，通过所述天线线圈的第二管脚输出给所述RC选频滤波电路，将调制后的低频RFID标签信号进行滤波；

步骤4、将调制后的低频RFID标签信号滤波后，通过所述二极管检波电路将调制在方波信号中的低频RFID标签信号解调出来；解调完的低频RFID标签信号经过所述电阻R6衰减后传输给所述电容C5，然后通过所述电容C5耦合后输出到所述两级选频放大电路中；

步骤5、所述两级选频放大电路将解调完的低频RFID标签信号放大后，再输出给带有AD转换功能的控制器，然后该控制器进行AD采集并解码出低频RFID标签所代表的信号。

进一步地，所述天线频率驱动电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、三极管Q1、三极管Q2、电容C1、电容C2，所述步骤1具体如下：

带有AD转换功能的控制器的IO_1接口和IO_2接口同时产生同频率的方波信号，电源VCC为所述三极管Q1、所述三极管Q2提供电源，当方波信号为高电平输入时，通过所述电阻R1将方波信号传输到经所述电阻R3限流后的所述三极管Q1中，再通过电容C1将方波信号输出到所述天线线圈的第一管脚中；当方波信号为低电平输入时，通过所述电阻R2将方波信号传输给所述三极管Q2，再通过电容C2将方波信号输出到所述天线线圈的第一管脚中。

进一步地，所述二极管检波电路包括二极管D1、二极管D2、电容C4、电阻R5，所述步骤4具体如下：

将调制后的低频RFID标签信号滤波后，再通过所述二极管D1、所述二极管D2、所述电容C4、所述电阻R5进行解调，然后输出给电阻R6，以此将调制在方波信号中的低频RFID标签信号解调出来；解调完的低频RFID标签信号经过所述电阻R6衰减后传输给所述电容C5，然后通过所述电容C5耦合后输出到所述两级选频放大电路中。

进一步地，所述两级选频放大电路包括电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、三极管Q3、三极管Q4、电容C6、电容C7、电容C8，所述步骤5具体如下：

电源VCC为所述两级选频放大电路提供电源，将低频RFID标签信号传输给所述三极管Q3，通过所述电阻R7、所述电阻R8为所述三极管Q3提供直流偏置，使所述三极管Q3工作在线性放大区，通过所述电阻R10对低频RFID标签信号进行反馈后，由所述三极管Q3将低频RFID标签信号进行放大，并通过所述电阻R9、所述电容C6将低频RFID标签信号进行选频，然后经所述电容C7耦合后传输给所述三极管Q4，通过所述电阻R11、所述电阻R12为所述三极管Q4提供直流偏置，使所述三极管Q4工作在线性放大区，通过所述电阻R14对低频RFID标签信号进行反馈后，由所述三极管Q4将低频RFID标签信号进行放大，并通过所述电阻R13、所述电容C8将低频RFID标签信号进行选频后，再输出给带有AD转换功能的控制器，然后该控制器进行AD采集并解码出低频RFID标签所代表的信号。

本发明具有如下优点：本发明采用分立元件搭建低频RFID标签的解码电路，在一定程度上大大降低了解码的成本，并且可以通过带有AD转换功能的控制器设置天线不同的发射频率，使解码器可以工作在低频的各个频段内，并且其读取的效果与专用芯片解码和读取的效果无差异。

附图说明

下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。

图1为本发明的低频RFID标签解码的电路图。

具体实施方式

如图1所示，以134.2KHz方波的动物码为例，本发明的一种实现低频RFID标签解码的分立元件电路，包括天线频率驱动电路、天线线圈、RC选频滤波电路、二极管检波电路、电阻R6、电容C5、两级选频放大电路；所述天线频率驱动电路依次与所述天线线圈、所述RC选频滤波电路、所述二极管检波电路、所述电阻R6、所述电容C5、所述两级选频放大电路连接。

其中，本发明的天线频率驱动电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、三极管Q1、三极管Q2、电容C1、电容C2；所述电阻R1的一端为信号输入端，另一端连接至所述三极管Q1的基极；所述三极管Q1的发射极通过所述电阻R3与电源VCC连接，所述三极管Q1的集电极与所述电容C1的一端连接，所述电阻R2的一端为信号输入端，所述电阻R2的另一端连接至所述三极管Q2的基极，所述三极管Q2的发射极接地，所述三极管Q2的集电极与所述电容C2的一端连接，所述电容C1的另一端与所述电容C2的另一端并联后与所述天线线圈连接。

其中，本发明的二极管检波电路包括二极管D1、二极管D2、电容C4、电阻R5，所述二极管D1的正极与所述二极管D2的负极并联后与所述RC选频滤波电路连接，所述二极管D2的正极接地，所述二极管D1的负极分别与所述电容C4的一端、所述电阻R5的一端、所述电阻R6连接，所述电容C4的另一端与所述电阻R5的另一端均接地。

其中，本发明的两级选频放大电路包括电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电容C6、电容C7、电容C8、三极管Q3、三极管Q4，所述电阻R7的一端、所述电阻R9的一端、所述电容C6的一端、所述电阻R11的一端、所述电阻R13的一端、所述电容C8的一端均连接至电源VCC，所述三极管Q3的基极分别与所述电容C5、所述电阻R8的一端、所述电阻R7的另一端连接，所述电阻R8的另一端接地，所述三极管Q3的集电极分别与所述电阻R9的另一端、所述电容C6的另一端、所述电容C7的一端连接，所述三极管Q3的发射极通过所述电阻R10接地，所述电容C7的另一端分别与所述电阻R11的另一端、所述三极管Q4的基极、所述电阻R12的一端连接，所述电阻R12的另一端接地，所述三极管Q4的集电极分别与所述电阻R13的另一端、所述电容C8的另一端连接，所述三极管Q4的发射极通过所述电阻R14接地，所述三极管Q4的集电极为信号输出端。

本发明的一种实现低频RFID标签解码的方法，需提供一种实现低频RFID标签解码的分立元件电路，该电路包括依次连接的天线频率驱动电路、天线线圈、RC选频滤波电路、二极管检波电路、电阻R6、电容C5、两级选频放大电路；所述方法具体包括如下步骤：

步骤1、带有AD转换功能的控制器的IO_1接口和IO_2接口同时产生同频率的方波信号后，将方波信号输入到所述天线频率驱动电路中，通过所述天线频率驱动电路来驱动所述天线的电流，从而来增大读取低频RFID标签的距离，还能隔离直流和耦合天线；所述天线频率驱动电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、三极管Q1、三极管Q2、电容C1、电容C2，具体步骤如下：

带有AD转换功能的控制器的IO_1接口和IO_2接口同时产生同频率的方波信号，电源VCC为所述三极管Q1、所述三极管Q2提供电源，当方波信号为高电平输入时，通过所述电阻R1将方波信号传输到经所述电阻R3限流后的所述三极管Q1中，再通过电容C1将方波信号输出到所述天线线圈的第一管脚中；当方波信号为低电平输入时，通过所述电阻R2将方波信号传输给所述三极管Q2，再通过电容C2将方波信号输出到所述天线线圈的第一管脚中；

步骤2、通过所述天线线圈的第一管脚将方波信号从所述天线频率驱动电路传输到所述天线线圈中，所述天线线圈产生磁场，当低频RFID标签靠近所述天线线圈时产生感应，通过磁场耦合获取能量后，输出低频RFID标签信号，然后该低频RFID标签信号对方波信号进行调制；

步骤3、将调制后的低频RFID标签信号传输到所述天线线圈中，通过所述天线线圈的第二管脚输出给所述RC选频滤波电路，将调制后的低频RFID标签信号进行滤波；

步骤4、将调制后的低频RFID标签信号滤波后，通过所述二极管检波电路将调制在方波信号中的低频RFID标签信号解调出来，以还原成双相码或曼彻斯特码；解调完的低频RFID标签信号经过所述电阻R6衰减后传输给所述电容C5，然后通过所述电容C5耦合后输出到所述两级选频放大电路中；所述二极管检波电路包括二极管D1、二极管D2、电容C4、电阻R5，具体步骤如下：

将调制后的低频RFID标签信号滤波后，再通过所述二极管D1、所述二极管D2、所述电容C4、所述电阻R5进行解调，然后输出给电阻R6，以此将调制在方波信号中的低频RFID标签信号解调出来，以还原成双相码或曼彻斯特码；解调完的低频RFID标签信号经过所述电阻R6衰减后传输给所述电容C5，然后通过所述电容C5耦合后输出到所述两级选频放大电路中；

步骤5、所述两级选频放大电路将解调完的低频RFID标签信号放大后，再输出给带有AD转换功能的控制器，然后该控制器进行AD采集并解码出低频RFID标签所代表的信号；所述两级选频放大电路包括电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、三极管Q3、三极管Q4、电容C6、电容C7、电容C8，具体步骤如下：

电源VCC为所述两级选频放大电路提供电源，将低频RFID标签信号传输给所述三极管Q3，通过所述电阻R7、所述电阻R8为所述三极管Q3提供直流偏置，使所述三极管Q3工作在线性放大区，通过所述电阻R10对低频RFID标签信号进行反馈后，由所述三极管Q3将低频RFID标签信号进行放大，并通过所述电阻R9、所述电容C6将低频RFID标签信号进行选频，然后经所述电容C7耦合后传输给所述三极管Q4，通过所述电阻R11、所述电阻R12为所述三极管Q4提供直流偏置，使所述三极管Q4工作在线性放大区，通过所述电阻R14对低频RFID标签信号进行反馈后，由所述三极管Q4将低频RFID标签信号进行放大，并通过所述电阻R13、所述电容C8将低频RFID标签信号进行选频后，再输出给带有AD转换功能的控制器，然后该控制器进行AD采集并解码出低频RFID标签所代表的信号。

本方案的基本内容是通过一个带有AD转换功能的控制器控制天线频率驱动电路给低频RFID标签传输能量，同时通过二极管检波电路对天线读取低频RFID标签的调制信号进行解调，然后将解调后的低频RFID标签信号送到两级放大电路中对低频RFID标签信号进行放大，最后将低频RFID标签信号送到带有AD转换功能的控制器中，通过带有AD转换功能的控制器的AD功能解码出相应的信号。

综上所述仅为本发明的具体实施例而已，本发明并不限于上述实施例，本行业的技术人员应该了解，在不脱离本发明技术方案的前提下，本发明还会有各种变形和改进。

本发明具有如下优点：本发明采用分立元件搭建低频RFID标签的解码电路，在一定程度上大大降低了解码的成本，并且可以通过带有AD转换功能的控制器设置天线不同的发射频率，使解码器可以工作在低频的各个频段内，并且其读取的效果与专用芯片解码和读取的效果无差异。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。

Claims (8)

1.一种实现低频RFID标签解码的分立元件电路，其特征在于：包括天线频率驱动电路、天线线圈、RC选频滤波电路、二极管检波电路、电阻R6、电容C5、两级选频放大电路；所述天线频率驱动电路依次与所述天线线圈、所述RC选频滤波电路、所述二极管检波电路、所述电阻R6、所述电容C5、所述两级选频放大电路连接。

2.根据权利要求1所述的一种实现低频RFID标签解码的分立元件电路，其特征在于：所述天线频率驱动电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、三极管Q1、三极管Q2、电容C1、电容C2；所述电阻R1的一端为信号输入端，另一端连接至所述三极管Q1的基极；所述三极管Q1的发射极通过所述电阻R3与电源VCC连接，所述三极管Q1的集电极与所述电容C1的一端连接，所述电阻R2的一端为信号输入端，所述电阻R2的另一端连接至所述三极管Q2的基极，所述三极管Q2的发射极接地，所述三极管Q2的集电极与所述电容C2的一端连接，所述电容C1的另一端与所述电容C2的另一端并联后与所述天线线圈连接。

3.根据权利要求1所述的一种实现低频RFID标签解码的分立元件电路，其特征在于：所述二极管检波电路包括二极管D1、二极管D2、电容C4、电阻R5，所述二极管D1的正极与所述二极管D2的负极并联后与所述RC选频滤波电路连接，所述二极管D2的正极接地，所述二极管D1的负极分别与所述电容C4的一端、所述电阻R5的一端、所述电阻R6连接，所述电容C4的另一端与所述电阻R5的另一端均接地。

4.根据权利要求1所述的一种实现低频RFID标签解码的分立元件电路，其特征在于：所述两级选频放大电路包括电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电容C6、电容C7、电容C8、三极管Q3、三极管Q4，所述电阻R7的一端、所述电阻R9的一端、所述电容C6的一端、所述电阻R11的一端、所述电阻R13的一端、所述电容C8的一端均连接至电源VCC，所述三极管Q3的基极分别与所述电容C5、所述电阻R8的一端、所述电阻R7的另一端连接，所述电阻R8的另一端接地，所述三极管Q3的集电极分别与所述电阻R9的另一端、所述电容C6的另一端、所述电容C7的一端连接，所述三极管Q3的发射极通过所述电阻R10接地，所述电容C7的另一端分别与所述电阻R11的另一端、所述三极管Q4的基极、所述电阻R12的一端连接，所述电阻R12的另一端接地，所述三极管Q4的集电极分别与所述电阻R13的另一端、所述电容C8的另一端连接，所述三极管Q4的发射极通过所述电阻R14接地，所述三极管Q4的集电极为信号输出端。

5.一种实现低频RFID标签解码的方法，其特征在于：需提供一种实现低频RFID标签解码的分立元件电路，该电路包括依次连接的天线频率驱动电路、天线线圈、RC选频滤波电路、二极管检波电路、电阻R6、电容C5、两级选频放大电路；所述方法包括如下步骤：

步骤1、带有AD转换功能的控制器的IO_1接口和IO_2接口同时产生同频率的方波信号后，将方波信号输入到所述天线频率驱动电路中；

步骤2、通过所述天线线圈的第一管脚将方波信号从所述天线频率驱动电路传输到所述天线线圈中，所述天线线圈产生磁场，当低频RFID标签靠近所述天线线圈时产生感应，通过磁场耦合获取能量后，输出低频RFID标签信号，然后该低频RFID标签信号对方波信号进行调制；

步骤3、将调制后的低频RFID标签信号传输到所述天线线圈中，通过所述天线线圈的第二管脚输出给所述RC选频滤波电路，将调制后的低频RFID标签信号进行滤波；

步骤4、将调制后的低频RFID标签信号滤波后，通过所述二极管检波电路将调制在方波信号中的低频RFID标签信号解调出来；解调完的低频RFID标签信号经过所述电阻R6衰减后传输给所述电容C5，然后通过所述电容C5耦合后输出到所述两级选频放大电路中；

步骤5、所述两级选频放大电路将解调完的低频RFID标签信号放大后，再输出给带有AD转换功能的控制器，然后该控制器进行AD采集并解码出低频RFID标签所代表的信号。

6.根据权利要求5所述的一种实现低频RFID标签解码的方法，其特征在于：所述天线频率驱动电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、三极管Q1、三极管Q2、电容C1、电容C2，所述步骤1具体如下：

带有AD转换功能的控制器的IO_1接口和IO_2接口同时产生同频率的方波信号，电源VCC为所述三极管Q1、所述三极管Q2提供电源，当方波信号为高电平输入时，通过所述电阻R1将方波信号传输到经所述电阻R3限流后的所述三极管Q1中，再通过电容C1将方波信号输出到所述天线线圈的第一管脚中；当方波信号为低电平输入时，通过所述电阻R2将方波信号传输给所述三极管Q2，再通过电容C2将方波信号输出到所述天线线圈的第一管脚中。

7.根据权利要求5所述的一种实现低频RFID标签解码的方法，其特征在于：所述二极管检波电路包括二极管D1、二极管D2、电容C4、电阻R5，所述步骤4具体如下：

将调制后的低频RFID标签信号滤波后，再通过所述二极管D1、所述二极管D2、所述电容C4、所述电阻R5进行解调，然后输出给电阻R6，以此将调制在方波信号中的低频RFID标签信号解调出来；解调完的低频RFID标签信号经过所述电阻R6衰减后传输给所述电容C5，然后通过所述电容C5耦合后输出到所述两级选频放大电路中。

8.根据权利要求5所述的一种实现低频RFID标签解码的方法，其特征在于：所述两级选频放大电路包括电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、三极管Q3、三极管Q4、电容C6、电容C7、电容C8，所述步骤5具体如下：

电源VCC为所述两级选频放大电路提供电源，将低频RFID标签信号传输给所述三极管Q3，通过所述电阻R7、所述电阻R8为所述三极管Q3提供直流偏置，使所述三极管Q3工作在线性放大区，通过所述电阻R10对低频RFID标签信号进行反馈后，由所述三极管Q3将低频RFID标签信号进行放大，并通过所述电阻R9、所述电容C6将低频RFID标签信号进行选频，然后经所述电容C7耦合后传输给所述三极管Q4，通过所述电阻R11、所述电阻R12为所述三极管Q4提供直流偏置，使所述三极管Q4工作在线性放大区，通过所述电阻R14对低频RFID标签信号进行反馈后，由所述三极管Q4将低频RFID标签信号进行放大，并通过所述电阻R13、所述电容C8将低频RFID标签信号进行选频后，再输出给带有AD转换功能的控制器，然后该控制器进行AD采集并解码出低频RFID标签所代表的信号。