CN104616038A - Rfid接收电路载波自动消除方法及电路以及读写器电路 - Google Patents
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Abstract
本发明属于RFID技术领域，公开了一种RFID接收电路载波自动消除方法及电路以及读写器电路，通过定向耦合器从发射链路获取与发射端输入载波信号频率和相位相同的抑制用载波信号源，对抑制用载波信号源进行功率缩放使之与接收端泄漏载波信号功率相等，再经相位调节使之与输入载波信号相位差180°获得反向载波信号，然后将反向载波信号通过定向耦合器耦合到接收链路，进而实现接收电路中的泄漏载波的消除目的。本发明的载波自动消除方法易于实现，最高能达到载波抑制-30dbc的效果。
Description
技术领域
本发明专利属于RFID技术领域，主要涉及RFID接收电路载波消除技术，具体是说是一种RFID接收电路载波自动消除方法，尤其适用于UHF RFID系统。
背景技术
RFID（Radio Frequency Identification）即射频识别技术，又称无线射频识别，是一种无线通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。一个典型的RFID系统，由读写器（RFID Reader）和标签（Tag）两部分组成。读写器一般包含主控、射频模块及天线，对外接口根据不同需求有各种变化。标签一般包含片上芯片和微带天线，标签是整个RFID系统的数据载体。读写器和标签通过各自的天线之间的耦合来实现数据的空间传递。在UHF RFID系统中，天线耦合的实质就是将无源标签激活、标签返回携带自身数据的信号。读写器通过射频模块发射大功率的载波信号，载波信号通过定向耦合器或环形器泄漏进入接收机前端，泄漏的这部分信号能量远远大于接收信号的能量，又由于读写器和标签特殊的耦合机制导致发射和接收信号为同一载波频率，泄漏的信号能量会严重影响接收链路的动态范围，即影响整个RFID系统的接收灵敏度。在UHF RFID系统中除了载波泄漏外，还有电路闪烁噪声、接收机的直流失调也会降低读写器的接收灵敏度。
发明内容
本发明专利的技术问题在于提供一种RFID接收电路载波自动消除方法，以解决上述背景技术中的缺点。
本发明专利所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
一种RFID接收电路载波自动消除方法，通过定向耦合器从发射链路获取与发射端输入载波信号频率和相位相同的抑制用载波信号源，对抑制用载波信号源进行功率缩放使之与接收端泄漏载波信号功率相等，再经相位调节使之与输入载波信号相位差180°获得反向载波信号，然后将反向载波信号通过定向耦合器耦合到接收链路。
在上述方法中，所述功率缩放参数由检波C模块从接收链路前端采样获得的采样值与检波A模块从定向耦合器耦合端采样获得的采样值的比值确定。
根据检波B模块对反向载波信号采样获得的采样值校准功率缩放参数和相位调节参数。
根据检波D模块对耦合反向载波信号后的接收信号采样获得的采样值进一步校准功率缩放参数和相位调节参数。
本发明进一步提出一种RFID接收电路载波消除电路，AGC\AGL缩放模块输入端通过定向耦合器接RFID读写器发射链路，输出端接相位调节模块输入端，相位调节模块输出端通过定向耦合器接RFID读写器接收链路；
AGC\AGL模块和相位调节模块的控制端接MCU主控单元；
检波A模块采样输入端接AGC\AGL缩放模块输入端，检波A模块采样输出端接MCU主控单元；检波B模块采样输入端接相位调节模块输出端，检波A模块采样输出端接MCU主控单元；检波C模块采样输端接接收链路定向耦合器输入端、检波C模块采样输出端接MCU主控单元；检波D模块采样输入端接接收链路定向耦合器直通端；
MCU主控单元根据检波A模块、检波B模块、检波C模块、检波D模块的采样值控制AGC\AGL模块和相位调节模块的功率缩放参数和相位调节参数。
进一步地，所述定向耦合器隔离端连接有负载。所述定向耦合器优选10db定向耦合器。
本发明进一步提出一种RFID读写器电路，射频模块输出端接发射链路定向耦合器输入端，发射链路定向耦合器输出端接环形器第一端口，环形器顺位第二端口接天线，环形器顺位第三端口接接收链路定向耦合器输入端，接收链路定向耦合器输出端接解调模块；一AGC\AGL功率缩放模块输入端接发射链路定向耦合器的耦合端，输出端接相位调节模块输入端；相位调节模块输出端接接收链路定向耦合器的耦合端；检波A模块采样输入端接发射链路定向耦合器的耦合端，检波B模块采样输入端接相位调节模块输出端，检波C模块采样输入端接环形器顺位第三端口，检波D模块采样输入端接接收链路定向耦合器直通输出端；MCU主控单元分别连接射频模块控制端、AGC\AGL功率缩放模块控制端、相位调节模块控制端、检波A-D模块的采样输出端；发射链路定向耦合器和接收链路的定向耦合器的隔离端均连接有负载。
在上述技术方案中，发射链路定向耦合器和接收链路的定向耦合器均选择10db定向耦合器。
所述相位调节模块包含相位粗调模块和相位细调模块两部分；所述MCU主控单元接口包含SPI接口。
所述检波A模块主要负责检测载波输入的能量大小，检波A检测到的能量大小比载波输入能量小10db，相位基本相同。检波A检测的能量是自动消除方法的基准参考量，为AGC\AGL模块和相位调节模块的输入参考。
所述检波B模块主要负责检测反向载波功率大小，检波A检测能量经过AGC\AGL模块放大或缩小后，再经过相位调节模块的相位调制，检波B模块检测的能量理论值为检测A模块检测的能力值乘AGC\AGL模块放大或缩小倍数。
所述检波C模块主要负责检测反射功率大小，载波输入经过10db定向耦合器，再经过环形器后输入到天线，由于天线阻抗失配，载波输入能量返回，返回能量大小和天线阻抗失配程度有关，一般返回能量-10dbm左右。根据检波C模块检测的反射功率大小和检波A模块检测的能量大小来确定AGC\AGL模块的放大或缩小倍数。
所述检波D模块主要负责检测载波抑制后能量大小，在检波B模块检测到的能量大小输入到10db定向耦合器后，消除由于天线阻抗失配返回的模块C检测到的载波能量。
所述AGC\AGL模块主要负责控制由检波A模块检测到的能量大小，根据检波C模块检测到的反射能量大小，选择AGC或AGL的大小。
所述相位调节模块主要负责调整由AGC\AGL模块放大或缩小能量的载波的相位，相位调节模块又分为相位粗调模块和相位细调模块。相位粗调是大致调整载波的相位，相位细调是精确调整载波的相位，相位调节模块由MCU主控单元控制来完成相位调节工作。
所述MCU主控单元主要负责做载波自动消除，采样检波A、B、C、D模块的值，控制AGC\AGL模块和相位调节模块。
所述负载为50欧姆负载，所述耦合器为10db定向耦合器，所述环形器为25db隔离度环形器。
本发明专利的有益效果：1、反向载波的产生来至于输入载波，与泄漏载波同源，具有相同的频率的相位，有利于提高抑制精度。2、反向载波的功率及相位调节以泄漏载波为参照即时调节，适应载波状态随时变化。3、反向载波的调节依据检波B、D模块采样值两次修正，进一步改善抑制效果，可改善载波抑制达到-30dbc。
附图说明
下面结合附图对本发明专利进一步说明。
图1是本发明专利一个典型的RFID系统。
图2是本发明专利RFID接收电路载波自动消除方法示意图。
具体实施方式
为了使本发明专利实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明专利。
参见图1的一个典型的RFID系统，由读写器和标签两部分组成。读写器一般包含主控、射频模块及天线。标签一般包含片上芯片和微带天线。读写器和标签通过各自的天线之间的耦合来实现数据的空间传递。
参见图2，该图所示为基于本发明所述载波消除方法的一种RFID读写器电路结构示意框图，包括射频模块（未示出）、检波A模块、检波B模块、检波C模块、检波D模块、AGC\AGL功率缩放模块、相位调节模块、MCU主控单元、负载及两个10db定向耦合器和一个环形器。
射频模块输出端接第一定向耦合器输入端，第一定向耦合器输出端接环形器第一端口，环形器顺位第二端口接天线，环形器顺位第三端口接第二定向耦合器输入端，第二定向耦合器输出端接解调模块；一AGC\AGL功率缩放模块输入端接第一定向耦合器的耦合端，输出端接相位调节模块输入端；相位调节模块输出端接第二定向耦合器的耦合端；检波A模块采样输入端接第一定向耦合器的耦合端，检波B模块采样输入端接相位调节模块输出端，检波C模块采样输入端接环形器顺位第三端口，检波D模块采样输入端接第二定向耦合器直通输出端；MCU主控单元分别连接射频模块控制端、AGC\AGL功率缩放模块控制端、相位调节模块控制端、检波A-D模块的采样输出端；两个定向耦合器的隔离端均连接有负载。
在本实施例中，载波输入的信号通过10db定向耦合器，在检测A模块部分检测到小于载波输入能量10db的能量信号，这部分能量信号作为载波抑制反向载波输入信号的初始信号，检波A、B、C、D模块的采样ad值反馈到MCU主控单元，载波输入再经过环形器后外接天线，不同的天线阻抗不同，导致反射的载波信号能量也不一样，即检测C模块的采样AD值不同。MCU主控单元根据检测A模块和检测C模块的反馈的AD值，选择AGC\AGL模块中的AGC或AGL，并计算放大或缩小的倍数，输出一个DA值，达到自动调整反向载波功率的目的，检测B模块做最后的验证。至于反向载波的相位调节工作是由相位调节模块完成，相位调节模块包括相位粗调模块和相位细调模块，相位粗调进行0°、-90°-180°和-270°相位翻转；相位细调范围是0°到144°，1.2°步进，通过相位粗调和相位细调达到反向载波的相位和载波输入相位180°的相位差，所有的相位调节都是由MCU主控单元自动完成。达到这一步，载波抑制的反向载波基本产生，在10db定向耦合器同时输入，检测D模块检测到载波抑制改善效果-30dbc。
以上显示和描述了本发明专利的基本原理、主要特征和本发明专利的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明专利不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书描述的只是说明本发明专利的原理，在不脱离本发明专利精神和范围的前提下，本发明专利还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明专利范围内。本发明专利要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.一种RFID接收电路载波自动消除方法，其特征在于，通过定向耦合器从发射链路获取与发射端输入载波信号频率和相位相同的抑制用载波信号源，对抑制用载波信号源进行功率缩放使之与接收端泄漏载波信号功率相等，再经相位调节使之与输入载波信号相位差180°获得反向载波信号，然后将反向载波信号通过定向耦合器耦合到接收链路。
2.根据权利要求1所述的RFID接收电路载波自动消除方法，其特征在于，所述功率缩放参数由检波C模块从接收链路前端采样获得的采样值与检波A模块从定向耦合器耦合端采样获得的采样值的比值确定。
3.根据权利要求1所述的RFID接收电路载波自动消除方法，其特征在于，根据检波B模块对反向载波信号采样获得的采样值校准功率缩放参数和相位调节参数。
4.根据权利要求1所述的RFID接收电路载波自动消除方法，其特征在于，根据检波D模块对耦合反向载波信号后的接收信号采样获得的采样值进一步校准功率缩放参数和相位调节参数。
5. 一种RFID接收电路载波消除电路，其特征在于，AGC\AGL缩放模块输入端通过定向耦合器接RFID读写器发射链路，输出端接相位调节模块输入端，相位调节模块输出端通过定向耦合器接RFID读写器接收链路；
AGC\AGL模块和相位调节模块的控制端接MCU主控单元；
检波A模块采样输入端接AGC\AGL缩放模块输入端，检波A模块采样输出端接MCU主控单元；检波B模块采样输入端接相位调节模块输出端，检波A模块采样输出端接MCU主控单元；检波C模块采样输端接接收链路定向耦合器输入端、检波C模块采样输出端接MCU主控单元；检波D模块采样输入端接接收链路定向耦合器直通端；
MCU主控单元根据检波A模块、检波B模块、检波C模块、检波D模块的采样值控制AGC\AGL模块和相位调节模块的功率缩放参数和相位调节参数。
6.根据权利要求5所述的RFID接收电路载波消除电路，其特征在于，所述定向耦合器优选10db定向耦合器，定向耦合器隔离端连接有负载。
7.根据权利要求5所述的RFID接收电路载波消除电路，其特征在于，所述相位调节模块包含相位粗调模块和相位细调模块两部分。
8.根据权利要求7所述的RFID接收电路载波消除电路，其特征在于，相位粗调模块对载波信号的相位进行0°、-90°-180°或-270°相位翻转；相位细调模块对载波信号的相位在0°-144°范围内进行1.2°步进调节。
9. 一种RFID读写器电路，其特征在于，射频模块输出端接第一定向耦合器输入端，第一定向耦合器输出端接环形器第一端口，环形器顺位第二端口接天线，环形器顺位第三端口接第二定向耦合器输入端，第二定向耦合器输出端接解调模块；一AGC\AGL功率缩放模块输入端接第一定向耦合器的耦合端，输出端接相位调节模块输入端；相位调节模块输出端接第二定向耦合器的耦合端；检波A模块采样输入端接第一定向耦合器的耦合端，检波B模块采样输入端接相位调节模块输出端，检波C模块采样输入端接环形器顺位第三端口，检波D模块采样输入端接第二定向耦合器直通输出端；MCU主控单元分别连接射频模块控制端、AGC\AGL功率缩放模块控制端、相位调节模块控制端、检波A-D模块的采样输出端；两个定向耦合器的隔离端均连接有负载。
10. 根据权利要求9所述的RFID读写器电路，其特征在于，所述相位调节模块包含相位粗调模块和相位细调模块两部分；其中相位粗调模块对载波信号的相位进行0°、-90°-180°或-270°相位翻转；相位细调模块对载波信号的相位在0°-144°范围内进行1.2°步进调节。
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