CN104732254B - 射频识别读写器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种射频识别读写器，包括射频收发芯片、巴伦电路、功率放大、耦合器、第一单刀双掷开关、发射天线、接收天线、衰减器、第二单刀双掷开关、功率检测、底层微控制器模块、上层微控制器模块、RS232接口、USB接口和网络接口。本发明提出的射频识别读写器，通过电路设计的优化以及相关组件/电路/模块的合理选型，使得整个射频识别读写器的工作稳定，能够准确地进行信息读取，应用范围广，实用性强。
Description
技术领域
本发明涉及无线电识别与装置领域，具体而言涉及一种多接口、远距离、低成本、工作稳定的射频识别读写器。
背景技术
传统的自动识别技术，尤其以条形码技术为典型代表，无论在商业领域还是在物流、金融等领域，得到广泛的应用，成为一种重要的信息采集手段。其符号表示方法，已从一维条码发展到二维条码，但条码技术存在一些技术缺陷，如安全性低、信息无法更改、信息读取速度慢、通信与抗干扰能力差等。此外，条码识别技术在多目标识别及高速目标识别方面完全无用武之地，使得条码技术的应用存在很大的限制，已经不能满足当前的应用需求。根据上述出现的问题，射频读写器孕育而生。射频读写器以其读写速率快、识别距离远、数据传输速率高、抗电磁干扰能力强，使用寿命长等优势，在生产管理等方面得到广泛应用。
在应用实例中，产品上要附有标签，射频识别读写器从这个标签上读取信息。当读写器处于正常工作状态时，读写器发射天线产生的电磁场被耦合到标签上，标签利用这种耦合能量来驱动电路，然后，将处理后信息再次以电磁场的形式耦合到读写器的接收天线，从而被读写器接收处理。
发明内容
本发明目的在于提供一种工作稳定、能够准确地进行信息读取的射频识别识别读写器，适用范围广，实用性强。
为达成上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种射频识别读写器，包括射频收发芯片、巴伦电路、功率放大电路、耦合器、第一单刀双掷开关、发射天线、接收天线、衰减器、第二单刀双掷开关、功率检测电路、底层微控制器模块、上层微控制器模块、RS232接口、USB接口和网络接口，其中：
射频收发芯片，用于接收底层微控制器模块的指令处于相应的工作模式，以接收和发射射频信号；
巴伦电路，用于将射频收发芯片所发射的差分信号转换为单端信号；
功率放大电路，用于实现功率放大，提高信号发射的增益；
耦合器，用于在发射模式下将发射信号的一部分发射出去，另一部分耦合到前述功率检测电路，以及在处于接收模式时，将接收信号的一部分送到衰减器，另一部分送到前述功率检测电路；
单刀双掷开关，其一端连接至耦合器，另一端可选择地与发射天线或接收天线连接，实现发射与接收之间的切换；
发射天线，用于完成信号的发射；
接收天线，用于完成信号的接收；
衰减器，用于对经由耦合器传输过来的接收信号进行功率衰减，将衰减后的接收信号送往射频收发芯片；
第二单刀双掷开关，连接于所述耦合器与功率检测电路之间，用于实现发射信号及接收信号的切换传输到功率检测电路；
功率检测电路，用于对经由所述第二单刀双掷开关传输过来的发射信号或接收信号的功率检测，将发射或接收部分的功率信号转换为底层微控制器模块可接收的信号，送往底层微控制器模块；
底层微控制器模块，用于接收上层微控制器模块的指令，控制射频收发芯片工作模式，同时接收射频收发芯片的信号以及接收前述底层微控制器模块发送过来的信号；
上层微控制器模块，用于完成接口指令接收，接收底层微控制器模块的指令并对其进行处理，然后送往接口；
RS232接口、USB接口和网络接口均与上层微控制器模块数据连接，其中：RS232接口与USB接口分别用于实现上层微控制器模块与上位机之间通过各自的接口相关协议进行通信，网络接口提供网络接口实现上层微控制器模块与上位机之间进行通信。
本发明所提出的前述技术方案的优点及其附加的优点，将在下述具体实施方式所列明的技术特征或者技术特征的组合中，或者在本发明的实施中加以体现。
附图说明
图1为本发明一实施方式射频识别读写器的示例性结构示意图。
图2为图1实施例的射频识别读写器中功率放大电路的示意图。
图3为图1实施例的射频识别读写器中功率检测电路的电路示意图。
图4为图1实施例的射频识别读写器中底层微控制器模块的电路示意图。
具体实施方式
为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。
如图1所示，根据本发明的较优实施例，一种射频识别读写器，包括射频收发芯片101、巴伦电路102、功率放大103、耦合器104、第一单刀双掷开关105、发射天线106、接收天线107、衰减器108、第二单刀双掷开关109、功率检测111、底层微控制器模块110、上层微控制器模块112、RS232接口113、USB接口114和网络接口115。
射频收发芯片101，用于接收底层微控制器模块110的指令处于相应的工作模式，以接收和发射射频信号。
巴伦电路102，用于将射频收发芯片101所发射的差分信号转换为单端信号。
功率放大103，用于实现功率放大，提高信号发射的增益。
耦合器104，用于在发射模式下将发射信号的一部分发射出去，另一部分耦合到前述功率检测111，以及在处于接收模式时，将接收信号的一部分送到衰减器，另一部分送到前述功率检测111。
单刀双掷开关105，其一端连接至耦合器104，另一端可选择地与发射天线106或接收天线107连接，实现发射与接收之间的切换。
发射天线106，用于完成信号的发射。
接收天线107，用于完成信号的接收。
衰减器108，用于对经由耦合器104传输过来的接收信号进行功率衰减，将衰减后的接收信号送往射频收发芯片101。
第二单刀双掷开关109，连接于所述耦合器104与功率检测111之间，用于实现发射信号及接收信号的切换传输到功率检测111。
功率检测111，用于对经由所述第二单刀双掷开关109传输过来的发射信号或接收信号的功率检测，将发射或接收部分的功率信号转换为底层微控制器模块110可接收的信号，送往底层微控制器模块110。
底层微控制器模块110，用于接收上层微控制器模块的指令112，控制射频收发芯片工作模式，同时接收射频收发芯片的信号101以及接收前述底层微控制器模块110发送过来的信号。
上层微控制器模块112，用于完成接口指令接收，接收底层微控制器模块110的指令并对其进行处理，然后送往接口。
RS232接口113、USB接口114和网络接口115均与上层微控制器模块112数据连接，其中：RS232接口113与USB接口114分别用于实现上层微控制器模块112与上位机之间通过各自的接口相关协议进行通信，网络接口115提供网络接口实现上层微控制器模块112与上位机之间进行通信。
作为可选的方式，射频收发芯片101可采用Impini公司的R1000芯片。
功率放大103采用两级放大结构，其中前级放大器采用SIRENZA MICRODEVICES公司的SXB-4089Z，后级放大器采用MA/COM公司的MAAP-007649-000100。
耦合器104优选采用ANAREN公司的XC0900P-10S。
上层微控制器模块112优选采用SAMSUNG公司的S3C2440处理器。
结合图1所示，RS232接口113，USB接口114或者网络接口115完成与电脑或其它种类的上位机的连接，下传电脑或者其它上位机的用户指令给上层微控制器模块112，同时也负责上传经过上层微控制器模块(S3C2440)处理后的接收到的信号给上位机。
底层微控制器模块(例如AT91SAM7S256微处理器)110控制射频收发芯片101的工作模式，有调幅调频模式可供选择，协议方面也可以在EPC GEN2标准或者ISO18000-6C标准之间选择。
同时，底层微控制器模块110控制单刀双掷开关(105、109)：当系统处于发射状态时，第一单刀双掷开关105接到发射天线，第二单刀双掷开关109接到发射时对应的功率检测；当系统处于接收状态时，第一单刀双掷开关105切换到接收天线上，第二单刀双掷开关109则切换到接收时对应的功率检测。
通过底层微控制器模块110设定好的射频收发芯片101，负责将信号从其发射端口发射出去，首先经过巴伦电路进行信号转换，然后经过功率放大电路，对功率进行放大，经过耦合器以及第一单刀双掷开关，送到发射天线上。发射天线将信号以电磁波的形式传到无源标签上，相应的无源标签对接收到的信号采取相应动作，然后，将处理后的信息在以电磁波的形式传到接收天线，接收天线将接收到的信号送回射频收发芯片。功率检测电路用来检测接收或者发射时的功率并转换为底层微控制器模块可以识别的信号，以用来判断接收或者发射时的功率是否在正常范围之内，电路是否处于正常工作状态。
图2是射频识别读写器中功率放大103的示意图。射频收发的芯片最大输出功率超出功率放大芯片最小输入允许输入功率，为确保功率放大芯片安全工作，在功放前级中要加入衰减器。为提高信号的功率，增益的平坦度，采用两级放大，前级功放采用芯片型号为SXB-4089Z，后级功放采用芯片型号为MAAP-007649-000100。
本实施例中，图3所示为功率检测111的示例性示意图，图4所示为底层微控制器模块110(AT91SAM7S256微处理器)的示例性示意图。
本实施例提出的射频识别读写器，工作稳定，能够准确地进行信息读取，应用范围广，实用性强。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。
Claims (6)
1.一种射频识别读写器，其特征在于，包括射频收发芯片(101)、巴伦电路(102)、功率放大(103)、耦合器(104)、第一单刀双掷开关(105)、发射天线(106)、接收天线(107)、衰减器(108)、第二单刀双掷开关(109)、功率检测(111)、底层微控制器模块(110)、上层微控制器模块(112)、RS232接口(113)、USB接口(114)和网络接口(115)，其中：
射频收发芯片(101)，用于接收底层微控制器模块(110)的指令处于相应的工作模式，以接收和发射射频信号；
巴伦电路(102)，用于将射频收发芯片(101)所发射的差分信号转换为单端信号；
功率放大(103)，用于实现功率放大，提高信号发射的增益；
耦合器(104)，用于在发射模式下将发射信号的一部分发射出去，另一部分耦合到前述功率检测(111)，以及在处于接收模式时，将接收信号的一部分送到衰减器，另一部分送到前述功率检测(111)；
单刀双掷开关(105)，其一端连接至耦合器(104)，另一端可选择地与发射天线(106)或接收天线(107)连接，实现发射与接收之间的切换；
发射天线(106)，用于完成信号的发射；
接收天线(107)，用于完成信号的接收；
衰减器(108)，用于对经由耦合器(104)传输过来的接收信号进行功率衰减，将衰减后的接收信号送往射频收发芯片(101)；
第二单刀双掷开关(109)，连接于所述耦合器(104)与功率检测(111)之间，用于实现发射信号及接收信号的切换传输到功率检测(111)；
功率检测(111)，用于对经由所述第二单刀双掷开关(109)传输过来的发射信号或接收信号的功率检测，将发射或接收部分的功率信号转换为底层微控制器模块(110)可接收的信号，送往底层微控制器模块(110)；
底层微控制器模块(110)，用于接收上层微控制器模块的指令(112)，控制射频收发芯片工作模式，同时接收射频收发芯片的信号(101)以及接收前述底层微控制器模块(110)发送过来的信号；
上层微控制器模块(112)，用于完成接口指令接收，接收底层微控制器模块(110)的指令并对其进行处理，然后送往接口；
RS232接口(113)、USB接口(114)和网络接口(115)均与上层微控制器模块(112)数据连接，其中：RS232接口(113)与USB接口(114)分别用于实现上层微控制器模块(112)与上位机之间通过各自的接口相关协议进行通信，网络接口(115)提供网络接口实现上层微控制器模块(112)与上位机之间进行通信。
2.根据权利要求1所述的射频识别读写器，其特征在于，所述射频收发芯片(101)为Impini公司的R1000芯片。
3.根据权利要求1所述的射频识别读写器，其特征在于，所述功率放大(103)采用两级放大结构，其中前级放大器采用SIRENZA MICRODEVICES公司的SXB-4089Z，后级放大器采用MA/COM公司的MAAP-007649-000100。
4.根据权利要求1所述的射频识别读写器，其特征在于，所述耦合器(104)采用ANAREN公司的XC0900P-10S。
5.根据权利要求1所述的射频识别读写器，其特征在于，所述上层微控制器模块(112)采用SAMSUNG公司的S3C2440处理器。
6.根据权利要求1所述的射频识别读写器，其特征在于，所述底层微控制器模块(110)采用AT91SAM7S256微处理器。
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