CN106339646A - 一种非接触式rfid读写器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种非接触式RFID读写器，包括供电电路、天线、隔离电路、功率放大电路、编解码电路、温度检测电路、控制电路、串口电路，其中所述供电电路与控制电路相连；所述天线与隔离电路相连，且隔离电路与编解码电路的第一输入端相连；所述编解码电路的第一输出端、温度检测电路分别与控制电路的输入端相连；所述控制电路的输出端与串口电路、编解码电路的第二输入端分别相连；所述编解码电路的第二输出端与功率放大电路的输入端相连；所述功率放大电路的输出端与隔离电路、天线依次相连。本发明利用简单的电路结构实现高效率的功率放大，电路结构简单、调试方便，标签读取速度快，误读、漏读率低，具有良好的稳定性和可靠性。

Description

一种非接触式RFID读写器
技术领域
本发明涉及一种非接触式RFID读写器，属于射频设备的技术领域。
背景技术
射频识别技术(RFID，即Radio Frequency Identification)是一种基于雷达技术发展而来的识别技术，其主要原理是通过无线电磁波进行非接触双向数据通信从而获取相关数据并实现目标识别，RFID技术是微波技术、密码学以及无线通信原理等众多学科知识交叉的新兴产物，其应用领域覆盖了高速公路收费管理、铁路物流运输控制管理及工业自动化监控等众多领域。RFID系统按照工作频段可以划分为低频(135kHz以下)、高频(13.56MHz)、超高频 (860～930MHz)和微波 (2.4GHz以上)等几类。射频识别系统通常由电子标签(射频标签)、天线和阅读器组成。
读卡器一般由射频信号处理模块、基带信号处理模块、控制单元以及和外部设备连接的接口模块等组成，通过天线发射足够功率的射频电磁波，以激发电子标签并为其提供能量，对发射信号进行调制，然后将已调制的信号数据转化为电磁波传送给标签，接收并解调来自电子标签的射频信号。
并且，发生在读写器和电子标签之间的射频信号的耦合类型有两种。 (1)电感耦合。变压器模型，通过空间高频交变磁场实现耦合。（2)电磁反向散射耦合：雷达原理模型，发射出去的电磁波，碰到目标后反射，同时携带回目标信息，依据的是电磁波的空间传播规律。电感耦合方式一般适合于中、低频工作的近距离射频识别系统。典型的工作频率有：125kHz、225kHz和13．56MHz。识别作用距离小于1m，典型作用距离为10～20cra。电磁反向散射耦合方式一般适合于高频、微波工作的远距离射频识别系统。典型的工作频率有：433MHz，915MHz，2．45GHz，5．8GHz。识别作用距离大于1m，典型作用距离为3—l0m。
尽管目前RFID用途广泛，但是其仍然存在不足，如申请号：201410633295.6 申请日：2014-11-11的文件中，公开了“一种便携式RFID蓝牙读卡器，包括储存器、蓝牙、RFID射频识别电路、中央处理器、电源电路和USB接口，USB接口的内端的数据传输线与中央处理器的有线数据传输端连接，USB接口的内端的电源线与电源电路的电源输入端连接，电源电路与中央处理器的电源输入端连接，中央处理器的无线数据传输端与蓝牙的内端连接，中央处理器的储存端与储存器连接，中央处理器的RFID信号输入端与RFID射频识别电路的信号输出端连接；本发明是一种基于RFID技术的便携式巡查管理与安全执法读卡器，能满足携带方便，实时读取、便于操作、实时上传信息的功能，能配合电子标签管理系统软件使用，携式巡查管理与安全执法功能。
而在申请号：201420377110.5 申请日：2014-07-09的文件中，公开了“一种RFID读卡器，包括射频模块、PC接口、存储模块，上述模块与中央处理器连接；中央处理器主要控制读写器与标签的通信，并进行目标识别；射频模块主要负责信号的发送、接收、调制和解调；PC接口把读写器获取的标签数据信息传送到PC主机，以便PC主机进行后台数据处理操作；存储模块用于暂时存储读写器获取的标签数据；中央处理器采用MSP430F149超低功耗芯片。这种读写器功耗低、读写距离远、成本低，有利于RFID技术的使用和推广”。
虽然上述文献对RFID读卡器做出改进，使其可以读写距离更远，功耗更低。但其仍然存在缺陷，现有的RFID读卡器一般无法有效地对信号进行功率放大，无法实增益控制，以实现对射频输出功率的控制，使得RFID读卡器的射频信号不稳定，容易产生失真问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种非接触式RFID读写器，解决现有的RFID读卡器一般无法有效地对信号进行功率放大，无法实增益控制，以实现对射频输出功率的控制，使得RFID读卡器的射频信号不稳定，容易产生失真问题。
本发明具体采用以下技术方案解决上述技术问题：
一种非接触式RFID读写器，包括供电电路、天线、隔离电路、功率放大电路、编解码电路、温度检测电路、控制电路、串口电路，其中所述供电电路与控制电路相连；所述天线与隔离电路相连，且隔离电路与编解码电路的第一输入端相连；所述编解码电路的第一输出端、温度检测电路分别与控制电路的输入端相连；所述控制电路的输出端与串口电路、编解码电路的第二输入端分别相连；所述编解码电路的第二输出端与功率放大电路的输入端相连；所述功率放大电路的输出端与隔离电路、天线依次相连。
进一步地，作为本发明的一种优选技术方案：所述功率放大电路包括两个二极管、第一至第五电阻、第一至第三晶体管及第一电容，其中电压输入端分别经两个二极管后连接至第一电阻、第四电阻的一端；所述第一电阻的另一端分别与第一晶体管的基极、第一电容的一端相连；第一电容的另一端与第二晶体管的基极相连；所述第一和第二晶体管的集电极均接入电源端；所述第一晶体管的发射极连接第二电阻后接地；所述第二晶体管的发射极连接第三电阻后接地；第三晶体管的基极连接第二二极管，所述第四电阻的另一端接入第三晶体管集电极；所述第二晶体管的发射极连接第五电阻后接地。
进一步地，作为本发明的一种优选技术方案：所述功率放大电路还包括第二电容，第二电容连接于第三晶体管的基极。
进一步地，作为本发明的一种优选技术方案：所述功率放大电路还包括第六电阻，所述第六电阻连接于第二晶体管的发射极和接地之间。
进一步地，作为本发明的一种优选技术方案：还包括USB接口电路，所述USB接口电路与控制电路相连。
本发明采用上述技术方案，能产生如下技术效果：
本发明设计的一种非接触式RFID读写器，通过在电路中增设功率放大电路，利用简单的电路结构实现高效率的功率放大，电路结构简单、调试方便，因而可以大大缩短开发周期。经使用测试证明，采用上述方案设计的读写器，标签读取速度快，误读、漏读率低，具有良好的稳定性和可靠性。因此可更好地对射频信号的功率进行控制，使得读写器的功能更加完善。可以解决现有的RFID读卡器一般无法有效地对信号进行功率放大，无法实增益控制，以实现对射频输出功率的控制，使得RFID读卡器的射频信号不稳定，容易产生失真问题。
附图说明
图1为本发明非接触式RFID读写器的结构示意图。
图2位本发明中功率放大电路的电路结构示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明的实施方式进行描述。
如图1所示，本发明设计了一种非接触式RFID读写器，包括供电电路、天线、隔离电路、功率放大电路、编解码电路、温度检测电路、控制电路、串口电路，其中所述供电电路与控制电路相连；所述天线与隔离电路相连，且隔离电路与编解码电路的第一输入端相连；所述编解码电路的第一输出端、温度检测电路分别与控制电路的输入端相连；所述控制电路的输出端与串口电路、编解码电路的第二输入端分别相连；所述编解码电路的第二输出端与功率放大电路的输入端相连；所述功率放大电路的输出端与隔离电路、天线依次相连。
其原理是，发送数据首先经编解码电路编码和载波调制后，输出至功率放大电路，经功率放大电路放大的信号经过隔离电路由天线发送出去；在天线接受到射频信号时，首先通过隔离电路再送入至编解码电路，所示编解码电路进行滤波和数字化后得到数字信号输入控制电路；控制电路对该数据处理并将处理结果存储，及可通过串口电路将数据传输，实现串行通信。
进一步地，本发明给出功率放大电路的电路示意图，如图2所示，所述功率放大电路包括两个二极管、第一至第五电阻、第一至第三晶体管及第一电容C1，其中电压输入端分别经两个二极管D1和D2后连接至第一电阻R1、第四电阻R4的一端；所述第一电阻R1的另一端分别与第一晶体管Q1的基极、第一电容C1的一端相连；第一电容C1的另一端与第二晶体管Q2的基极相连；所述第一和第二晶体管的集电极均接入电源端；所述第一晶体管Q1的发射极连接第二电阻R2后接地；所述第二晶体管Q2的发射极连接第三电阻R3后接地；第三晶体管Q3的基极连接第二二极管D2，所述第四电阻R4的另一端接入第三晶体管Q3集电极；所述第二晶体管Q2的发射极连接第五电阻R5后接地。
以及，电路中，所述功率放大电路还包括第二电容C2，第二电容C2连接于第三晶体管Q3的基极。
所述功率放大电路还包括第六电阻R6，所述第六电阻R6连接于第二晶体管Q2的发射极和接地之间。
并且，本发明还包括USB接口电路，所述USB接口电路与控制电路相连。控制电路可将USB接口电路直接将控制电路中的电路输出。
综上，本发明设计的一种非接触式RFID读写器，通过在电路中增设功率放大电路，利用简单的电路结构实现高效率的功率放大，电路结构简单、调试方便，因而可以大大缩短开发周期。经使用测试证明，采用上述方案设计的读写器，标签读取速度快，误读、漏读率低，具有良好的稳定性和可靠性。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (5)

1.一种非接触式RFID读写器，其特征在于，包括供电电路、天线、隔离电路、功率放大电路、编解码电路、温度检测电路、控制电路、串口电路，其中所述供电电路与控制电路相连；所述天线与隔离电路相连，且隔离电路与编解码电路的第一输入端相连；所述编解码电路的第一输出端、温度检测电路分别与控制电路的输入端相连；所述控制电路的输出端与串口电路、编解码电路的第二输入端分别相连；所述编解码电路的第二输出端与功率放大电路的输入端相连；所述功率放大电路的输出端与隔离电路、天线依次相连。
2.根据权利要求1所述非接触式RFID读写器，其特征在于：所述功率放大电路包括两个二极管、第一至第五电阻、第一至第三晶体管及第一电容，其中电压输入端分别经两个二极管后连接至第一电阻、第四电阻的一端；所述第一电阻的另一端分别与第一晶体管的基极、第一电容的一端相连；第一电容的另一端与第二晶体管的基极相连；所述第一和第二晶体管的集电极均接入电源端；所述第一晶体管的发射极连接第二电阻后接地；所述第二晶体管的发射极连接第三电阻后接地；第三晶体管的基极连接第二二极管，所述第四电阻的另一端接入第三晶体管集电极；所述第二晶体管的发射极连接第五电阻后接地。
3.根据权利要求2所述非接触式RFID读写器，其特征在于：所述功率放大电路还包括第二电容，第二电容连接于第三晶体管的基极。
4.根据权利要求2所述非接触式RFID读写器，其特征在于：：所述功率放大电路还包括第六电阻，所述第六电阻连接于第二晶体管的发射极和接地之间。
5.根据权利要求1所述非接触式RFID读写器，其特征在于：还包括USB接口电路，所述USB接口电路与控制电路相连。
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