CN107368616B - 实现射频识别的仿真模型电路及其仿真方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种实现射频识别的仿真模型及其仿真方法，其中，仿真模型包括信号源模型、读卡器模型和标签模型；所述信号源模型用于输出合成信号，所述合成信号由载波和信号波合成；所述读卡器模型用于输入所述合成信号，向标签模型输出第一电磁信号；所述标签模型用于接收所述第一电磁信号，向读卡器模型输出第二电磁信号。所述信号源接近真实信号源，能够减少仿真误差。因此，所述仿真模型能够减少仿真误差，提高仿真结果的精确度。

Description

实现射频识别的仿真模型电路及其仿真方法

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种实现射频识别的仿真模型电路及其仿真方法。

背景技术

RFID(Radfo Frequency Identification，射频识别)技术是一种非接触式的自动识别技术，它通过电磁波或电感耦合方式传递信号，以完成对目标对象的自动识别。与条形码、磁卡、接触式IC卡等其它自动识别技术相比，RFID技术具有识别过程无须人工干预、可同时识别多个目标、信息存储量大、可在各种恶劣环境下工作等优点。因此，RFID技术已经被广泛地应用于固定资产管理、生产线自动化、动物和车辆识别、公路收费、门禁系统、仓储、商品防伪、航空包裹管理、集装箱管理等领域。典型的射频识别设备可以分为信号源、标签、读卡器和后端数据处理系统四个部分。读卡器包括标签天线用于发送和接收电磁信号；标签包括读卡器天线用于发送携带标签信息的电磁信号。

由于读卡器和标签之间的信息传输是通过射频天线无线传输的，在设计的时候，如果要精确仿真，就必须要建立一个与实际相符的模型。否则，所有仿真数据都会脱离现实中真正的工作模式，导致出现各种问题，大大拖延研发进度和产品成功率。

然而，现有的RFID仿真模型结构简单，仿真结果误差较大。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种实现射频识别的仿真模型电路及其仿真方法，能够减小仿真结果的误差。

为解决上述问题，本发明提供一种实现射频识别的仿真模型电路，包括：信号源模型、读卡器模型和标签模型；信号源模型，所述信号源模型用于输出合成信号，所述合成信号由载波和信号波合成；读卡器模型，所述读卡器模型用于输入所述合成信号，向标签模型输出第一电磁信号；标签模型，所述标签模型用于接收所述第一电磁信号，向读卡器模型输出第二电磁信号。

可选的，信号源模型包括：合成器，所述合成器包括载波输入端、信号波输入端和输出端，所述载波输入端用于输入载波；所述信号波输入端用于输入信号波；所述输出端用于输出合成信号。

可选的，所述合成器为幅移键控调制电路。

可选的，所述读卡器模型包括读卡器输入端，所述读卡器输入端用于输入所述合成信号；

所述读卡器天线模型，所述读卡器天线模型用于输入所述第一合成信号，

发送所述第一电磁信号。

可选的，所述读卡器天线模型包括：

读卡器天线电感，用于模拟射频识别设备读卡器天线的电感；

读卡器天线电阻，用于模拟射频识别设备读卡器天线的电阻。

可选的，所述标签模型包括：

标签天线模型，包括第一标签天线端和第二标签天线端；

标签电路模型，所述标签电路包括第一标签电路端和第二标签电路端，所述第一标签电路端与所述第一标签天线端相连，所述第二标签电路端与所述第二标签天线端相连。

可选的，所述标签天线模型包括：标签天线电感，用于模拟射频识别设备的标签电感，所述标签天线电感包括：第一标签电感端和第二标签电感端。

可选的，所述标签天线模型还包括：第一对地电容，所述第一对地电容一端接地，另一端与所述第一标签电感端连接。

可选的，所述标签天线模型还包括：第二对地电容，所述第二对地电容一端接地，另一端与所述第二标签电感端连接。

可选的，所述标签模型还包括：第一大气电阻，所述第一大气电阻一端接地，另一端与所述第一标签电感端连接。

可选的，所述标签模型还包括：第二大气电阻，所述第二大气电阻一端接地，另一端与所述第二标签电感端连接。

相应的，本发明还提供一种实现射频识别的仿真方法，包括：提供射频识别设备，所述射频识别设备包括：信号源、读卡器和标签，所述读卡器包括读卡器天线，所述标签包括标签天线；获取所述读卡器和标签的参数值；建立上述的实现射频识别的初始仿真模型；将所述参数值运用至所述初始仿真模型中，形成待处理模型；通过调节所述待处理模型的信号波，使读卡器模型输出不同的第一电磁信号；在标签模型接收不同的第一电磁信号后，获取所述标签模型的电信号。

可选的，标签模型的电信号是第二电磁信号，或者流经所述标签天线模型的电流。

可选的，获取所述读卡器和标签的参数值的步骤包括：测量所述读卡器天线和所述标签天线的电感值。

可选的，所述参数值包括读卡器天线和标签天线的耦合系数；获取所述读卡器和标签参数值的步骤包括：提供功率放大器；通过调节所述功率放大器，使所述标签处于不同场强状态下；获取不同场强状态下，对应的读卡器天线和标签天线的耦合系数。

可选的，所述读卡器天线模型包括：标签天线电感，用于模拟射频识别设备标签天线的电感，所述标签天线电感包括：第一标签电感端和第二标签电感端；所述标签天线模型还包括：第一对地电容，所述第一对地电容一端接地，另一端与所述第一标签电感端连接；所述仿真方法还包括：在调节所述待处理模型的信号波之前，获取所述第一对地电容的电容值。

可选的，所述读卡器天线模型包括：标签天线电感，用于模拟射频识别设备标签天线的电感，所述标签天线电感包括：第一标签电感端和第二标签电感端；所述标签天线模型还包括：第二对地电容，所述第二对地电容一端接地，另一端与所述第二标签电感端连接；所述仿真方法还包括：在调节所述待处理模型的信号波之前，获取所述第二对地电容的电容值。

可选的，所述标签天线模型还包括：标签天线电阻，用于模拟射频识别设备标签天线的内阻；所述读卡器天线模型还包括：读卡器天线电阻，用于模拟射频识别设备读卡器天线的内阻；获取所述读卡器和标签参数值的步骤还包括：测量所述标签天线电阻和所述读卡器天线电阻。

可选的，调节所述待处理模型的信号波的步骤中，使所述标签周围电磁场的场强的大小范围为1.5A/m～7.5A/m。

可选的，所述载波的频率为13.56MHz。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

本发明实现射频识别的仿真模型电路中，所述仿真模型包括信号源模型，所述信号源模型用于形成合成信号，所述合成信号由所述载波和信号波合成。所述信号波为可调信号，可以通过调节所述信号波的波形及电压值，对标签模型所处的场强进行调节，从而能够模拟不同场强下标签中的电信号。且所述仿真模型能够仿真标签天线和读卡器天线对所述信号源的影响，从而能够降低仿真误差。因此，所述信号源接近真实信号源，能够减少仿真误差，提高仿真结果的精确度。

进一步，所述仿真模型包括第一对地电容和第一大气电阻，能够模拟标签天线与大地之间的电容以及大气电阻，从而能够使仿真结果更接近实际情况，从而减少仿真误差，提高仿真结果的精确度。

本发明的实现射频识别的仿真方法中，在建立所述仿真模型的步骤中，所述仿真模型包括信号源模型，所述信号源模型与射频识别设备的信号源接近，因此能够减小仿真误差。此外，能够模拟合成信号的产生过程，并在产生合成信号的过程中考虑到标签天线和读卡器天线对所述信号源的影响，从而使模拟结果更接近真实信号的产生情况，从而能够减少仿真误差，提高仿真结果的精确度。

附图说明

图1是一种实现射频识别的仿真模型电路的结构示意图；

图2是另一种实现射频识别的仿真模型电路的结构示意图；

图3至图5是本发明实现射频识别的仿真模型电路一实施例的结构示意图；

图6是发明的实现射频识别的仿真过程的流程示意图；

图7是一种射频识别设备的结构示意图。

具体实施方式

实现射频识别的仿真模型电路存在诸多问题，例如：仿真模型结构简单，模拟结果误差较大。

现结合一种实现射频识别的仿真模型电路，分析所述仿真模型结构简单，仿真结果误差较大的原因：

图1是一种实现射频识别的仿真模型电路的结构示意图。

请参考图1，所述实现射频识别的仿真模型电路包括：读卡器模型110和标签模型120。

所述读卡器模型110包括：

读卡器天线电感L10，用于模拟射频识别设备读卡器天线的电感，读卡器天线模型L10包括信号输入端12；

读卡器天线电阻R10，用于模拟射频识别设备读卡器天线的电阻；

所述标签模型110包括：

标签天线电感L12，用于模拟射频识别设备标签天线的电感。

所述实现射频识别的仿真模型电路中，利用固定的信号作为信号源，然而，在实际工作中，读卡器作为信号源的负载会对所述信号源的输出信号产生影响，然而利用所述仿真模型进行仿真的过程中，很难考虑读卡器对信号源输出信号的影响。因此，容易使测试结果产生误差。

图2是又一种实现射频识别的仿真模型电路。

为了提高仿真结果的精确度，减小仿真误差，所述仿真模型包括：

信号源模型，所述信号源包括：信号产生器RC和内阻Z；

读卡器模型，包括：读卡器天线电感L21，用于模拟射频识别设备读卡器天线的电感；读卡器天线电阻R23，用于模拟射频识别设备读卡器天线的电阻，所述读卡器天线电阻R23与所述读卡器天线电感L21串联；

标签模型，包括：标签天线电感L22，用于模拟标签天线的电感；标签天线电阻R21和R22，用于模拟射频识别设备标签天线的电阻。

所述仿真模型中以信号产生器RC和内阻Z模拟射频识别设备的信号源，能够简单模拟读卡器和标签对信号源的影响。但是，所述信号源模型结构简单，RC产生的信号相对单一或固定。然而，实际中的信号源考虑了在信号波在传播过程中会受到各种阻抗的影响，为了保证信号波能够传播较远的距离。信号源产生的信号一般为复杂的调制信号。因此，所述信号源模型与射频识别设备信号源差距较大，很难使仿真结果得到较大改善。

为解决所述技术问题，本发明提供了一种实现射频识别的模型，包括：信号源模型、读卡器模型和标签模型；信号源模型，所述信号源模型用于输出合成信号，所述合成信号由载波和信号波合成；读卡器模型，所述读卡器模型用于输入所述合成信号，向标签模型输出第一电磁信号；标签模型，所述标签模型用于接收所述第一电磁信号，向读卡器模型输出第二电磁信号。

其中，本发明实现射频识别的仿真模型电路中，所述仿真模型包括信号源模型，所述信号源模型用于形成合成信号，所述合成信号由所述载波和信号波合成。所述信号波为可调信号，可以通过调节所述信号波的波形及电压值，对标签模型所处的场强进行调节，从而能够模拟不同场强下标签中的电信号。且所述仿真模型能够仿真标签天线和读卡器天线对所述信号源的影响，从而能够降低仿真误差。因此，所述信号源接近真实信号源，能够减少仿真误差，提高仿真结果的精确度。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

需要说明的是，本实施例中，实现射频识别的仿真模型电路用于仿真射频识别设备的工作状态。

所述射频识别设备包括：信号源，所述信号源用于为后级读卡器和标签提供信号，所述信号源能够产生不同调制深度、不同幅值的调制信号，能够在所述标签周围产生不同的场强；

读卡器，所述读卡器包括：读卡器天线，用于接收和发送电磁信号；

标签，所述标签包括：标签天线，用于产生携带所述标签信息的电磁信号；标签电路，用做所述标签的负载。

需要说明的是，本实施例中，所述读卡器还包括：辅助电路，所述辅助电路包括：第一辅助天线和第二辅助天线。所述第一辅助天线和第二辅助天线用于与所述标签天线相互作用产生电磁场从而在所述标签中产生电信号。在其他实施例中，所述读卡器还可以不包括所述辅助电路。

请参考图3，图3是本发明所述实现射频识别的仿真模型电路的电路结构示意图。

所述实现射频识别的仿真模型电路包括：信号源模型100，用于模拟所述射频识别设备的信号源；读卡器模型110，用于模拟所述射频识别设备的读卡器；标签模型120，用于模拟所述射频识别设备的标签。

以下结合附图对本发明的实现射频识别的仿真模型电路进行详细说明。

请参考图4，图4是信号源模型的电路结构示意图，所述信号源模型用于输出合成信号，所述合成信号由载波和信号波合成。

所述信号源模型用于模拟射频识别设备的信号源，为读卡器模型和标签模型提供信号。

所述信号源模型包括：合成器E，所述合成器E包括载波输入端、信号波输入端和输出端，所述载波输入端用于输入载波；所述信号波输入端用于输入信号波；所述输出端用于输出合成信号Reader_index。

需要说明的是，本实施例中，可以通过设置所述信号波的电压幅值、波形等参数，使所述信号源模型输出不同调制深度、不同速率及幅值的合成信号，所述信号源模型的调节过程简单，且能够输出与所述调制信号比较接近的合成信号Reader_index，能够降低仿真结果的误差。此外，所述信号源模型比较接近真实的射频识别仿真设备信号源，因此能够降低仿真误差。

所述合成器用于对所述载波和信号波进行调制形成合成信号Reader_index。

具体的，本实施例中，所述合成器E为幅移键控(ASK)调制电路，用于实现载波和信号波的幅移键控(ASK)调制。所述合成器可以为二进制幅移键控调制电路或多二进制幅移键控调制电路。

本实施例中，所述载波输入端包括正向载波输入端E1和负向载波输入端；所述信号波输入端包括正向信号波输入端E2和负向信号波输入端。

本实施例中，所述信号源模型还包括：载波产生器111和信号波产生器112。

所述载波产生器111用于产生所述载波；所述信号波产生器112用于产生所述信号波。

本实施例中，所述载波产生器111包括第一载波连接端和第二载波连接端。所述第一载波连接端与所述正向载波输入端E1相连；所述第二载波连接端与所述负向载波连接端相连。

本实施例中，所述第二载波连接端和所述负向载波输入端接地。

本实施例中，所述信号波产生器112包括第一信号波连接端和第二信号波连接端。所述第一信号波连接端与所述正向信号波输入端E2相连；所述第二信号波连接端与所述负向信号波连接端相连。

本实施例中，所述第二信号波连接端和所述负向信号波输入端接地。

本实施例中，所述载波的频率为13.56MHz。

本实施例中，通过设置所述信号波的参数可以形成不同调制深度、不同波形和不同速率的合成波Reader_index。

具体的，本实施例中，所述合成波Reader_index可以为100％ASK调制信号或10％ASK调制信号。

本实施例中，所述输出端包括同向输出端P1和反向输出端。

本实施例中，同向输出端P1输出所述合成波Reader_index；所述反向输出端接地。

请参考图5，图5是读卡器模型110的电路结构示意图，用于模拟射频识别设备的读卡器。所述读卡器模型110用于输入所述合成信号Reader_index，向标签模型输出第一电磁信号。

所述读卡器模型110包括：读卡器输入端，所述读卡器输入端用于输入所述合成信号Reader_index；读卡器天线模型，所述读卡器天线模型用于模拟射频识别设备的读卡器天线。

本实施例中，所述读卡器输入端包括：第一读卡器输入端P2和第二读卡器输入端。

本实施例中，所述第一读卡器输入端P2与信号源正向输出端P1(如图4所示)相连，所述第一读卡器输入端P2用于输入所述合成信号Reader_index。

本实施例中，所述信号源反向输出端接地，所述第二读卡器输入端接地。

所述读卡器模型110包括：读卡器天线模型，所述读卡器天线模型包括第一读卡器天线连接端121和第二读卡器天线连接端122。

本实施例中，所述信号源反向输出端接地，所述第二读卡器天线连接端122与所述第二读卡器输入端相连。

本实施例中，所述读卡器天线模型包括：读卡器天线电感L1，所述读卡器天线电感L1用于模拟射频识别设备的读卡器天线的电感效应；读卡器天线电阻R1，用于模拟射频识别设备的读卡器天线的内阻，所述读卡器天线电感L1与所述读卡器天线电阻R1串联。

本实施例中，所述读卡器天线电感L1包括：第一读卡器天线电感连接端和第二读卡器天线电感连接端，所述第二读卡器天线电感连接端与所述第二读卡器天线连接端122相连，即所述第二读卡器天线电感连接端接地。

本实施例中，所述读卡器天线电阻R1包括：第一读卡器天线电阻连接端和第二读卡器天线电阻连接端。所述第一读卡器天线电阻连接端与所述第一读卡器天线连接端121相连；所述第二读卡器天线电阻连接端与所述第一读卡器天线电感连接端相连。

本实施例中，所述读卡器模型110还包括阻抗匹配电路，用于匹配读卡器天线阻抗，并使所述读卡器天线模型在所述载波频率上发生谐振。

本实施例中，所述阻抗匹配电路包括：第一匹配电容C4和第二匹配电容C5。

所述第一匹配电容C4包括两个第一匹配电容连接端，分别连接所述第一读卡器天线连接端121和第二读卡器天线连接端122。

所述第二匹配电容C5包括两个第二匹配电容连接端，分别连接所述第一读卡器输入端P2和所述第一读卡器天线连接端121。

需要说明的是，本实施例中，所述读卡器模型还包括辅助电路模型3，所述辅助电路模型3用于与所述读卡器天线模型共同产生第一磁场，从而增强所述第一电磁信号，进而在所述标签模型120中产生信号。

在其他实施例中，射频识别设备读卡器不包括所述辅助电路，则所述读卡器模型还可以不包括所述辅助电路模型。

本实施例中，所述辅助电路模型3包括：第一辅助阻抗和第二辅助阻抗。

本实施例中，所述第一辅助阻抗包括：第一辅助电感L3和第一辅助电阻R7。

本实施例中，所述第二辅助阻抗包括：第二辅助电感L4和第二辅助电阻R8。

本实施例中，第一辅助电感L3和第二辅助电感L4分别位于所述读卡器天线电感L1两侧。

本实施例中，所述第一辅助电感L3、第一辅助电阻R8、第二辅助电感L4和第二辅助电阻R8串联形成一个闭合回路。所述第一辅助阻抗和第二辅助阻抗之间具有两个连接点，分别为第一连接点和第二连接点。

本实施例中，所述第二连接点接地。

本实施例中，所述辅助电路模型还包括：辅助电路对地电容C6，用于模拟所述第一辅助电感L3和第二辅助电感L4的对地电容。所述辅助电路对地电容C6一端与所述第一连接点相连，另一端接地。

本实施例中，所述辅助电路模型还包括：第三大气电阻R6，用于模拟空气电阻的影响。第三大气电阻R6一端与所述第一连接点连接，另一端接地。

本实施例中，所述辅助电路模型第二连接点接地。

继续参考图5，读卡器模型2，用于接收所述第一电磁信号，向读卡器模型110输出第二电磁信号。

所述标签模型120用于模拟射频识别电路的标签天线。

本实施例中，所述标签模型包括：第一标签连接端和第二标签连接端。

所述标签模型120包括：标签天线模型，所述标签天线模型用于模拟标签天线。

本实施例中，所述标签天线模型包括第一标签天线端和第二标签天线端。

第一标签天线端和第二标签天线端用于与后级标签电路连接。

本实施例中，所述标签天线模型包括：标签天线电感L2，用于模拟射频识别设备的标签天线的电感。

本实施例中，所述标签天线电感包括：第一标签电感端和第二标签电感端。

本实施例中，所述标签天线模型还包括：标签天线电阻，用于模拟所述标签天线的内阻，从而减少射频识别设备中天线电阻对标签天线中信号的影响产生的仿真误差，使仿真结果更接近实际值。

本实施例中，所述标签天线电阻包括：与所述第一标签天线端和第一标签电感端相连的第一标签天线电阻R2；与所述第二标签天线端和第二标签电感端相连的第一标签天线电阻R3。在其他实施例中，所述标签天线电阻还可以只包括第一标签天线电阻。

本实施例中，所述标签天线模型还包括：对地电容和大气电阻。所述对地电容用于模拟标签天线与大地之间的电容对标签内信号的影响；所述大气电阻模拟空气电阻对对标签内信号的影响。将对地电容和大气电阻加入所述标签模型中，能够减小标签天线与大地之间的电容及大气的电阻引起的仿真误差，从而使仿真结果更接近真实情况。

本实施例中，所述对地电容包括：第一对地电容C1和第二对地电容C2。

本实施例中，所述第一对地电容C1一端接地，另一端与所述第一标签电感端连接。

本实施例中，所述第二对地电容C2一端接地，另一端与所述第二标签电感端连接。

本实施例中，所述大气电阻包括：第一大气电阻R4和第二大气电阻R5。

本实施例中，所述第一大气电阻R4一端接地，另一端与所述第一标签电感端连接。

本实施例中，所述第二大气电阻R5一端接地，另一端与所述第二标签电感端连接。

标签电路模型，所述标签电路包括第一标签电路端和第二标签电路端，所述第一标签电路端与所述第一标签天线端相连，所述第二标签电路端与所述第二标签天线端相连。

本实施例中，所述标签电路模型用于模拟标签内部的电路结构。

综上，本发明实现射频识别的仿真模型电路中，所述仿真模型包括信号源模型，所述信号源模型用于形成合成信号，所述合成信号由所述载波和信号波合成。所述信号波为可调信号，可以通过调节所述信号波的波形及电压值，对标签模型所处的场强进行调节，从而能够模拟不同场强下标签中的电信号。且所述仿真模型能够仿真标签天线和读卡器天线对所述信号源的影响，从而能够降低仿真误差。因此，所述信号源接近真实信号源，能够减少仿真误差，提高仿真结果的精确度。

进一步，所述仿真模型包括第一对地电容和第一大气电阻，能够模拟标签天线与大地之间的电容以及大气电阻，从而能够使仿真结果更接近实际情况，从而减少仿真误差，提高仿真结果的精确度。

本发明还提供一种实现射频识别的仿真方法。

请参考图6，图6是实现射频识别的仿真过程的流程示意图，所述仿真方法包括：

步骤S21，提供射频识别设备，所述射频识别设备包括：信号源、读卡器和标签；所述读卡器包括读卡器天线，所述标签包括标签天线；

步骤S22，获取所述读卡器和标签的参数值；

步骤S23，建立实现射频识别的初始仿真模型；

步骤S24，将所述参数值运用至所述初始仿真模型中，形成待处理模型；

步骤S25，通过调节所述待处理模型的信号波，使所述信号源模型输出不同的合成信号；

步骤S26，读卡器模型通过输入不同的合成信号，以输出对应于不同合成信号不同的第一电磁信号；

步骤S27，在标签模型接收不同的第一电磁信号后，获取所述标签模型对应于不同的第一电磁信号所激发的电信号。

以下结合附图对所述实现射频识别的仿真方法进行详细说明。

图7是一种射频识别设备的结构示意图。

结合参考图6和图7，执行步骤S21，提供射频识别设备，所述射频识别设备包括：信号源200、读卡器210和标签220；所述读卡器210包括读卡器天线，所述标签220包括标签天线，所述信号源200用于为后级读卡器210和标签220提供信号。

本实施例中，所述信号源200能够产生不同调制深度、不同幅值的调制信号，能够在所述标签220周围产生不同的场强。

所述读卡器210包括：读卡器天线，用于发送电磁信号。

所述标签220包括：标签天线，用于产生携带标签220信息的电磁信号；标签电路，用做所述标签220的负载。

所述射频识别设备在工作过程中，由所述信号源200产生调制信号，并输入所述读卡器210。所述读卡器天线在所述信号的作用下产生电磁场；处于所述电磁场中的标签天线在所述电磁场的作用下产生电信号。

继续参考图6和图7，执行步骤S22，获取所述读卡器210和标签220的参数值。

所述参数值为容易对标签天线中产生的电信号产生影响的阻抗值。

具体的，本实施例中，所述参数值包括：反应所述读卡器天线的电感作用的读卡器天线电感值；反应读卡器天线对通过所述读卡器天线中电流具有阻碍作用的读卡器天线电阻值；反应所述标签天线的电感作用的标签天线电感值；反应标签天线对通过所述标签天线中电流具有阻碍作用的标签天线电阻值。

需要说明的是，所述射频识别设备在工作过程中，所述标签天线与大地之间容易产生电容，影响标签中的电信号。因此，本实施例中，所述仿真方法还包括测量标签天线与大地之间的对地电容值。

此外，空气也具有电阻，容易对标签中的电信号产生影响，所述仿真方法还包括测量大气电阻值。

本实施例中，通过所述标签天线的材料、尺寸等性质，估算所述对地电容值。并通过估算得到所述大气电阻值。所述对地电容值包括所述标签天线两个端与大地之间的电容值，包括第一对地电容值和第二对地电容值。相应的所述大气电阻值也包括第一对地电阻值和第二对地电阻值。

此外，所述读卡器还包括匹配电路，匹配电路包括第一匹配电容和第二匹配电容。因此，获取所述读卡器和标签的参数值的步骤还包括测量所述第一匹配电容值和第二匹配电容值。

获取所述读卡器和标签的参数值的步骤还包括：测量所述标签电路中的各阻抗值。

本实施例中，通过阻抗测量仪测量所述标签天线电阻值、标签天线电感值、所述读卡器天线电阻值、所述读卡器天线电感值、第一匹配电容值和第二匹配电容值。

请参考图4至图6，执行步骤S23，建立实现射频识别的初始仿真模型。

所述初始仿真模型包括：信号源模型、读卡器模型110和标签模型120；

所述信号源模型包括：

合成器E，所述合成器E包括载波输入端、信号波输入端和输出端，所述载波输入端用于输入载波；所述信号波输入端用于输入信号波；所述输出端用于输出合成信号Read_index；

所述读卡器模型110包括：

读卡器输入端，所述读卡器输入端用于输入所述合成信号Read_index；

读卡器天线模型，所述读卡器天线模型用于模拟射频识别设备的读卡器天线；

所述标签模型120包括：

标签天线模型，包括第一标签天线端和第二标签天线端；

标签电路模型，所述标签电路包括第一标签电路端和第二标签电路端，所述第一标签电路端与所述第一标签天线端相连，所述第二标签电路端与所述第二标签天线端相连。

本实施例中，将所述信号源等效为所述信号源模型；将所述读卡器等效为所述读卡器模型，将所述读卡器天线等效为所述读卡器天线模型；将所述标签等效为所述标签模型，将所述标签天线等效为所述标签天线模型，将所述标签电路等效为标签电路模型。

本实施例中，通过读卡器天线电感L1模拟读卡器天线的电感对标签中电信号的作用；通过读卡器天线电阻R1模拟读卡器天线的电阻对标签中电信号的作用。

本实施例中，所述读卡器天线电感L1和读卡器天线电阻R1的阻抗值采用所述读卡器天线电阻值和读卡器天线电感值。

本实施例中，通过标签天线电感L2模拟标签天线的电感对标签中电信号的作用；通过标签天线电阻模拟标签天线的电阻对标签中电信号的作用。

继续参考图4至图6，执行步骤S24，将所述参数值运用至所述初始仿真模型中，形成待处理模型。

本实施例中，所述标签天线电感L2和标签天线电阻的阻抗值采用所述标签天线电阻值和标签天线电感值。

本实施例中，所述标签天线电阻值包括：第一标签天线电阻值R2和第二标签天线电阻值R3。

本实施例中，所述读卡器还包括阻抗匹配电路，所述阻抗匹配电路等效为所述第一匹配电容C4和第二匹配电容C5。

本实施例中，所述第一匹配电容C4和第二匹配电容C5的阻抗值分别采用第一匹配电容值和第二匹配电容值。

本实施例中，将标签天线与大地之前的电感等效为所述对地电感，所述对地电感包括第一对地电感C1和第二对地电感C2。

本实施例中，所述第一对地电感C1和第二对地电感C2的阻抗采用所述第一对地电感值和第二对地电感值。

本实施例中，将空气电阻对标签中电流的影响等效为所述第一大气电阻R4和第二大气电阻R5。

本实施例中，所述第一大气电阻R4和第二大气电阻R5的阻值采用所述第一大气电阻值和第二大气电阻值。

所述参数值包括读卡器天线和标签天线的耦合系数。具体的，获取所述读卡器天线与标签天线之间耦合系数的步骤包括：使所述标签220处于不同场强状态下；获取不同场强状态下，对应的读卡器天线与标签天线之间的耦合系数；将所述场强与标签和读卡器之间的距离对应，获取所述场强与标签和读卡器之间具有不同距离时的耦合系数。

本实施例中，可以通过功率放大器改变标签周围的磁场强度，从而模拟标签与读卡器之间具有不同距离时，射频识别设备的工作状态。

具体的，本实施例中，使所述标签220处于不同场强状态下的步骤包括：提供功率放大器；保持标签和读卡器的位置固定，通过调节功率放大器的放大倍数使所述标签处于具有不同场强的电磁场中。

获取不同场强状态下，对应的读卡器天线与标签天线之间的耦合系数的步骤包括：提供功率放大器之前，测量流经所述读卡器天线；提供功率放大器之后，调节所述功率放大器使标签天线处于具有一定场强的磁场中并测量相应标签天线中的电流；计算得出相应的耦合系数。

本实施例中，标签所处电磁场的场强在1.5A/m～7.5A/m。

将所述场强与标签和读卡器之间的距离对应。

本实施例中，不同距离下对应的耦合系数可以通过仿真拟合测试的方法得到。

需要说明的是，根据电磁场与电磁波知识，由毕奥-萨伐尔定律结合微积分可以求出，边长为a、b的矩形读卡器210天线场强分布与读卡器和标签之间距离x之间关系的计算公式为：

其中，H为读卡器210天线场强，N为读卡器210天线匝数，x为垂直矩形线圈平面的中心轴向的距离，I为产生该磁场的读卡器天线上的电流。

由上式可以知道，读卡器天线产生的磁场由天线的尺寸、匝数以及流经读卡器天线的电流决定。这里可以根据实测场强的数据来拟合出不同距离x下(即不同场强下)产生该磁场的场强H。从而得到读卡器210在不同距离x处产生的磁场H。进而得到标签到读卡器210的距离x为不同值时，读卡器天线和标签天线的耦合系数

根据基尔霍夫电压定律可以得知，在读卡器天线电路确定的情况下，标签天线上的电流电压完全由耦合系数决定，这样，我们就可以通过改变仿真电路的耦合系数来拟合测试的数据，从而得到不同距离下的耦合系数。

继续参考图4至图6，执行步骤S25，通过调节所述待处理模型的信号波，使所述信号源模型100输出不同的合成信号Reader_index。

本实施例中，调节所述待处理模型的信号波之前，测量流经所述读卡器210天线的电流和对应的标签周围的场强，获取相应的耦合系数。

本实施例中，通过测量流经所述读卡器210天线的电流，推出所述仿真模型中的合成信号波Reader_index；再由信号源模型及幅移键控(ASK)调制原理拟合得出信号波。

具体的，所述合成器E可以为二进制幅移键控调制电路或多进制幅移键控调制电路。

本实施例中，以二进制幅移键控调制原理为例进行说明。

二进制幅移键控使利用代表数字信息“0”或“1”的基带矩形脉冲去键控一个连续的载波，使载波时断时续地输出。输出的合成信号Reader_index为：

其中，ω为信号波的频率，s(t)为载波，载波s(t)为矩形脉冲序列：

其中，g(t,nT)为持续时间为T，振幅为1的矩形脉冲。a_n为二进制数。

本实施例中，所述载波的频率为13.56MHz。

至此，可以得出信号波，将所述信号波和载波输入所述待处理模型，通过所述待处理模型，根据以上所述幅移键控调制原理及毕奥-萨伐尔定律即可仿真得到所述信号源模型100输出的合成信号Reader_index，通过改变所述信号波的幅值即可得到使所述标签模型120处于不同场强的不同合成信号Reader_index，所述不同合成信号Reader_index可用于模拟标签220(如图7所示)与读卡器210(如图7所示)之间的距离。

继续参考图4至图6，执行步骤S26，读卡器模型通过输入不同的合成信号Reader_index，以输出对应于不同合成信号Reader_index不同的第一电磁信号。

本实施例中，通过将所述不同合成信号Reader_index输入所述读卡器模型110第一读卡器输入端P2；利用所述毕奥-萨伐尔定律即可仿真得到对应于不同合成信号Reader_index不同的第一电磁信号。

继续参考图4至6，执行步骤S27，在标签模型120接收不同的第一电磁信号后，获取所述标签模型120对应于不同的第一电磁信号所激发的电信号。

本实施例中，所述合成信号Reader_index由载波和信号波合成，所述信号波为可调信号，可以通过调节所述信号波的幅值，调节所述合成信号Reader_index的幅值，从而调节所述第一电磁信号的强度，进而能够使所述标签模型120处于不同的磁场中，得到不同场强下标签模型120中的电信号。因此，能够模拟标签220处于不同场强下时，标签220中的信号。

本实施例中，所述不同的磁场对应于射频识别设备中标签220和读卡器210之间的距离，因此，所述仿真方法能够仿真标签110与读卡器120之间具有不同距离x时，标签220中的信号。

本实施例中，标签模型120的电信号包括流经标签天线的电流或所述标签模型120产生的第二电磁信号。

综上，本发明的实现射频识别的仿真方法中，在建立所述仿真模型的步骤中，所述仿真模型包括信号源模型，所述信号源模型与射频识别设备的信号源接近，因此能够减小仿真误差。此外，能够模拟合成信号的产生过程，并在产生合成信号的过程中考虑到标签天线和读卡器天线对所述信号源的影响，从而使模拟结果更接近真实信号的产生情况，从而能够减少仿真误差，提高仿真结果的精确度。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (20)

1.一种实现射频识别的仿真模型电路，其特征在于，包括：

信号源模型、读卡器模型和标签模型；

所述信号源模型用于输出合成信号，所述合成信号由载波和信号波合成；

所述读卡器模型用于输入所述合成信号，向标签模型输出第一电磁信号；

所述标签模型用于接收所述第一电磁信号，向读卡器模型输出第二电磁信号；

所述读卡器模型还包括辅助电路模型，所述辅助电路模型用于与所述读卡器天线模型共同产生第一磁场，从而增强所述第一电磁信号；

所述辅助电路模型包括：第一辅助阻抗、第二辅助阻抗、辅助电路对地电容及第三大气电阻；所述第一辅助阻抗包括：第一辅助电感和第一辅助电阻；所述第二辅助阻抗包括：第二辅助电感和第二辅助电阻；所述第一辅助电感、第一辅助电阻、第二辅助电感和第二辅助电阻串联形成一个闭合回路；所述辅助电路对地电容，用于模拟所述第一辅助电感和第二辅助电感的对地电容；所述第三大气电阻，用于模拟空气电阻的影响。

2.如权利要求1所述的实现射频识别的仿真模型电路，其特征在于，信号源模型包括：合成器，所述合成器包括载波输入端、信号波输入端和输出端，所述载波输入端用于输入载波；所述信号波输入端用于输入信号波；所述输出端用于输出合成信号。

3.如权利要求2所述的实现射频识别的仿真模型电路，其特征在于，所述合成器为幅移键控调制电路。

4.如权利要求1所述的实现射频识别的仿真模型电路，其特征在于，所述读卡器模型包括：读卡器输入端，所述读卡器输入端用于输入所述合成信号；读卡器天线模型，所述读卡器天线模型用于获取自读卡器输入端输入的所述合成信号，并发送所述第一电磁信号。

5.如权利要求4所述的实现射频识别的仿真模型电路，其特征在于，所述读卡器天线模型包括：

读卡器天线电感，用于模拟射频识别设备读卡器天线的电感；

读卡器天线电阻，用于模拟射频识别设备读卡器天线的内阻，所述读卡器天线电阻与所述读卡器天线电感串联。

6.如权利要求1所述的实现射频识别的仿真模型电路，其特征在于，所述标签模型包括：

标签天线模型，包括第一标签天线端和第二标签天线端；

标签电路模型，所述标签电路模型包括第一标签电路端和第二标签电路端，所述第一标签电路端与所述第一标签天线端相连，所述第二标签电路端与所述第二标签天线端相连。

7.如权利要求6所述的实现射频识别的仿真模型电路，其特征在于，所述标签天线模型包括：标签天线电感，用于模拟射频识别设备标签的电感，所述标签天线电感包括：第一标签电感端和第二标签电感端。

8.如权利要求7所述的实现射频识别的仿真模型电路，其特征在于，所述标签天线模型还包括：第一对地电容，所述第一对地电容一端接地，另一端与所述第一标签电感端连接。

9.如权利要求7或8所述的实现射频识别的仿真模型电路，其特征在于，所述标签天线模型还包括：第二对地电容，所述第二对地电容一端接地，另一端与所述第二标签电感端连接。

10.如权利要求7所述的实现射频识别的仿真模型电路，其特征在于，所述标签模型还包括：第一大气电阻，所述第一大气电阻一端接地，另一端与所述第一标签电感端连接。

11.如权利要求7或10所述的实现射频识别的仿真模型电路，其特征在于，所述标签模型还包括：第二大气电阻，所述第二大气电阻一端接地，另一端与所述第二标签电感端连接。

12.一种实现射频识别的仿真方法，其特征在于，包括：

提供射频识别设备，所述射频识别设备包括：信号源、读卡器和标签，所述读卡器包括读卡器天线，所述标签包括标签天线；

获取所述读卡器和标签的参数值；

建立如权利要求1所述的实现射频识别的初始仿真模型电路；

将所述参数值运用至所述初始仿真模型电路中，形成待处理模型；

通过调节所述待处理模型的信号波，使所述信号源模型输出不同的合成信号；

读卡器模型通过输入不同的合成信号，以输出对应于不同合成信号不同的第一电磁信号；

在标签模型接收不同的第一电磁信号后，获取所述标签模型对应于不同的第一电磁信号所激发的电信号；

所述标签模型包括标签天线模型和标签电路模型；所述标签天线模型包括：第一标签天线端和第二标签天线端；所述标签电路模型包括：第一标签电路端和第二标签电路端，所述第一标签电路端与所述第一标签天线端相连，所述第二标签电路端与所述第二标签天线端相连。

13.如权利要求12所述的实现射频识别的仿真方法，其特征在于，标签模型的电信号包括第二电磁信号、或者流经所述标签天线模型的电流。

14.如权利要求12所述的实现射频识别的仿真方法，其特征在于，获取所述读卡器和标签的参数值的步骤包括：测量所述读卡器天线和所述标签天线的电感值。

15.如权利要求12所述的实现射频识别的仿真方法，其特征在于，所述参数值包括读卡器天线和标签天线之间的耦合系数；

获取所述读卡器和标签参数值的步骤还包括：

提供功率放大器；

通过调节所述功率放大器，使所述标签处于不同场强状态下；

获取不同场强状态下，对应的读卡器天线和标签天线之间的耦合系数。

16.如权利要求12所述的实现射频识别的仿真方法，其特征在于，所述标签天线模型包括：标签天线电感，用于模拟射频识别设备标签天线的电感，所述标签天线电感包括：第一标签电感端和第二标签电感端；

所述标签天线模型还包括：第一对地电容，所述第一对地电容一端接地，另一端与所述第一标签电感端连接；

所述仿真方法还包括：在调节所述待处理模型的信号波之前，获取所述第一对地电容的电容值。

17.如权利要求12所述的实现射频识别的仿真方法，其特征在于，所述读卡器天线模型包括：标签天线电感，用于模拟射频识别设备标签天线的电感，所述标签天线电感包括：第一标签电感端和第二标签电感端；

所述标签天线模型还包括：第二对地电容，所述第二对地电容一端接地，另一端与所述第二标签电感端连接；

所述仿真方法还包括：在调节所述待处理模型的信号波之前，获取所述第二对地电容的电容值。

18.如权利要求12所述的实现射频识别的仿真方法，其特征在于，所述标签天线模型还包括：标签天线电阻，用于模拟射频识别设备标签天线的内阻；

所述读卡器天线模型还包括：读卡器天线电阻，用于模拟射频识别设备读卡器天线电阻值；

获取所述读卡器和标签参数值的步骤还包括：测量所述标签天线的内阻和所述读卡器天线电阻值。

19.如权利要求12所述的实现射频识别的仿真方法，其特征在于，调节所述待处理模型的信号波的步骤中，使所述标签周围电磁场的场强的大小范围为1.5A/m～7.5A/m。

20.如权利要求12所述的实现射频识别的仿真方法，其特征在于，所述载波的频率为13.56MHz。

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