CN111178105B - 一种rfid标签信息读取装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例涉及射频识别技术领域，公开了一种RFID标签信息读取装置及方法，包括：信号管理电路、谐振电路和解码识别电路；信号管理电路与谐振电路相连，谐振电路与解码识别电路相连；信号管理电路用于输出工作频率信号；谐振电路用于接收工作频率信号，并根据工作频率信号调整谐振电路的电容值和电感值，使谐振电路在工作频率信号的频点产生用于生成正弦波信号的谐振，谐振电路还用于将正弦波信号生成电磁波，并将电磁波辐射至标签，触发标签返回标签身份信号；解码识别电路用于根据标签返回的标签身份信号，识别标签信息。本发明实施方式中的标签读取装置可以通过调整谐振电路参数来产生谐振从而加强发射功率，有效的改进了阅读器的识读距离。

Description

一种RFID标签信息读取装置及方法
技术领域
本发明实施例涉及射频识别技术领域，特别涉及一种RFID标签信息读取装置及方法。
背景技术
完整的RFID标签识别系统由阅读器Reader、电子标签TAG及应用软件三部分组成。其基本工作原理为：首先由Reader发射固定频点的无线电磁波给TAG，用以驱动TAG电路将内部存储数据送出，此时Reader便依序接收解码数据，再通过应用软件显示相应的处理。
在国内国外RFID标签识别技术已经应用多年，在各行各业及不同的场合都有着广泛的应用。其中，工作频段有低频、高频和超高频的区分，电子标签也有无源和有源的区分。其中，低频和无源标签主要应用在公交卡、地铁卡、食堂餐卡、商家会员卡、门禁卡、二代身份证和停车卡等场合，其产品的工作频率主要是125kHz和134.2kHz。
发明人发现，目前市场上的低频读取无源标签的阅读器，一般采用集成芯片完成电磁波的发射和数据的解码。产品的参数无法调整，性能无法提高，发射功率无法改进。低频读取无源标签的阅读器在读取时，需要贴着或者靠近阅读器才能实现信息数据获取。市场现有读取的距离一般在5-8CM之间，当卡片(标签)离阅读器距离远点，就很难读取甚至读取不到，因此在识读距离上存在有相当的局限性。
发明内容
本发明实施方式的目的在于提供一种RFID标签信息读取装置及方法，使得本申请实施例中的RFID读取装置可以通过调整谐振电路参数来产生谐振从而加强发射功率，有效的改进阅读器的识读距离。
为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种RFID标签信息读取装置，该装置包括：信号管理电路、谐振电路和解码识别电路；信号管理电路与谐振电路相连，谐振电路与解码识别电路相连；信号管理电路，用于输出工作频率信号；谐振电路，用于接收工作频率信号，并根据工作频率信号调整谐振电路的电容值和电感值，使谐振电路在工作频率信号的频点产生用于生成正弦波信号的谐振；谐振电路还用于将正弦波信号生成电磁波，并将电磁波辐射至RFID标签，触发RFID标签返回标签身份信号；解码识别电路，用于根据RFID标签返回的标签身份信号，识别RFID标签信息。
本发明的实施方式还提供了一种RFID标签信息读取方法，其特征在于，应用于RFID标签读取装置，RFID标签读取装置包括：信号管理电路、谐振电路和解码识别电路；信号管理电路与谐振电路相连，谐振电路与解码识别电路相连；RFID标签读取方法包括：通过信号管理电路输出工作频率信号；通过谐振电路接收工作频率信号，根据工作频率信号调整谐振电路的电容值和电感值，在工作频率信号的频率点产生用于生成正弦波信号的谐振；还通过谐振电路将正弦波信号生成电磁波，并将电磁波辐射至RFID标签，触发RFID标签返回标签身份信号；根据RFID标签返回的标签身份信号，通过解码识别电路识别RFID标签信息。
本发明实施方式采用分立电子元件电路，即采用由信号管理电路、谐振电路和解码识别电路组成的标签读取装置，该装置通过调整谐振电路上的电容值和电感值参数，使其匹配输入工作频率信号的频点频率，从而在谐振电路上产生谐振，通过谐振产生的正弦波信号生成成电磁波，并将电磁波辐射至RFID标签，触发RFID标签反馈标签身份信号，解码识别电路通过反馈的标签身份信号识别标签信息。本发明实施例通过调整谐振电路参数产生谐振加强发射功率，有效的改进了阅读器的识读距离。
另外，本发明的实施方式的一种RFID标签信息读取装置，还包括电容动态调节电路和处理单元，谐振电路分别与电容动态调节电路与处理单元相连，电容动态调节电路包括多组电容；电容动态调节电路，用于将多组电容中的任意组数分别接入谐振电路，获取M组不同电容值的接入谐振电容，谐振电路根据M组不同的接入谐振电容获取M组不同的正弦波信号；处理单元根据M组正弦波信号中的最大值确定谐振电路的谐振电容，其中，谐振电路的电感值设置为固定值,M为大于等于2的正整数。本实施方式通过电容动态调节电路接入不同的接入谐振电容来获取不同的谐振电路上的线圈电压，将最大线圈电压对应的接入谐振电容确定为谐振电容，实现了自动获取最佳的接入谐振电容的目的，从而加强了发射功率，使得识读距离得到很大的提高。
另外，本发明的实施方式的一种RFID标签信息读取装置还包括直流释放电路，直流释放电路与谐振电路相连；直流释放电路用于通过回路释放谐振电路的直流成分。谐振电路线圈上的直流不能得到有效的释放，将会叠加在交变信号上，产生停滞的储能，阻碍磁通变化，影响磁能的转化，通过将线圈上的直流成分通过回路释放掉，提高系统的抗干扰能力和增加系统稳定性。
另外，信号管理电路包括分频器和外挂晶体振荡电路；外挂晶体振荡电路与分频器连接，用于提供预设振荡频率输入到分频器；分频器，用于对外挂晶体振荡电路的晶振进行2的N次方分频，获取工作频率信号的频点频率；分频器包括N个触发器；第N-1个触发器的输出为第N个触发器的输入，第N个触发器的输出信号的频率为第N-1个触发器输出信号的频率的一半；其中，工作频率信号为分频器包括的最后一个触发器的输出信号,N为大于等于2的正整数。该电路具体提供了分频器电路的结构，通过选择恰当的晶体和分频输出，就能实现我们需要的频率输出信号。由于触发器的输入时钟由独立晶体产生，晶体频率要比系统处理单元定时器产生的输出频率稳定，精度高。触发器本身抗干扰能力也比处理单元内部电路强。
另外，在检测到空闲时间超过第一阈值时，RFID标签读取装置关机，通过标签读取装置的自动关机功能，有效的减少了功耗，增加了待机时间，可以减少电池的体积，更有利于携带。
附图说明
一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定。
图1是根据本发明第一实施方式的RFID标签信息读取装置的结构示意图；
图2是根据本发明第二实施方式的RFID标签信息读取装置的结构示意图；
图3是根据本发明第三实施方式的RFID标签信息读取装置的结构示意图；
图4是根据本发明第三实施方式中电容动态调节电路的结构示意图；
图5是根据本发明第四实施方式的RFID标签信息读取装置的结构示意图；
图6是根据本发明第四实施方式中直流释放电路的结构示意图；
图7是根据本发明第五实施方式中HDX半双工接收解码电路的结构示意图；
图8是根据本发明第六实施方式中FDX-A全双工解码电路的结构示意图；
图9是根据本发明第七实施方式中FDX-B全双工解码电路的结构示意图；
图10是根据本发明第八实施方式的RFID标签信息读取方法的流程示意图；
图11是根据本发明第九实施方式的RFID标签信息读取方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。以下各个实施例的划分是为了描述方便，不应对本发明的具体实现方式构成任何限定，各个实施例在不矛盾的前提下可以相互结合相互引用。
本发明的第一实施方式涉及一种RFID标签信息读取装置。具体结构如图1所示，该装置包括：信号管理电路100、谐振电路200和解码识别电路300；信号管理电路100与谐振电路200相连，谐振电路200与解码识别电路300相连；信号管理电路100，用于输出工作频率信号；谐振电路200，用于接收工作频率信号，并根据工作频率信号调整谐振电路200的电容值和电感值，使谐振电路200在工作频率信号的频点产生用于生成正弦波信号的谐振；谐振电路200还用于将正弦波信号生成电磁波，并将电磁波辐射至RFID标签，触发RFID标签返回标签身份信号；解码识别电路300，用于根据RFID标签返回的标签身份信号，识别RFID标签信息。
具体地说，本发明实施例的工作频率信号通过信号管理电路100输出，在RFID技术领域，工作频率有低频、高频和超高频之分，标签阅读器的通常应用在低频段。举例来说，工作频率为125kHz和134.2kHz。
通过信号管理电路输出100输出的工作频率信号加载到LC谐振电路上(LC分别代表电感电容)，为了使LC谐振电路在工作频率信号的频点上产生谐振，即在频点频率f＝125kHz或134.2kHz上产生谐振，需要调整LC谐振电路的电容值与电感值。频点频率和电感电容的关系可以表述为
Figure BDA0002348670630000041
也就是LC是变量，即可以通过改变LC来匹配频点频率。在实际的产品应用中，考虑到电容电感的误差，以及电路板上其他寄生电容电感因素，实际接入的电容电感与理论值是有偏差的，如果电容电感与频点频率不能匹配，会产生频点偏移，便可能导致发射损耗和电路发热，从而导致解码误差增加以及信号不稳定，在这种情况下，需要根据频点频率对电容电感按照实际情况进行调整，使谐振电容在频点产生谐振。一般来说，对电容电感进行调整需要将某一变量确定后再去调节另一变量，实际产品中电感L无法随意改变，L通常是固定值，因此只需调整电容C来匹配相应的频点频率。谐振电路在频点发生谐振后，生成高压正弦波，再将得到高压的正弦波发射到谐振电路的线圈(即天线)。该线圈具体应用可以为一种磁棒线圈。根据磁芯材质的不同，可以分为镍锌和锰锌磁芯，其中锰锌的磁导率要比镍锌的高，优选的，本发明实施例采用锰锌材质的磁芯。谐振电路中决定电磁转换效率的电容和电感都是功率器件，两者都起到重要的作用，对电感值来说，既不能太大，也不能太小，根据大量实验可以确定，优选地，感值L为115uH时，磁转换效果为最佳。因此，本发明实施例使用锰锌成分磁芯的多股线绕制特定感值115uH线圈，以便获取最大转化磁能量辐射出去。另外，线圈的品质因数Q值也对电磁转换效率起重要作用，根据公式
Figure BDA0002348670630000051
可知，线圈的谐振频率f，电感L，等效电阻R都决定Q值的大小。因此，通过考虑以上因素，获取最大磁场转换能量，形成高能电磁波辐射出去。
当无源电子标签进入标签阅读器的交变磁场，标签电路通过耦合的方式获取相应的电磁波，从而在标签内部电路产生电压电流。当电压增大到标签的门限电压时，便启动标签存储电子单元电路发送标签身份信号到标签阅读器，通过解码识别电路300完成对标签信息的识别。
本发明实施方式采用分立电子元件电路，即采用由信号管理电路、谐振电路和解码识别电路组成的标签读取装置，该装置通过调整谐振电路上的电容值和电感值参数，使其匹配输入工作频率信号的频点频率，从而在谐振电路上产生谐振，通过谐振产生的正弦波信号发射到谐振电路的线圈上形成电磁波，线圈便能通过电磁波反馈标签身份信号，识别电路通过反馈的标签身份信号识别标签信息。本发明实施例通过调整谐振电路参数产生谐振加强发射功率，有效的改进了阅读器的识读距离。
本发明的第二实施方式涉及一种RFID标签信息读取装置。第二实施方式是在第一实施方式的基础上做的进一步改进，主要改进之处在于：在本实施方式中，具体提供了一种信号管理电路的具体实现方式。如图2所示，信号管理电路具体包括分频器电路101、驱动电路102和推挽电路103，分频器电路101将分频信号输出到驱动电路102，驱动电路102根据分频信号输出驱动信号，推挽电路103根据驱动信号交替输出工作频率信号，并将工作频率信号加载到谐振电路200。谐振电路200根据工作频率信号生成谐振输出高压正弦波发射到谐振电路200的线圈上，通过线圈将高压正弦波转换为电磁波辐射出去。
具体地说，分频器电路101为独立分频电路，每个独立分频电路由多个触发器组成的分频器和外挂晶体振荡电路组成。每个触发器的输出作为后一个触发器的输入，后触发器输出频率为前一个触发器输出频率的一半，因此通过选择恰当的外挂晶体振荡电路和分频器，就能获得需要的频率输出信号。举例来说，当需要获取的工作频率为134.2kHz时，可以选择频率为17.1776M晶体的晶体振荡电路，通过分频器经过128分频后，就得到134.2kHz频率信号；以此类推，选择如果选择16M晶体，通过分频器经过128分频后，就能得到125kHz频率信号。由于触发器的输入时钟由独立晶体产生，晶体经过分频后的输出频率稳定，精度高，且触发器本身抗干扰能力比较强，也提高了输出频率信号的抗干扰能力。
分频器电路101将分频输出的134.2kHz或125kHz信号输入到驱动电路102，驱动电路102接收分频信号，并将分频信号钳制后产生幅值相同的两路反相信号，两路反相信号经驱动电路102的驱动器件后输出驱动信号给推挽电路103，该驱动信号包括高电平信号和低电平信号。推挽电路103包括上下对称的上级PMOS功率开关管和下级NMOS功率开关管，电路工作时，两只对称的功率开关管每次只有一个导通。具体的，推挽电路103接收驱动信号，当驱动信号为低电平信号时，上级PMOS管导通，电流经过PMOS管到输出天线端(即线圈端)；当输出高电平信号时，下级NMOS管导通，电流从天线端返流经过NMOS管到接地端，以此方式PMOS管和NMOS管交替工作。因功率管导通的电阻非常小，开关时间快，所以导通损耗小效率高。推挽电路103将输出的交变信号加载到谐振电路200，经过后续谐振效应，转换为高压正弦波信号输出。谐振电路输出的高压正弦波发射到谐振电路线圈上，通过线圈转换为高能电磁波辐射出去。
当无源电子标签进入标签阅读器的交变磁场，标签电路通过耦合的方式获取相应的电磁波，从而在标签内部电路产生电压电流。当电压增大到标签的门限电压时，便启动标签存储电子单元电路发送标签身份信号到标签阅读器，通过解码识别电路300完成对标签信息的识别。
本发明实施方式通过采用触发器组成的分频器和外挂晶体振荡电路，使得经过分频后的输出频率更加稳定，精度更高，且提高了输出频率信号的抗干扰能力。另外，通过上下对称的功率开关管控制输出，由于功率管导通的电阻非常小，开关时间快，所以导通损耗更小，效率更高。同样，本发明实施方式的RFID标签读取装置可以通过调整谐振电路参数来产生谐振从而加强发射功率，有效的改进了阅读器的识读距离。
本发明的第三实施方式涉及一种RFID标签信息读取装置。第三实施方式是在第二实施方式的基础上做的进一步改进，主要改进之处在于：第三实施方式进一步提供了一种自动获取最佳的接入谐振电容的装置。
如图3示，本发明实施方式的RFID标签信息读取装置还包括电容动态调节电路400和处理单元500。分频器电路101将分频信号输出到驱动电路102，驱动电路102根据分频信号输出驱动信号，推挽电路103根据驱动信号交替输出工作频率信号，并将工作频率信号加载到谐振电路200。其中谐振电路200的谐振电容可以通过电容动态调节电路400获取(此时谐振电路的电感值为固定值)。谐振电路200根据工作频率信号生成谐振输出高压正弦波发射到谐振电路线圈上，通过线圈将高压正弦波转换为电磁波辐射出去。
标签阅读器谐振电路在谐振时线圈电压达到最大值，因此可以通过处理单元500检测线圈电压，分别将不同的接入谐振电容接入到谐振电路200，当线圈电压达到最大值时，判断谐振电路产生谐振(此时谐振电路的电感值为固定值)。
具体地说，电容动态调节电路400与谐振电路200连接，处理单元500与谐振电路200连接，其中，电容动态调节电路包括多组电容。通过将电容动态调节电路的多组电容的任意组数分别接入谐振电路，可以获取不同的接入谐振电容，举例来说，如果电容动态调节电路包括5组电容，如图4所示，就可以出现32种不同的电容组合方式，得到n＝32个不同的接入谐振电容值C1、C2…C32。当电路在发射状态下，便可以分别将32个不同的接入谐振电容接入谐振电路，分别得到32个对应的线圈电压，通过对线圈电压进行采样，例如进行AD采样方式，将得到的采样值输入至处理单元进行比较，从而确定最大值，便可以将此时最大线圈对应的接入谐振电容确定为谐振电路的谐振电容(此时的电感值是固定值)，由此通过此方式实现了自动调节接入谐振电容使之产生谐振的目的。
当无源电子标签进入标签阅读器的交变磁场，标签电路通过耦合的方式获取相应的电磁波，从而在标签内部电路产生电压电流。当电压增大到标签的门限电压时，便启动标签存储电子单元电路发送标签身份信号到标签阅读器，通过解码识别电路300完成对标签信息的识别。
本实施方式通过电容动态调节电路接入不同的接入谐振电容来获取不同的线圈电压，将最大线圈电压对应的接入谐振电容确定为谐振电容，实现了自动获取最佳的接入谐振电容的目的，从而加强了发射功率，使得识读距离得到很大的提高。
本发明的第四实施方式涉及一种RFID标签信息读取装置。第四实施方式是在第一实施方式至第三实施方式任一实施方式的基础上做的进一步改进，主要改进之处在于：第四实施方式进一步提供了一种释放谐振电路的直流成分的装置。
如图5示，本实施方式的RFID标签信息读取装置在第三实施方式的基础上还包括直流释放电路600。
具体地说，分频器电路101将分频信号输出到驱动电路102，驱动电路102根据分频信号输出驱动信号，推挽电路103根据驱动信号交替输出工作频率信号，并将工作频率信号加载到谐振电路200。其中谐振电路200的谐振电容可以通过电容动态调节电路400获取(此时谐振电路的电感值为固定值)。另外，谐振电路200还与直流释放电路600连接，用于将谐振电路的线圈上的直流成分通过回路释放掉。具体的，如图6所示，直流释放电路包括第一NMOS管和第二NMOS关，其中第一NMOS管与第二NMOS管相连，且第一NMOS管和第二NMOS都有一端接地，第一NMOS管还与处理单元连接。
谐振电路200根据工作频率信号生成谐振输出高压正弦波发射到谐振电路线圈上，通过线圈将高压正弦波转换为电磁波辐射出去。当无源电子标签进入标签阅读器的交变磁场，标签电路通过耦合的方式获取相应的电磁波，从而在标签内部电路产生电压电流。当电压增大到标签的门限电压时，便启动标签存储电子单元电路发送标签身份信号到标签阅读器，通过解码识别电路300完成对标签信息的识别。
线圈上的直流成分会对电路的性能产生影响，线圈上的直流不能得到有效的释放，将会叠加在交变信号上，产生停滞的储能，阻碍磁通变化，影响磁能的转化，通过将线圈上的直流成分提前释放掉，有助于提高系统的抗干扰能力和增加系统稳定性。
本发明的第五实施方式涉及一种RFID标签信息读取装置。第五实施方式是在第一实施方式至第四实施方式任一实施方式的基础上做的进一步改进，主要改进之处在于：第五实施方式进一步提供了一种解码识别电路，具体为HDX半双工接收解码电路。
当无源电子标签进入标签阅读器的交变磁场，标签电路通过耦合的方式获取相应的电磁波，从而在标签内部电路产生电压电流。当电压增大到标签的门限电压时，便启动标签存储电子单元电路发送标签身份信号到标签阅读器，通过解码识别电路完成对标签信息的识别。
如图7所示，无源电子标签发过来的标签身份信号和处理单元的定时器产生的本振信号通过混频调频装置11，把无源电子标签微弱的标签身份信号加载到中频455KHZ上，再经过两级(第一中频滤波器12和第二中频滤波器13)中频放大滤波后，再送到分频器电路14上实现分频输出，最后进入处理单元500进行捕获识别。
通过HDX半双工接收解码电路对标签身份信号进行解码，可以将微弱的信号进行放大识别，使得标签阅读器的识读距离达到55cm以上，使得识读操作更加简便，靠近即可识别，不用刻意对准。
本发明的第六实施方式涉及一种RFID标签信息读取装置。第六实施方式是在第一实施方式至第四实施方式任一实施方式的基础上做的进一步改进，主要改进之处在于：第六实施方式进一步提供了一种解码识别电路，具体为FDX-A全双工解码电路。
当无源电子标签进入标签阅读器的交变磁场，标签电路通过耦合的方式获取相应的电磁波，从而在标签内部电路产生电压电流。当电压增大到标签的门限电压时，便启动标签存储电子单元电路发送标签身份信号到标签阅读器，通过解码识别电路完成对标签信息的识别。
如图8所示，无源电子标签发过来的标签身份信号，经过包络检波采样后，进入差分运放设计的2级Twin-T双T形滤波器(21、22)，Butterworth巴特沃斯滤波器23，再通过运放比较器24还原成矩形波信号，最后进入处理单元500进行捕获识别。
通过FDX-A全双工解码电路对标签身份信号进行解码，可以将微弱的信号进行放大识别，使得标签阅读器的识读距离达到27cm以上，使得识读操作更加简便，靠近即可识别，不用刻意对准。
本发明的第七实施方式涉及一种RFID标签信息读取装置。第六实施方式是在第一实施方式至第四实施方式任一实施方式的基础上做的进一步改进，主要改进之处在于：第七实施方式进一步提供了一种解码识别电路，具体为FDX-B全双工解码电路。
当无源电子标签进入标签阅读器的交变磁场，标签电路通过耦合的方式获取相应的电磁波，从而在标签内部电路产生电压电流。当电压增大到标签的门限电压时，便启动标签存储电子单元电路发送标签身份信号到标签阅读器，通过解码识别电路完成对标签信息的识别。
如图9所示，无源电子标签发过来的标签身份信号，经过包络检波采样后，进入差分运放设计的2阶高通滤波器31，再通过差分运放设计的两级2阶低通滤波器(32、33)，提取有用的标签身份信号，最后进入处理单元500经过AD采样后还原TAG标签身份信息。
通过FDX-B全双工解码电路对标签身份信号进行解码，可以将微弱的信号进行放大识别，使得标签阅读器的识读距离达到27cm以上，使得识读操作更加简便，靠近即可识别，不用刻意对准。
本发明的低频无源电子标签识别阅读设备，可以适用于畜牧业各种形状、规格的符合ISO11784/5的动物标签，实际使用效果显著。测试牛羊常用的耳标标签，HDX可达到55CM之上，FDX-B/FDX-A可到27CM之上。
另外，该标签识别阅读设备便于携带，不需电池常供电方便农牧人员操作，靠近即可读，不用刻意对准，读标签响应迅速，一键即读，空闲一段时间后(例如10分钟)后自动关机。该标签识别阅读设备同时配备有蓝牙和WIFI无线传输功能，可实现手机APP查看，手持打印机打印标签，连接后台服务器进行数据的上传、登记和管理功能。同时配有串口USB连接电脑，实现数据的存储功能和管理功能。
本发明的第八实施方式涉及一种RFID标签信息读取方法，在本实施方式中，RFID标签读取装置包括：信号管理电路、谐振电路和解码识别电路；信号管理电路与谐振电路相连，谐振电路与解码识别电路相连；信号管理电路，用于输出工作频率信号；谐振电路，用于接收工作频率信号，并根据工作频率信号调整谐振电路的电容值和电感值，使谐振电路在工作频率信号的频点产生用于生成正弦波信号的谐振；谐振电路还用于将正弦波信号生成电磁波，并将电磁波辐射至RFID标签，触发RFID标签返回标签身份信号；解码识别电路，用于根据RFID标签返回的标签身份信号，识别RFID标签信息。
以下内容是对本实施方式的RFID标签信息读取方法的实现细节进行具体的说明，仅为方便理解提供的实现细节，并非实施本方案的必须。该RFID标签信息读取方法具体实现流程如图10所示，包括以下步骤：
步骤801：通过信号管理电路输出工作频率信号。
具体地说，信号管理电路输出工作频率信号，标签阅读器的通常应用在低频段。举例来说，标签阅读器的通常工作频率为125kHz和134.2kHz，在实际应用中，可以通过信号发生器获取，或者采用分频器电路、驱动电路和推挽电路构成的信号管理电路获取。
步骤802：通过谐振电路接收工作频率信号，根据工作频率信号调整谐振电路的电容值和电感值，在工作频率信号的频率点产生用于生成正弦波信号的谐振。
具体地说，通过信号管理电路输出100输出的工作频率信号加载到LC谐振电路上(LC代表电感电容)，为了使LC谐振电路在工作频率信号的频点上产生谐振，即在频点频率f＝125kHz或134.2kHz上产生谐振，需要调整LC谐振电路的电容值与电感值。频点频率和电感电容的关系可以表述为
Figure BDA0002348670630000101
也就是LC是变量，即可以通过改变LC来匹配频点频率。在实际的产品应用中，考虑到电容电感的误差，以及电路板上其他寄生电容电感因素，实际接入的电容电感与理论值是有偏差的，如果电容电感与频点频率不能匹配，会产生频点偏移，便可能导致发射损耗和电路发热，从而导致解码误差增加以及信号不稳定，在这种情况下，需要根据频点频率对电容电感按照实际情况进行调整，使谐振电容在频点产生谐振。一般来说，对电容电感进行调整需要将某一变量确定后再去调节另一变量，实际产品中电感L无法随意改变，L通常是固定值，因此只需调整电容C来匹配相应的频点频率。
步骤803：通过谐振电路将正弦波信号生成电磁波，并将电磁波辐射至RFID标签，触发RFID标签返回标签身份信号。
具体地说，谐振电路在频点发生谐振后，生成高压正弦波，再将得到高压的正弦波生成电磁波辐射出去，以便RFID标签接受该电磁波，通过电磁波返回标签身份信号。
步骤804：根据RFID标签返回的标签身份信号，通过解码识别电路识别RFID标签信息。
具体地说，当无源电子标签进入标签阅读器的交变磁场，标签电路通过耦合的方式获取相应的电磁波，从而在标签内部电路产生电压电流。当电压增大到标签的门限电压时，便启动标签存储电子单元电路发送标签身份信号到标签阅读器，通过解码识别电路完成对标签信息的识别。
本发明的第九实施方式涉及一种RFID标签信息读取方法。第九实施方式在第八实施方式的基础上进行改进，主要改进之处在于：在本发明第九实施方式具体提供了一种根据工作频率信号调整谐振电路的电容值和电感值的具体实现方式。
本发明实施方式的RFID标签信息读取方法包括以下步骤：
步骤901：通过信号管理电路输出工作频率信号。
步骤902：如图11所示，包括以下子步骤：
子步骤9021：通过谐振电路接收工作频率信号。
具体地说，信号管理电路输出的工作频率信号，输入至谐振信号。
子步骤9022：通过电容动态调节电路将多组电容的任意组数分别接入谐振电路，获取M组不同电容值的接入谐振电容。
具体地说，电容动态调节电路包括多组电容。本发明实施方式通过将电容动态调节电路的多组电容的任意组数分别接入谐振电路，可以获取M组不同的接入谐振电容(M为大于等于2的正整数)，举例来说，如果电容动态调节电路包括5组电容，就可以出现32种不同的任意电容组合方式，得到32组不同的接入谐振电容值C1、C2…C32。
子步骤9023：根据M组不同的接入谐振电容，通过谐振电路获取M组不同的正弦波信号。
具体地说，根据M组不同的接入谐振电容，如步骤9022中所列举的32组来说，当电路在发射状态下，分别将32组不同的接入谐振电容接入谐振电路，分别得到32组不同的正弦波信号以及可以得到32组对应的线圈电压。
子步骤9024：根据正弦波信号的最大值，通过处理单元确定谐振电路产生谐振时的谐振电容。
具体地说，电路在发射状态下，通过对线圈电压进行采样，例如进行AD模数采样方式，得到M组不同线圈的电压AD值，将AD值输入到处理单元进行比较，便可以确定最大的线圈电压，也就确定了对应的接入谐振电容为谐振电路谐振时的谐振电容(此时的电感值是固定值)。
子步骤9025：在工作频率信号的频率点产生用于生成正弦波信号的谐振。
具体地说，根据步骤9024中获取的谐振电容，使谐振电路在工作频率信号的频点产生用于生成正弦波信号的谐振，以此完成了自动调节接入谐振电容使之产生谐振的过程。
步骤903：通过谐振电路将正弦波信号生成电磁波，并将电磁波辐射至RFID标签，触发RFID标签返回标签身份信号。
步骤904：根据RFID标签返回的标签身份信号，通过解码识别电路识别RFID标签信息。
步骤901、903与904第一实施例中的步骤801、803和804相同，在此不再赘述。
本实施方式通过电容动态调节电路接入不同的接入谐振电容来获取不同的线圈电压，将最大线圈电压对应的接入谐振电容确定为谐振电容，实现了自动获取最佳的接入谐振电容的目的，从而加强了发射功率，使得识读距离得到很大的提高。
上面各种方法的步骤划分，只是为了描述清楚，实现时可以合并为一个步骤或者对某些步骤进行拆分，分解为多个步骤，只要包括相同的逻辑关系，都在本专利的保护范围内；对算法中或者流程中添加无关紧要的修改或者引入无关紧要的设计，但不改变其算法和流程的核心设计都在该专利的保护范围内。
本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (8)

1.一种RFID标签信息读取装置，其特征在于，包括：
信号管理电路、谐振电路和解码识别电路；
所述信号管理电路与所述谐振电路相连，所述谐振电路与所述解码识别电路相连；
所述信号管理电路，用于输出工作频率信号；
所述谐振电路，用于接收所述工作频率信号，并根据所述工作频率信号调整谐振电路的电容值和电感值，使所述谐振电路在所述工作频率信号的频点产生用于生成正弦波信号的谐振；所述谐振电路还用于将所述正弦波信号生成电磁波，并将所述电磁波辐射至RFID标签，触发所述RFID标签返回标签身份信号；
所述解码识别电路，用于根据所述RFID标签返回的标签身份信号，识别所述RFID标签信息；
还包括电容动态调节电路和处理单元，所述谐振电路分别与所述电容动态调节电路与所述处理单元相连，所述电容动态调节电路包括多组电容；
所述电容动态调节电路，用于将多组电容中的任意组数电容分别接入所述谐振电路，获取M组不同电容值的接入谐振电容，所述谐振电路根据所述M组不同的接入谐振电容获取M组不同的所述正弦波信号；
所述处理单元根据所述M组正弦波信号中的最大值确定所述谐振电路的谐振电容，其中，所述谐振电路的电感值设置为固定值，M为大于等于2的正整数。
2.根据权利要求1所述的RFID标签信息读取装置，其特征在于，还包括直流释放电路，所述直流释放电路与所述谐振电路相连；所述直流释放电路用于通过回路释放所述谐振电路的直流成分。
3.根据权利要求2中所述的RFID标签信息读取装置，其特征在于，所述信号管理电路包括分频器和外挂晶体振荡电路；
所述外挂晶体振荡电路与所述分频器连接，用于提供预设振荡频率输入到所述分频器；
所述分频器，用于对所述外挂晶体振荡电路的晶振进行2的N次方分频，获取所述工作频率信号的频点频率；
所述分频器包括N个触发器；第N-1个触发器的输出为第N个触发器的输入，第N个触发器的输出信号的频率为第N-1个触发器输出信号的频率的一半；其中，所述工作频率信号为所述分频器包括的最后一个触发器的输出信号，N为大于等于2的正整数。
4.根据权利要求1所述的RFID标签信息读取装置，其特征在于，所述解码识别电路包括解码电路和识别电路；
所述解码电路包括：混频器、中频滤波器和分频器电路；
所述混频器与所述中频滤波器连接，所述中频滤波器与所述分频器电路连接；
所述混频器用于将所述标签身份信号和所述识别电路发出的本振信号进行混频，获取带有所述标签身份信号的中频信号；
所述中频滤波器用于对所述中频信号进行两级放大滤波，获取中频放大信号；所述分频器电路用于将所述中频放大信号分频输出；
所述识别电路用于根据所述分频后的中频放大信号识别所述标签身份信息。
5.根据权利要求1所述的RFID标签信息读取装置，其特征在于，所述解码识别电路包括解码电路和识别电路；
所述解码电路包括：两级Twin-T滤波器、Butterworth滤波器和比较器；
所述两级Twin-T滤波器与所述Butterworth滤波器连接，所述Butterworth滤波器与所述比较器连接；
所述两级Twin-T滤波器和所述Butterworth滤波器用于对所述标签身份信号进行滤波，所述比较器用于将所述滤波后的标签身份信号还原成矩形波信号；
所述识别电路用于根据所述矩形波信号识别所述标签身份信息。
6.根据权利要求1所述的RFID标签信息读取装置，其特征在于，所述解码识别电路包括解码电路和识别电路；
所述解码电路包括：两阶高通滤波器和两阶低通滤波器；
所述两阶高通滤波器与两级所述两阶低通滤波器连接；
所述两阶高通滤波器和两级所述两阶低通滤波器用于对所述标签身份信号进行滤波；
所述识别电路用于根据所述滤波后的标签身份信号识别所述标签身份信息。
7.一种RFID标签信息读取方法，其特征在于，应用于RFID标签读取装置，所述RFID标签读取装置包括：信号管理电路、谐振电路和解码识别电路；所述信号管理电路与所述谐振电路相连，所述谐振电路与所述解码识别电路相连；
所述RFID标签读取方法包括：
通过所述信号管理电路输出工作频率信号；
通过所述谐振电路接收所述工作频率信号，根据所述工作频率信号调整所述谐振电路的电容值和电感值，在所述工作频率信号的频率点产生用于生成正弦波信号的谐振；还通过所述谐振电路将所述正弦波信号生成电磁波，并将所述电磁波辐射至RFID标签，触发所述RFID标签返回标签身份信号；
根据所述RFID标签返回的标签身份信号，通过所述解码识别电路识别所述RFID标签信息；
所述RFID标签读取装置还包括电容动态调节电路和处理单元，所述谐振电路分别与所述电容动态调节电路与所述处理单元相连，所述电容动态调节电路包括多组电容；
所述根据所述工作频率信号调整所述谐振电路的电容值和电感值，具体包括：
通过所述电容动态调节电路将所述多组电容的任意组数电容分别接入所述谐振电路，获取M组不同电容值的接入谐振电容；
根据M组不同的接入谐振电容，通过所述谐振电路获取M组不同的所述正弦波信号；
根据所述正弦波信号的最大值，通过所述处理单元确定所述谐振电路产生谐振时的谐振电容，其中，所述谐振电路的电感值设置为固定值，M为大于等于2的正整数。
8.根据权利要求7所述的RFID标签信息读取方法，其特征在于，还包括：
在检测到空闲时间超过第一阈值时，所述RFID标签读取装置关机。
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