CN111488745B - 读写系统、射频信号处理方法、可读存储介质及读卡设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种读写系统，包括读写电路和信号控制电路，读写电路用于使该读写系统适用于不同协议的射频信号，所述信号控制电路用于对射频信号进行增益和降噪，能对网络数据进行处理，抗干扰，增强信号强度。本发明还公开了一种射频信号处理方法，接收射频信号，将射频信号叠加在载波上，得载波信号；对所述载波信号分别进行AM解调和PM解调，得AM子载波信号和PM子载波信号；对所述AM子载波信号和所述PM子载波信号分别进行放大处理，再进行数字化，得AM数字子载波和PM数字子载波；测量所述AM数字子载波和所述PM数字子载波的信号强度，并输出数字子载波信号。本发明还公开了采用上述射频信号处理方法的可读存储介质和采用上述读写系统的读卡设备。

Description

读写系统、射频信号处理方法、可读存储介质及读卡设备

技术领域

本发明涉及射频识别技术领域，特别是涉及一种读写系统、射频信号处理方法、可读存储介质及读卡设备。

背景技术

RFID(Radio Frequency Identification，射频识别)是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，被广泛应用于读卡设备中。

现有读卡设备通过单一协议的读写IC解码器，通过卡类的协议标准来读取某类IC数据，是由一种单一的模拟前端针对13.56Mhz的RFID读取系统，然后通过MCU(微型控制单元)来解读相应的数据，进行分析、识别。

现有的读卡设备只能识别和读取到ISO15693和ISO14443的A、B、C类的标准通用性的卡所发出的射频信号，即现有的读卡设备只能读取、识别、验证一类卡，如公交、地铁上的读卡设备只能识别验证公交、地铁的交通IC卡，其识别、验证的功能单一。

发明内容

本发明的一个目的在于提出一种应用于读卡设备中能读取多类卡的读写系统。

一种读写系统，用于读卡设备中接收网络数据，包括读写电路和信号控制电路，所述读写电路用于使该读写系统适用于不同协议的射频信号，所述信号控制电路用于对射频信号进行增益和降噪。

根据本发明提出的读写系统，利用读写电路使读写系统能识别不同类别的卡，同时对射频信号进行增益和降噪能提高识别的精确度。

另外，根据本发明提供的读写系统，还可以具有如下附加的技术特征：

所述读写系统，其中，所述读写电路用于接收网络数据，包括依次串联的模拟前端、滤波电路、信号输出阻抗匹配电路、信号输入阻抗匹配电路和天线，所述网络数据的输入点在所述信号输入阻抗匹配电路上，所述滤波电路、信号输出阻抗匹配电路、信号输入阻抗匹配电路均经由所述天线形成对称。

滤波电路和阻抗匹配电路的组成设计，改善了整个模拟前端适应不同协议的写卡类的通用性，同时能将网络数据反馈值模拟前端，修正天线谐振，提高了抗干扰等级。

所述读写系统，其中，所述滤波电路包括两个T形滤波电路，所述T形滤波电路为两个电感线圈与一个电容并联而成，所述T形滤波电路的电容相互连接。

所述读写系统，其中，所述信号输出阻抗匹配电路包括第一电容组件、中间电容和电阻，所述中间电容与所述电阻并联，所述第一电容组件经由所述中间电容对称设置。

所述读写系统，其中，所述第一电容组件为两个电容并联后再与另一个电容串联形成。

所述读写系统，其中，所述信号输入阻抗匹配电路为经由所述中间电容对称设置的第二电容组件，所述第二电容组件与所述中间电容串联。

所述读写系统，其中，所述第二电容组件包括两个串联设置的电容，所述网络数据的输入点位于两个电容之间。

所述读写系统，其中，所述信号控制电路包括检波器、AM解调混合器、PM解调混合器、耦合放大器、低通放大器和高通放大器，所述检波器、AM解调混合器和PM解调混合器用于对射频信号叠加子载波信号，所述耦合放大器、低通放大器和高通放大器用于对子载波信号进行增益和降噪。

一种射频信号处理方法，应用于读卡设备中，包括以下步骤：

接收射频信号，将射频信号叠加在载波上，得载波信号；

分别利用AM解调混合器和PM解调混合器对载波信号进行AM解调和PM解调，得AM子载波信号和PM子载波信号；

利用放大器对所述AM子载波信号和所述PM子载波信号分别进行放大处理，再进行数字化，得AM数字子载波和PM数字子载波；

测量所述AM数字子载波和所述PM数字子载波的信号强度，当判断任意数字子载波的信号强度大于指定值时，输出数字子载波信号。

根据本发明提出的射频信号处理方法，对射频信号分别进行AM解调和PM解调，再进行放大和数字化，能适用于不同类别卡所发出的射频信号，将大部分类别的射频信号统一处理为可供读卡设备读取的数字化信号。

另外，根据本发明提供的射频信号处理方法，还可以具有如下附加的技术特征：

所述射频信号处理方法，其中，当判断所述数字子载波的信号强度小于指定值时，对对应的数字子载波进行增益和静噪。

所述射频信号处理方法，其中，所述AM子载波信号与经检波器检波后的射频信号混合后再进行放大处理。

所述射频信号处理方法，其中，所述放大器为高通放大器。

所述射频信号处理方法，其中，所述放大处理为AC耦合放大器、低通放大器和高通放大器，子载波信号依次经过AC耦合放大器、低通放大器和高通放大器。

本发明的另一个目的在于提出一种采用上述射频信号处理方法的可读存储介质。

本发明还提出一种采用上述读写系统的读卡设备。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明第一实施例的读写系统的结构框图；

图2是图1中读写电路的连接示意图；

图3是图2中读写电路的具体连接示意图；

图4是图3中信号控制电路的具体连接示意图；

图5是本发明第一实施例的射频信号处理方法的流程示意图；

图6是图5中处理方法的具体流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。附图中给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1，本发明第一实施例提出一种读写系统，所述读写系统用于接收网络数据，包括读写电路1和信号控制电路2，所述读写电路1用于使该读写系统适用于不同协议的射频信号，所述信号控制电路2用于对射频信号进行增益和降噪。

请参阅图2和图3，具体的，所述读写电路1包括依次串联的模拟前端、滤波电路11、信号输出阻抗匹配电路12、信号输入阻抗匹配电路13和天线，所述网络数据的输入点在所述信号输入阻抗匹配电路13上，所述滤波电路11、信号输出阻抗匹配电路12、信号输入阻抗匹配电路13均以所述天线为中线形成对称电路。

可以理解的是，滤波电路11和信号输入阻抗匹配电路13可分为两组电路，且该电路能以天线为中线对称。

在图中，网络数据RFI1和RFI2为处理后的射频信号。

本设计的优势在于，滤波电路11和阻抗匹配电路的组成设计，改善了整个模拟前端适应不同协议的写卡类的通用性，同时能将网络数据反馈值模拟前端，修正天线谐振，提高了抗干扰等级。

应当指出的是，所述滤波电路11包括第一T形滤波电路和第二T形滤波电路，第一T形滤波电路由电感线圈L1、电感线圈L2与电容C29并联组成，第二T形滤波电路由电感线圈L3、电感线圈L4与电容C30并联组成，电容C29和电容C30串联并接地。

需要说明的是，T型滤波电路能实现滤波效果，本实施例中由电感线圈和电容形成T形滤波电路，且两个T形滤波电路通过电容相互连接，使各电感线圈之间形成并联，能进一步增强滤波效果。

另外，所述信号输出阻抗匹配电路12包括第一电容组件、中间电容C22和电阻R1，所述中间电容C22与所述电阻R1并联，所述第一电容组件经由所述中间电容C22对称设置。

需要说明的是，第一电容组件为两个电容并联后再与另一个电容串联形成，在本实施例中，第一电容组件的数量为两个，即形成对称电路，分别为电容C9和电容C10并联再与电容C17串联的组合、电容C27和电容C28并联再与电容C20串联的组合，再配合信号输入阻抗匹配电路，能形成反馈回路，将网络数据反馈给模拟前端，起到修正天线谐振电路，提高抗干扰等级。

在本实施例中，所述信号输入阻抗匹配电路13为经由所述中间电容C22对称设置的第二电容组件，所述第二电容组件与所述中间电容串联。

具体的，所述第二电容组件包括电容C5、电容C12、电容C26和电容31，电容C12同时与电容C5和中间电容C22串联，电容C26同时与电容C31和中间电容C22串联。

需要说明的是，当网络数据为两组时，这里分为网络数据RFI1和网络数据RFI2，网络数据RFI1的输入点位于电容C5和电容C12之间，网络数据RFI2的输入点位于电容C26和电容31之间。在实际应用中，接收器输入网络数据RFI1和网络数据RFI2是输出电容分压器直接连接到天线线圈端子，这样的设计保证了两者输入信号与天线线圈上的电压同相。

另外，当网络数据RFI1和网络数据RFI2同时也输入模拟前端时，配合上述结构能提高网络数据的信号质量，在依赖天线的条件下，使采用该读写系统的读卡设备在读卡时无需将卡紧贴设备，延长了读取距离。

请参阅图4，具体的，所述信号控制电路2包括检波器、AM解调混合器、PM解调混合器、耦合放大器、低通放大器和高通放大器，所述检波器、AM解调混合器和PM解调混合器用于对射频信号叠加子载波信号，所述耦合放大器、低通放大器和高通放大器用于对子载波信号进行增益和降噪。

利用该信号控制电路2配合上述的射频信号处理方法提高了信号的强度和精确度。

请参阅图5，本发明的第二实施例提出一种射频信号的处理方法，应用于读卡设备中，包括以下步骤：

S1.接收射频信号，将射频信号叠加在载波上，得载波信号。

在本实施例中，叠加的载波频率为13.56MHz，该步骤适用于任何13.56MHz的RFID卡类，为后续的处理做准备。

S2.对所述载波信号分别进行AM解调和PM解调，得AM子载波信号和PM子载波信号。

在本实施例中，将所得的载波信号可分别通过AM解调混合器和PM解调混合器分离为两条信号，即AM子载波信号和PM子载波信号，则能输出不同信噪比的信号，对其分别进行处理能增强处理效果。

S3.对所述AM子载波信号和所述PM子载波信号分别进行放大处理，再进行数字化，得AM数字子载波和PM数字子载波。

在本实施例中，可通过放大器对子载波信号进行放大，以增加载波信号强度。

S4.测量所述AM数字子载波和所述PM数字子载波的信号强度，当判断任意数字子载波的信号强度大于指定值时，输出数字子载波信号，该指定值为30～90dBm，具体数值可根据不同卡类进行选择。

在输出数字子载波信号之前需进行检测，判断其强度，只有当其强度满足要求时才会输出信号。

本发明提出的射频信号处理方法，对射频信号分别进行AM解调和PM解调，再进行放大和数字化，能适用于不同类别卡所发出的射频信号，将大部分类别的射频信号统一处理为可供读卡设备读取的数字化信号。

请参阅图6，在本实施例中，在步骤S4中，当判断所述数字子载波的信号强度未满足要求时，需将对应的数字子载波进行增益和静噪，以此满足输出信号的标准。

优选的，在本实施例中，所述AM子载波信号与经检波的所述射频信号混合后再进行放大处理，检波可选择检波器，检波器用于提取射频信号中的对应读卡设备的信息。据此，将射频信号分别进行三种处理，即AM解调、PM解调和检波，并将AM解调和检波后的信号进行混合，能对信号进行补偿。

在本实施例中，所述放大处理为对子载波信号经过高通放大器，在其他实施中也可以经过多级放大器，充分对子载波信号进行补偿。

本发明的第三实施例提出一种射频信号的处理方法，第二实施例与第一实施例的不同之处在于：

所述放大处理为依次对子载波信号经过AC耦合放大器、低通放大器和高通放大器，采用多级放大器对子载波信号进行放大，提高了信号放大和补偿效果，且采用不同类型的放大器。

本发明的第四实施例提出一种可读存储介质，该可读存储介质至少包括第二实施例中的射频信号处理方法。

本发明的第五实施例提出一种读卡设备，该读卡设备至少包括第一实施例中的射频信号处理方法和第一实施例中的读写系统。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种读写系统，用于识别非接触式电子卡片，其特征在于，包括：

读写电路，用于识别不同类别的非接触式电子卡片；

信号控制电路，用于对非接触式电子卡片所产生的射频信号进行增益和降噪；

所述信号控制电路包括检波器、AM解调混合器、PM解调混合器、耦合放大器、低通放大器和高通放大器，所述检波器、AM解调混合器和PM解调混合器用于对射频信号叠加子载波信号，所述耦合放大器、低通放大器和高通放大器用于对子载波信号进行增益和降噪；

其中，所述信号控制电路具体用于：

接收射频信号，将射频信号叠加在载波上，得载波信号；

分别利用AM解调混合器和PM解调混合器对载波信号进行AM解调和PM解调，得AM子载波信号和PM子载波信号；

利用放大器对所述AM子载波信号和所述PM子载波信号分别进行放大处理，再进行数字化，得AM数字子载波和PM数字子载波；

测量所述AM数字子载波和所述PM数字子载波的信号强度，当判断任意数字子载波的信号强度大于指定值时，输出数字子载波信号；

所述读写电路包括依次串联的模拟前端、滤波电路、信号输出阻抗匹配电路、信号输入阻抗匹配电路和天线，所述模拟前端和所述信号输入阻抗匹配电路均用于接收射频信号，所述滤波电路和信号输入阻抗匹配电路均以天线作为中线形成对称电路；

所述信号输出阻抗匹配电路包括第一电容组件、中间电容C22和电阻，所述中间电容C22与所述电阻并联并与所述天线并联，所述第一电容组件以所述中间电容C22为中线形成对称电路；

所述第一电容组件为两个电容并联后再与另一个电容串联形成，第一电容组件的数量为两个，即形成对称电路，分别为电容C9和电容C10并联再与电容C17串联的组合、电容C27和电容C28并联再与电容C20串联的组合；

所述信号输入阻抗匹配电路包括两个第二电容组件，所述两个第二电容组件与所述中间电容串联，所述两个第二电容组件以所述中间电容C22为中线形成对称电路；

所述信号输入阻抗匹配电路为经由所述中间电容C22对称设置的第二电容组件，所述第二电容组件与所述中间电容串联；

所述第二电容组件包括信号输入点和两个电容，所述两个电容为串联设置，所述信号输入点位于所述两个电容的连接电路之间，所述信号输入点用于所述信号输入阻抗匹配电路接收射频信号；

所述第二电容组件包括电容C5、电容C12、电容C26和电容31，电容C12同时与电容C5和中间电容C22串联，电容C26同时与电容C31和中间电容串联；

所述滤波电路包括两个T形滤波电路，所述T形滤波电路为两个电感线圈与一个电容并联而成，所述两个T形滤波电路的电容均接地，第一T形滤波电路由电感线圈L1、电感线圈L2与电容C29并联组成，第二T形滤波电路由电感线圈L3、电感线圈L4与电容C30并联组成，电容C29和电容C30串联并接地。

2.一种根据权利要求1所述的读写系统的射频信号处理方法，应用于读卡设备中，其特征在于，包括以下步骤：

接收射频信号，将射频信号叠加在载波上，得载波信号；

分别利用AM解调混合器和PM解调混合器对载波信号进行AM解调和PM解调，得AM子载波信号和PM子载波信号；

利用放大器对所述AM子载波信号和所述PM子载波信号分别进行放大处理，再进行数字化，得AM数字子载波和PM数字子载波；

测量所述AM数字子载波和所述PM数字子载波的信号强度，当判断任意数字子载波的信号强度大于指定值时，输出数字子载波信号。

3.根据权利要求2所述的射频信号处理方法，其特征在于，当判断所述数字子载波的信号强度小于指定值时，对对应的数字子载波进行增益和降噪。

4.根据权利要求2所述的射频信号处理方法，其特征在于，所述AM子载波信号与经检波器检波后的所述射频信号混合后再进行放大处理。

5.根据权利要求2所述的射频信号处理方法，其特征在于，所述放大器为高通放大器。

6.根据权利要求2所述的射频信号处理方法，其特征在于，所述放大器为AC耦合放大器、低通放大器和高通放大器，子载波信号依次经过AC耦合放大器、低通放大器和高通放大器。

7.一种可读存储介质，其上存储有计算机指令，其特征在于，该指令被处理器执行时实现权利要求2至6任意一项所述的射频信号处理方法。

8.一种读卡设备，其特征在于，包括权利要求1所述的读写系统。