CN111797947A - 一种射频天线轮询方法和系统 - Google Patents

Abstract

一种射频天线轮询方法，包括：当需要读取的标签靠近射频天线时，射频天线里面传感器获取当前射频天线工作请求，并将所述射频天线工作请求发送给单片机控制单元；单片机控制单元控制第一模拟开关，保证所需工作的射频天线通路；单片机控制单元控制射频前端工作，使射频前端输出信号，并通过当前工作射频天线，读取标签；单片机控制单元控制第二模拟开关，保证其他当前无需工作的所有天线无法工作。本发明省去多个射频芯片和射频前端，极大节省了硬件成本。本发明通过第一模拟开关降低了天线里线圈之间的相互干扰，避免了因为天线里线圈耦合导致的相近天线产生磁场，使射频天线串读的问题；通过第二模拟开关，解决了射频天线读卡冲突的问题。

Description

一种射频天线轮询方法和系统

技术领域

本发明属无线通信领域，特别是一种天线轮询配置方法和系统。

背景技术

RFID可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。常用的有低频(125k～134.2K)、高频(13.56Mhz)、超高频，微波等技术。广泛应用于门禁、支付、资产盘点等领域。

由于RFID的读头成本较高，因此在需要密集使用时，往往考虑使用移动读头来读取多个设备。在特殊环境中，如机柜里的资产盘点，一个柜体可放置42个服务器，每个服务器一个标签，均需要识别，受限于空间，则无法做到读头的自适配移动。

鉴于此，一个读头芯片，轮询多个天线，来分别读取特定位置标签的方案应运而生。但RFID的射频存在干扰和误读，且需要有防冲突机制，轮询方案中也问题频频。最明显的两个问题是：串读和读卡冲突。

串读问题：当轮询的多个天线比较靠近时，标签靠近后，可能被其他位置的天线场强感应到。例如，资产管理中，有A、B、C三个天线相临，均能产生场强，且效果俱佳，当读到标签后，通过天线位置，来判断该标签位置。一个标签放在A的位置，但可能被B或C先识别到，导致标签位置记录错位。

读卡冲突：以高频信号(13.56MHz)为例，其通信本质，系线圈中通电流，形成磁通量的变化，从而使标签线圈耦合，产生电压，让标签芯片工作并按照特定协议(如ISO14443)进行数据交互。但不可忽略的是，相邻天线的干扰。资产管理中，A和B两个天线，均被一个读头控制。当A天线上已放置α标签后，此时，β标签靠近B天线。B天线下的霍尔启动，控制B天线通路，射频工作。由于射频耦合，A天线也受到影响，形成电流。当耦合足够强，会导致A天线电流足够大，从而进一步耦合给α标签，电压足够后，A天线可读到α标签。由于A天线和B天线均在一个读头下，势必触发高频读头防冲突机制，无法读取本应该读的β标签数据。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种射频天线轮询方法和系统。

一种射频天线轮询方法，包括：

当需要读取的标签靠近射频天线时，通过射频天线里面传感器获取当前射频天线工作请求，并将所述射频天线工作请求发送给单片机控制单元；

单片机控制单元接收当前射频天线工作请求，并控制第一模拟开关，保证所需工作的射频天线通路；

单片机控制单元控制射频前端工作，使射频前端输出信号，并通过当前工作射频天线，读取标签；

单片机控制单元控制第二模拟开关，通过第二模拟开关接通干扰阻抗和其他当前无需工作的所有天线，保证其他当前无需工作的所有天线无法工作。

进一步地，射频天线里面传感器获取当前需要工作的射频天线编号，所述传感器可以为霍尔传感器、距离感应器或接触式开关，通过标签触发单片机控制对应的模拟开关和射频前端工作。

进一步地，单片机控制单元通过1个GPIO连接第一模拟开关和第二模拟开关。

进一步地，通过当前工作射频天线，读取标签，具体方法为：当前工作射频天线与匹配阻抗一起，与射频前端完成匹配，接收射频前端发射的信号，读取标签。

进一步地，射频天线里面传感器获取当前射频天线工作请求，可在单片机控制单元中设定时序，当多个传感器均触发请求时，单片机控制单元按序逐一控制第一模拟开关进行切换。

进一步地，第一模拟开关为单刀多掷模拟开关，第一模拟开关通过单刀多掷模拟开关切换，使当前需要工作射频天线通路，读取标签。

进一步地，第二模拟开关通过单刀多掷模拟开关切换，使其他无需工作射频天线无法工作，不能读取标签。

进一步地，射频前端和射频天线为一对多关系，即一个射频前端对应多个射频天线。

本发明还公开了一种射频天线轮询系统，包括：射频天线、射频前端、单片机控制单元、第一模拟开关、第二模拟开关，其中：

射频天线，当需要读取的标签靠近射频天线时，通过射频天线里面传感器获取当前射频天线工作请求，并将所述射频天线工作请求发送给单片机控制单元；

射频前端，用于接收单片机控制单元指令，控制射频前端工作，使射频前端输出信号；

单片机控制单元，接收当前射频天线工作请求，并控制第一模拟开关，保证所需工作的射频天线通路；用于控制射频前端工作，使射频前端输出信号，并通过当前工作射频天线，读取标签；还用于控制单元控制第二模拟开关，通过第二模拟开关接通干扰阻抗和其他当前无需工作的所有天线，保证其他当前无需工作的所有天线无法工作；

第一模拟开关，用于接收单片机控制单元指令，保证所需工作的射频天线通路；

第二模拟开关，用于接收单片机控制单元指令，接通干扰阻抗和其他当前无需工作的所有天线，保证其他当前无需工作的所有天线无法工作。

进一步地，第一模拟开关和第二模拟开关为单刀多掷模拟开关。

本发明的有益效果是：

本发明同一个射频芯片、一个射频前端和一个天线的设计相比，极大节省成本，省去多个射频芯片和射频前端，极大节省了硬件成本。本发明通过第一模拟开关降低了天线里线圈之间的相互干扰，避免了因为天线里线圈耦合导致的相近天线产生磁场，使天线串读的问题；也避免了因某个天线上已有标签，导致的新标签被防冲突机制屏蔽的问题。同时，由于第二模拟开关和干扰阻抗的使用，进一步降低了对匹配阻抗的调试精度，纵使一致性稍差，由于干扰阻抗的存在，也会让通电天线与不通电天线存在显著差异，不必担心由于功率过高，导致工作天线耦合过大，使相邻天线也被耦合导通，达到读卡能力，造成多个天线读卡冲突的问题。并且两个模拟开关，仅需一个控制口做控制即可，逻辑简单，双重控制，降低了对芯片的要求和多路天线的控制。两个模拟开关采用单刀多置开关，即可实现多路天线的控制，而非多刀多置开关的针对每个开关的复杂控制。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明实施例1中，一种射频天线轮询方法流程图；

图2为本发明实施例1中，三天线轮询设备轮询示意图；

图3为本发明实施例2中，一种射频天线轮询系统结构图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

为了解决现有技术读卡器轮询天线过程中存在串读和读卡冲突的问题。本发明实施例提供一种天线轮询配置方法和系统。

实施例1

本实施例公开了一种射频天线轮询方法，如图1，包括：

当需要读取的标签靠近射频天线时，通过射频天线里面传感器获取当前射频天线工作请求，并将所述射频天线工作请求发送给单片机控制单元。

在一些优选实施例中，射频天线里面传感器可以为霍尔传感器、距离感应器或接触式开关，当需要读取的标签靠近射频天线时，传感器获取标签对应的当前射频天线工作请求，并将所述射频天线工作请求发送给单片机控制单元。

在一些优选实施例中，射频天线里面传感器获取当期射频天线工作请求，可在单片机控制单元中设定时序，当多个传感器均触发请求时，单片机控制单元按序逐一控制第一模拟开关进行切换。通过此方法，确保同一时间，仅一路射频天线可匹配正常。在几十毫秒的读卡时间内，多路天线依次轮询读卡，也在毫秒级时间内完成，用户感知上，依然是多个标签，被同时读取到。

单片机控制单元接收当前射频天线工作请求，并控制第一模拟开关，保证所需工作的射频天线通路。

单片机控制单元控制射频前端工作，使射频前端输出信号，并通过当前工作射频天线，读取标签。

在一些优选实施例中，通过当前工作射频天线，读取标签，具体方法为：当前工作射频天线与匹配阻抗一起，与射频前端完成匹配，接收射频前端发射的信号，读取标签。

在一些优选实施例中，射频前端和射频天线为一对多关系，即一个射频前端对应多个射频天线。第一模拟开关为单刀多掷模拟开关，第一模拟开关通过单刀多掷模拟开关切换，使当前需要工作射频天线与射频前端通路，读取标签。

单片机控制单元控制第二模拟开关，通过第二模拟开关接通干扰阻抗和其他当前无需工作的所有天线，保证其他当前无需工作的所有天线无法工作。

在一些优选实施例中，第二模拟开关通过单刀多掷模拟开关切换，使其他无需工作射频天线无法工作，不能读取标签。

在一些优选实施例中，单片机控制单元通过1个GPIO连接第一模拟开关和第二模拟开关。

为了更好理解本发明，如图2，以三天线NFC轮询读头为例示，本实例中，一个射频前端对应3个射频天线，第一模拟开关为单刀多掷模拟开关，控制开关1、开关2、开关3，第二模拟开关为单刀多掷模拟开关，控制开关4、开关5、开关6，具体射频天线轮询方法为：例如，当需要读取的标签靠近射频天线1时，射频天线1里面传感器获取当前射频天线工作请求，并将所述射频天线工作请求发送给单片机控制单元；

单片机控制单元获取射频天线1工作请求，控制第一模拟开关，使开关1接通，开关2和开关3断开。同时，单片机控制单元控制射频前端工作，使射频天线1接收射频前端的输入，同时，单片机控制单元控制第二模拟开关，使开关4断开，开关5、开关6闭合，此时，由于天线开关4接通，并联的电容被短路，天线1的Q值及频率正常，可正常与标签通信；开关2、开关3均断开，无射频前端输入，仅能接收到天线1的磁场耦合，形成耦合磁场，如果强度足够，亦能与标签通讯。

开关5、开关6均断开，因此串联的电容工作，导致天线2、天线3的频率异常(非13.56MHz)，与标签失调，且Q值过低(读距非常近)，进而使天线2、天线3完全丧失读卡能力，保证了射频天线2和射频天线3无法影响射频天线1工作。

通过以上流程完成射频天线1对标签的读取，当需要读取的标签靠近射频天线2时，可以理解的，单片机控制单元通过控制第一模拟开关，闭合开关2，断开开关1和开关3，控制第二模拟开关，闭合开关5，断开开关4和开关6，同时控制射频前端输出信号，保证射频天线2正常工作，获取标签信息，同时不受射频天线1和射频天线3影响，解决了读卡器轮询天线过程中存在串读和读卡冲突的问题。

可以理解的，对于三天线NFC轮询读头而言，优选的，射频天线里面传感器可以为霍尔传感器、距离感应器或接触式开关，当需要读取的标签靠近射频天线时，传感器获取标签对应的当前射频天线工作请求，并将所述射频天线工作请求发送给单片机控制单元。

优选的，射频天线里面传感器获取当期射频天线工作请求，可在单片机控制单元中设定时序，当多个传感器均触发请求时，单片机控制单元按序逐一控制第一模拟开关进行切换。

优选的，单片机控制单元通过1个GPIO连接第一模拟开关和第二模拟开关。

本实施例提供的一种射频天线轮询方法，同一个射频芯片、一个射频前端和一个天线的设计相比，极大节省成本，省去多个射频芯片和射频前端，极大节省了硬件成本。本实施例通过第一模拟开关降低了天线里线圈之间的相互干扰，避免了因为天线里线圈耦合导致的相近天线产生磁场，使天线串读的问题；也避免了因某个天线上已有标签，导致的新标签被防冲突机制屏蔽的问题。同时，由于第二模拟开关和干扰阻抗的使用，进一步降低了对匹配阻抗的调试精度，纵使一致性稍差，由于干扰阻抗的存在，也会让通电天线与不通电天线存在显著差异，不必担心由于功率过高，导致工作天线耦合过大，使相邻天线也被耦合导通，达到读卡能力，造成多个天线读卡冲突的问题。并且两个模拟开关，仅需一个控制口做控制即可，逻辑简单，双重控制，降低了对芯片的要求和多路天线的控制。两个模拟开关采用单刀多置开关，即可实现多路天线的控制，而非多刀多置开关的针对每个开关的复杂控制。

实施例2

本实施例公开了一种射频天线1轮询系统，包括：射频天线1、射频前端2、单片机控制单元3、第一模拟开关4、第二模拟开关5，其中：

射频天线1，当需要读取的标签靠近射频天线1时，通过射频天线1里面传感器获取当前射频天线1工作请求，并将所述射频天线1工作请求发送给单片机控制单元3。

在一些优选实施例中，射频天线1里面传感器可以为霍尔传感器、距离感应器或接触式开关，当需要读取的标签靠近射频天线1时，传感器获取标签对应的当前射频天线1工作请求，并将所述射频天线1工作请求发送给单片机控制单元3。

在一些优选实施例中，射频天线1里面传感器获取当期射频天线1工作请求，可在单片机控制单元3中设定时序，当多个传感器均触发请求时，单片机控制单元3按序逐一控制第一模拟开关4进行切换。通过此方法，确保同一时间，仅一路射频天线1可匹配正常。在几十毫秒的读卡时间内，多路天线依次轮询读卡，也在毫秒级时间内完成，用户感知上，依然是多个标签，被同时读取到。

射频前端2，用于接收单片机控制单元3指令，控制射频前端2工作，使射频前端2输出信号。

在一些优选实施例中，射频前端2和射频天线1为为一对多关系，即一个射频前端2对应多个射频天线1。

单片机控制单元3，接收当前射频天线1工作请求，并控制第一模拟开关4，保证所需工作的射频天线1通路；用于控制射频前端2工作，使射频前端2输出信号，并通过当前工作射频天线1，读取标签；还用于控制单元控制第二模拟开关5，通过第二模拟开关5接通干扰阻抗和其他当前无需工作的所有天线，保证其他当前无需工作的所有天线无法工作。

第一模拟开关4，用于接收单片机控制单元3指令，保证所需工作的射频天线1通路。

在一些优选实施例中，第一模拟开关4为单刀多掷模拟开关，第一模拟开关4通过单刀多掷模拟开关切换，使当前需要工作射频天线1与射频前端2通路，读取标签。

第二模拟开关5，用于接收单片机控制单元3指令，接通干扰阻抗和其他当前无需工作的所有天线，保证其他当前无需工作的所有天线无法工作。

在一些优选实施例中，第二模拟开关5通过单刀多掷模拟开关切换，使其他无需工作射频天线1无法工作，不能读取标签。

本实施例提供的一种射频天线轮询系统，同一个射频芯片、一个射频前端和一个天线的设计相比，极大节省成本，省去多个射频芯片和射频前端，极大节省了硬件成本。本实施例通过第一模拟开关降低了天线里线圈之间的相互干扰，避免了因为天线里线圈耦合导致的相近天线产生磁场，使天线串读的问题；也避免了因某个天线上已有标签，导致的新标签被防冲突机制屏蔽的问题。同时，由于第二模拟开关和干扰阻抗的使用，进一步降低了对匹配阻抗的调试精度，纵使一致性稍差，由于干扰阻抗的存在，也会让通电天线与不通电天线存在显著差异，不必担心由于功率过高，导致工作天线耦合过大，使相邻天线也被耦合导通，达到读卡能力，造成多个天线读卡冲突的问题。并且两个模拟开关，仅需一个控制口做控制即可，逻辑简单，双重控制，降低了对芯片的要求和多路天线的控制。两个模拟开关采用单刀多置开关，即可实现多路天线的控制，而非多刀多置开关的针对每个开关的复杂控制。

应该明白，公开的过程中的步骤的特定顺序或层次是示例性方法的实例。基于设计偏好，应该理解，过程中的步骤的特定顺序或层次可以在不脱离本公开的保护范围的情况下得到重新安排。所附的方法权利要求以示例性的顺序给出了各种步骤的要素，并且不是要限于所述的特定顺序或层次。

本领域技术人员还应当理解，结合本文的实施例描述的各种说明性的逻辑框、模块、电路和算法步骤均可以实现成电子硬件、计算机软件或其组合。为了清楚地说明硬件和软件之间的可交换性，上面对各种说明性的部件、框、模块、电路和步骤均围绕其功能进行了一般地描述。至于这种功能是实现成硬件还是实现成软件，取决于特定的应用和对整个系统所施加的设计约束条件。熟练的技术人员可以针对每个特定应用，以变通的方式实现所描述的功能，但是，这种实现决策不应解释为背离本公开的保护范围。

结合本文的实施例所描述的方法或者算法的步骤可直接体现为硬件、由处理器执行的软件模块或其组合。软件模块可以位于RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、移动磁盘、CD-ROM或者本领域熟知的任何其它形式的存储介质中。一种示例性的存储介质连接至处理器，从而使处理器能够从该存储介质读取信息，且可向该存储介质写入信息。当然，存储介质也可以是处理器的组成部分。处理器和存储介质可以位于ASIC中。该ASIC可以位于用户终端中。当然，处理器和存储介质也可以作为分立组件存在于用户终端中。

对于软件实现，本申请中描述的技术可用执行本申请所述功能的模块(例如，过程、函数等)来实现。这些软件代码可以存储在存储器单元并由处理器执行。存储器单元可以实现在处理器内，也可以实现在处理器外，在后一种情况下，它经由各种手段以通信方式耦合到处理器，这些都是本领域中所公知的。

上文的描述包括一个或多个实施例的举例。当然，为了描述上述实施例而描述部件或方法的所有可能的结合是不可能的，但是本领域普通技术人员应该认识到，各个实施例可以做进一步的组合和排列。因此，本文中描述的实施例旨在涵盖落入所附权利要求书的保护范围内的所有这样的改变、修改和变型。此外，就说明书或权利要求书中使用的术语“包含”，该词的涵盖方式类似于术语“包括”，就如同“包括，”在权利要求中用作衔接词所解释的那样。此外，使用在权利要求书的说明书中的任何一个术语“或者”是要表示“非排它性的或者”。

Claims (10)

1.一种射频天线轮询方法，其特征在于，包括：

当需要读取的标签靠近射频天线时，射频天线里面传感器获取当前射频天线工作请求，并将所述射频天线工作请求发送给单片机控制单元；

单片机控制单元接收当前射频天线工作请求，并控制第一模拟开关，保证所需工作的射频天线通路；

单片机控制单元控制射频前端工作，使射频前端输出信号，并通过当前工作射频天线，读取标签；

单片机控制单元控制第二模拟开关，通过第二模拟开关接通干扰阻抗和其他当前无需工作的所有天线，保证其他当前无需工作的所有天线无法工作。

2.如权利要求1的一种射频天线轮询方法，其特征在于，射频天线里面传感器获取当前射频天线工作请求，所述传感器可以为霍尔传感器、距离感应器或接触式开关，通过标签触发单片机控制对应的模拟开关和射频前端，使当前射频天线通路。

3.如权利要求1的一种射频天线轮询方法，其特征在于，单片机控制单元通过1个GPIO连接第一模拟开关和第二模拟开关。

4.如权利要求1的一种射频天线轮询方法，其特征在于，通过当前工作射频天线，读取标签，具体方法为：当前工作射频天线与匹配阻抗一起，与射频前端完成匹配，接收射频前端发射的信号，读取标签。

5.如权利要求1的一种射频天线轮询方法，其特征在于，射频天线里面传感器获取当期射频天线工作请求，可在单片机控制单元中设定时序，当多个传感器均触发请求时，单片机控制单元按序逐一控制第一模拟开关进行切换。

6.如权利要求1的一种射频天线轮询方法，其特征在于，第一模拟开关为单刀多掷模拟开关，第一模拟开关通过单刀多掷模拟开关切换，使当前需要工作射频天线与射频前端通路，读取标签。

7.如权利要求1的一种射频天线轮询方法，其特征在于，第二模拟开关通过单刀多掷模拟开关切换，使其他无需工作射频天线无法工作，不能读取标签。

8.如权利要求1的一种射频天线轮询方法，其特征在于，射频前端和射频天线为一对多关系，即一个射频前端对应多个射频天线。

9.一种射频天线轮询系统，包括：射频天线、射频前端、单片机控制单元、第一模拟开关、第二模拟开关，其中：

射频天线，当需要读取的标签靠近射频天线时，通过射频天线里面传感器获取当前射频天线工作请求，并将所述射频天线工作请求发送给单片机控制单元；

射频前端，用于接收单片机控制单元指令，控制射频前端工作，使射频前端输出信号；

单片机控制单元，接收当前射频天线工作请求，并控制第一模拟开关，保证所需工作的射频天线通路；用于控制射频前端工作，使射频前端输出信号，并通过当前工作射频天线，读取标签；还用于控制单元控制第二模拟开关，通过第二模拟开关接通干扰阻抗和其他当前无需工作的所有天线，保证其他当前无需工作的所有天线无法工作；

第一模拟开关，用于接收单片机控制单元指令，保证所需工作的射频天线通路；

第二模拟开关，用于接收单片机控制单元指令，接通干扰阻抗和其他当前无需工作的所有天线，保证其他当前无需工作的所有天线无法工作。

10.如权利要求9的一种射频天线轮询系统，其特征在于，第一模拟开关和第二模拟开关为单刀多掷模拟开关。

Images