CN113420573B - 一种相控阵系统以及相位设置方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供了一种相控阵系统以及相位设置方法，相控阵系统包括：RFID读写器和相控阵天线，RFID读写器包括天线端口和第一通信模块，相控阵天线包括第二通信模块和控制模块；RFID读写器通过天线端口与相控阵天线建立通信线路，并且，在将预设的相位设置信号转换为符合第一通信模块对应的通信协议的相位设置信号后，经由通信线路发送至相控阵天线，其中，相位设置信号用于指示相控阵天线中各天线的相位；相控阵天线在通过遵循通信协议的第二通信模块接收相位设置信号后，通过控制模块按照相位设置信号所指示的相位对相控阵天线中的各天线进行相位设置。本实施例的方案，实现了RFID读写器和相控阵天线的解耦合。
Description
技术领域
本发明实施例涉及射频技术领域，尤其涉及一种相控阵系统以及相位设置方法。
背景技术
射频识别技术(Radio-Frequency Identification,RFID)，是指通过无线信号非接触、远距离启动标签并读取其ID的技术。RFID标签不依赖电池就能工作，因此使用便利、生产成本低，已被广泛应用于身份证件、门禁控制、物流运输和资产管理等领域。
为了更加方便准确地进行RFID标签的读取，现在的RFID读写系统一般为基于相控阵天线的读写架构。通过RFID读写系统中的RFID读写器与相控阵天线配合，可以方便地调整相控阵天线来控制成形的波束，从而通过波束扫描、读取RFID标签或向RFID标签内写入数据。
通常，基于相控阵天线的RFID读写架构中包括RFID读写器与相控阵天线。RFID读写器的应用层通过通用IO端口（例如，GPIO端口等）与相控阵天线的控制单元（MCU）连接，并基于设定的私有协议进行通信，以传递相控阵天线的设置参数；RFID读写器的天线端口与相控阵天线的功分器连接，以传递射频信号，即RFID读写器与相控阵天线组成了一耦合架构。
然而，由于RFID系统部署环境的多样性和复杂性，上述耦合架构无法满足多种部署环境的要求，进而导致基于相控阵天线的RFID读写架构部署成本高，不易普及。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种相控阵系统以及相位设置方法，以至少部分解决上述问题。
根据本发明实施例的第一方面，提供了一种相控阵系统，包括：RFID读写器和相控阵天线，所述RFID读写器包括天线端口和第一通信模块，所述相控阵天线包括第二通信模块和控制模块；所述RFID读写器通过天线端口与所述相控阵天线建立通信线路，并且，在将预设的相位设置信号转换为符合所述第一通信模块对应的通信协议的相位设置信号后，经由所述通信线路发送至所述相控阵天线，其中，所述相位设置信号用于指示所述相控阵天线中各天线的相位；所述相控阵天线在通过遵循所述通信协议的第二通信模块接收所述相位设置信号后，通过所述控制模块按照所述相位设置信号所指示的相位对所述相控阵天线中的各天线进行相位设置。
根据本发明实施例的第二方面，提供了一种相位设置方法，用于相控阵系统的RFID读写器，所述RFID读写器包括天线端口和第一通信模块，所述相控阵系统还包括相控阵天线，所述RFID读写器通过天线端口与所述相控阵天线建立通信线路，所述相控阵天线包括第二通信模块和控制模块；所述方法包括：根据相位设置指令，生成符合所述第一通信模块对应的通信协议的相位设置信号，其中，所述相位设置信号用于指示所述相控阵天线中各天线的相位；通过所述天线端口建立的通信线路，将所述相位设置信号发送至所述相控阵天线，以便所述相控阵天线通过遵循所述通信协议的第二通信模块接收所述相位设置信号，并通过所述控制模块按照所述相位设置信号所指示的相位对所述相控阵天线中的各天线进行相位设置。
根据本发明实施例的第三方面，提供了一种相位设置方法，用于相控阵系统的相控阵天线，所述相控阵天线包括第二通信模块和控制模块，所述相控阵系统还包括RFID读写器，所述RFID读写器包括天线端口和第一通信模块，所述RFID读写器通过天线端口与所述相控阵天线建立通信线路；所述方法包括：通过所述第二通信模块，接收通过所述通信线路传输的、遵循所述第一通信模块对应的通信协议的相位设置信号，其中，所述相位设置信号用于指示所述相控阵天线中各天线的相位，所述第二通信模块为遵循所述通信协议的通信模块；通过所述控制模块，按照接收的所述相位设置信号所指示的相位，对所述相控阵天线中的各天线进行相位设置。
根据本发明实施例提供的方案，通过天线端口建立的通信线路配合第一通信模块和第二通信模块，即可实现相位设置和波束成形，无需RFID读写器另外配置用于向相控阵天线发送相位设置信号的端口和端口协议，实现了RFID读写器和相控阵天线的解耦合，使得本实施例提供的相控阵系统可以方便地根据部署环境进行适配更改，部署成本较低，便于相控阵系统的普及，且，只要RFID读写器中配置有遵循通讯协议的第一通信模块即可应用于本相控阵系统中，对RFID读写器的固件和端口要求较低。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明实施例中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1A为本申请实施例所涉及的一种相控阵系统的系统架构示意图；
图1B为本申请实施例所涉及的一种相位设置方法的流程示意图；
图2为本申请实施例所涉及的一种采用WiFi协议的相控阵系统的系统架构示意图；
图3为本申请实施例所涉及的一种采用射频通信协议的相控阵系统的系统架构示意图；
图4A为本申请实施例所涉及的一种具有可拼装相控阵天线的相控阵系统的系统架构示意图；
图4B为本申请实施例所涉及的一种采用WiFi协议的可拼装相控阵相控阵系统的系统架构示意图；
图4C为本申请实施例所涉及的一种采用射频通信协议的可拼装相控阵相控阵系统的系统架构示意图。
具体实施方式
为了使本领域的人员更好地理解本发明实施例中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明实施例一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明实施例中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明实施例保护的范围。
如图1A所示，图1A为本申请实施例所涉及的一种相控阵系统的系统架构示意图。在该系统中，包含了RFID读写器和相控阵天线，所述RFID读写器包括天线端口和第一通信模块，所述相控阵天线包括第二通信模块和控制模块；RFID读写器的天线端口用于向相控阵天线发送射频信号，实现波束成形。
本实施例中，所述RFID读写器通过天线端口与所述相控阵天线建立通信线路，并且，在将预设的相位设置信号转换为符合所述第一通信模块对应的通信协议的相位设置信号后，经由所述通信线路发送至所述相控阵天线，其中，所述相位设置信号用于指示所述相控阵天线中各天线的相位。
所述相控阵天线在通过遵循所述通信协议的第二通信模块接收所述相位设置信号后，通过所述控制模块按照所述相位设置信号所指示的相位对所述相控阵天线中的各天线进行相位设置。
示例地，如图1A所示，相控阵天线中的控制模块可以通过对移相器1、移相器2、…移相器n进行相位偏移设置，来设置天线1、天线2、…天线n的相位。
进行相位设置后，RFID读写器可以通过天线端口建立的通信线路，发送正常的RFID读写操作对应的射频信号至相控阵天线，以实现波束成形和定向接收，以读取环境中的RFID标签。如需要切换相控阵天线束波的方向，重复上述相位设置过程即可。
本实施例提供的方案，通过获得符合第一通信模块对应的通信协议的相位设置信号，并通过天线端口建立的通信线路发送相位设置信号，由此，可以直接复用天线端口建立的通信线路，实现相位设置信号的传输，无需另外建立RFID读写器和相控阵天线之间通信的线路；相控阵天线通过遵循所述通信协议的第二通信模块获得相位设置信号，从而可以保证相控阵天线准确确定相位设置信号指示的相控阵天线中各天线的相位，然后可以通过所述控制模块按照所述相位设置信号所指示的相位对所述相控阵天线中的各天线进行相位设置。本实施例提供的相控阵系统，通过天线端口建立的通信线路配合第一通信模块和第二通信模块，即可实现相位设置和波束成形，无需RFID读写器另外配置用于向相控阵天线发送相位设置信号的端口和端口协议，实现了RFID读写器和相控阵天线的解耦合，使得本实施例提供的相控阵系统可以方便地根据部署环境进行适配更改，部署成本较低，便于相控阵系统的普及，且，只要RFID读写器中配置有遵循通讯协议的第一通信模块即可应用于本相控阵系统中，对RFID读写器的固件和端口要求较低。
参见图1B，示出了图1A的相控阵系统对应的相位设置方法的流程示意图，如图所示，其包括：
S201、RFID读写器，根据相位设置指令，生成符合所述第一通信模块对应的通信协议的相位设置信号，其中，所述相位设置信号用于指示所述相控阵天线中各天线的相位。
本实施例中，RFID读写器可以为任意支持RFID读写功能的电子设备，本实施例对此不进行限定。
RFID读写器可以根据其内部安装的应用程序，生成相位设置指令，并通过RFID读写器中的第一通信模块，根据相位设置指令，生成符合第一通信模块对应的通信协议的相位设置信号。
相控阵天线中可以包括多个天线，相位设置信号用于指示相控阵天线中各天线的相位，通过设置各天线的相位，可以控制馈入每个天线的射频信号的相位，进而可以将相控阵天线的波束控制在目标方向上。
S203、RFID读写器，通过所述天线端口建立的通信线路，将所述相位设置信号发送至所述相控阵天线。
通过复用天线端口建立的通信线路，发送符合通讯协议的相位设置信号，无需另外建立用于传输相位设置信号的通信线路，实现了RFID读写器和相控阵天线的解耦，也使得RFID读写器无需设置用于传输相位设置信号的端口以及端口协议，降低了相控阵系统对RFID读写器的固件和端口的要求。
S205、相控阵天线，通过所述第二通信模块，接收通过所述通信线路传输的、遵循所述第一通信模块对应的通信协议的相位设置信号。
本实施例中，相控阵天线通过第二通信模块接收遵循所述第一通信模块对应的通信协议的相位设置信号，使得相控阵天线可以准确确定相位设置信号指示的相控阵天线中各天线的相位，进而可以通过后续步骤进行相位设置。
S207、相控阵天线，通过所述控制模块，按照接收的所述相位设置信号所指示的相位，对所述相控阵天线中的各天线进行相位设置。
相控阵天线中可以包括多个天线，每个天线可以包括对应的移相器，控制单元可以根据相位设置信号所指示的相位对移相器进行配置，以对相控阵天线中的各天线进行相位设置。
示例地，相控阵天线中的控制模块可以为微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)，MCU可以通过GPIO端口控制各天线对应的移相器，以对相控阵天线中的各天线进行相位设置。
本实施例中，相控阵天线中各天线可以共用一个控制单元，也可以每个天线对应一个控制单元，本实施例对此不进行限定。
可选地，本申请任意实施例中，相控阵系统还可以包括显示器，所述显示器用于显示以下至少之一：所述相位设置信号所指示的相位、所述第一通信模块的标识、所述第二通信模块的标识、所述第一通信模块对应的通信协议。
示例的，显示器可以为读写器的显示器，也可以为独立于读写器和相控阵天线之外的显示器，本实施例对此不进行限定。
显示器可以显示相位设置信号所指示的相位，以使操作人员能够根据显示器及时了解相控阵天线的相位设置情况；显示器还可以显示第一通信模块的标识，例如，标识具体可以包括第一通信模块的名称或者第一通信模块对应的通信地址等；类似的，显示器还可以显示第二通信模块的标识；第一通信模块对应的通信协议（例如，WiFi协议、射频通信协议等）。
示例的，本实施例中，第一通信模块可以为WiFi模块，对应的，第二通信模块也可以为WiFi模块；第一通信模块可以为射频信号生成模块，对应的，第二通信模块可以为射频芯片，以复用RFID读写器自身的射频通信协议；类似的，第一通信模块以及第二通信模块可以为其他内置有通信协议的模块，只要第一通信模块和第二通信模块对应的通信协议相同即可，例如，第一通信模块以及第二通信模块可以为：内置有蓝牙通信协议的蓝牙芯片、内置有5G通信协议的5G芯片或者内置有TCP/IP协议的通信芯片等，本实施例对此不进行限定。
本实施例提供的相控阵系统，通过天线端口建立的通信线路配合第一通信模块和第二通信模块，即可实现相位设置和波束成形，无需RFID读写器另外配置用于向相控阵天线发送相位设置信号的端口和端口协议，实现了RFID读写器和相控阵天线的解耦合，使得本实施例提供的相控阵系统可以方便地根据部署环境进行适配更改，部署成本较低，便于相控阵系统的普及，且，只要RFID读写器中配置有遵循通讯协议的第一通信模块即可应用于本相控阵系统中，对RFID读写器的固件和端口要求较低。
本申请另一实施例中，如图2所示，图2为本申请实施例所涉及的一种采用WiFi协议的相控阵系统的系统架构示意图。
在该系统中，所述RFID读写器的第一通信模块为第一WiFi模块，所述相控阵天线的第二通信模块为第二WiFi模块，转换后的所述相位设置信号为符合WiFi协议的相位设置信号。
所述第一WiFi模块与所述天线端口通过合路器连接，所述合路器用于将所述第一WiFi模块的WiFi信号与所述天线端口的射频信号合为一路，以便经由通过所述天线端口建立的所述通信线路发送所述第一WiFi模块生成的所述相位设置信号。
本实施例中，读写器的天线端口可以为射频信号生成模块(图2中的RF模块)对应的、用于发送射频信号至相控阵天线的端口。
本实施例中，由于第一WiFi模块和第二WiFi模块中包括WiFi协议栈，因此，通过第一WiFi模块可以生成符合WiFi协议的相位设置信号，相控阵天线可以通过第二WiFi模块中的协议栈，解析获得的相位设置信号，确定相位设置信号指示的相控阵天线中各天线的相位。由此，可以利用WiFi协议栈完成相位设置信号的传输，并使得相控阵天线的控制单元根据第二WiFi接收的相位设置信号指示的各天线的相位，对移相器进行相位偏移配置，以完成对天线的相位设置。
通过第一WiFi模块和第二WiFi模块实现相位设置信号的收发，并通过合路器使得WiFi信号和射频信号合路传输，RFID读写器只要执行正常的标签写步骤即可，只需在RFID读写器发送相位设置信号时调用第一WiFi模块执行即可，无需修改RFID读写器中的标签读写逻辑，使得本实施例提供的相控阵系统的实现更加简单方便。
另外，本实施例中，合路器可以用于将两路频率不同的信号合并为一路，并进行输出。例如，WiFi信号的频率可以为2.4G，射频信号的频率可以为0.9G。合路器可以将这两种频率的信号合并为一路，并通过天线端口建立的通信线路传输至相控阵天线。
天线端口可以设置有偏置器Bias tee，合路后的信号经过偏置器后发送至相控阵天线。
天线端口可以与相控阵天线通过传输线有线连接，合路器合并后的信号可以以导行波的形式在传输线的引导下传输至相控阵天线。
相控阵天线中可以包括分路器，第二WiFi模块可以与分路器的一个输出端连接，分路器用于将通过天线端口建立的通信线路接收的信号，拆分为WIFi信号和射频信号，拆分出的WiFi信号传输至第二WiFi模块，以使得第二WiFi模块接收到第一WiFi模块发送的相位设置信号。
本实施例中，相控阵天线的所述第二WiFi模块用于接收所述相位设置信号并进行解析，将解析结果发送至所述控制模块；所述控制模块用于根据所述解析结果，按照所述相位设置信号所指示的相位对所述相控阵天线中的各天线进行相位设置。通过第二WiFi模块对获取的相位设置信号进行解析，并将解析结果发送至控制模块，控制模块可以直接根据解析结果，确定相位设置信号指示的各天线的相位，控制单元只要执行正常的相位配置步骤即可，使得本实施例提供的相控阵系统的实现更加简单方便。
本实施例中，控制模块MCU可以通过通用输入输出端口GPIO与移相器、2…n连接，对移相器进行相位偏移配置，以完成对天线1、2…n的相位设置。
此外，本实施例中，分路器的另一个输出端可以与相控阵天线中的某个天线连接，以将拆分出的射频信号传输至天线，形成波束。
本申请的一实现方式中，天线端口可以与相控阵天线的功分器输入端连接，功分器的一个输出端可以与分路器的输入端连接，分路器的一个输出端可以与第二WiFi模块连接，用于将WiFi信号传输至第二WiFi模块，分路器的另一个输出端可以与各天线对应的移相器连接，用于将射频信号传输至各天线。
可替代地，本申请的另一实现方式中，天线端口可以与分路器的输入端连接，分路器的一个输出端可以与第二WiFi模块连接，用于将WiFi信号传输至第二WiFi模块，分路器的另一输出端可以与功分器连接，功分器的多个输出端分别与各天线对应的移相器连接，用于将射频信号传输至天线。
可选地，本实施例中，相控阵系统还可以包括显示器，所述显示器可以用于显示以下至少之一：第一WiFi模块的通信地址，第二WiFi模块的通信地址，WiFi通信协议，相位设置信号指示的、分别与移相器1、2…n或者天线1、2…n对应的相位。
进行相位设置后，RFID读写器可以通过天线端口建立的通信线路，发送正常的RFID读写操作对应的射频信号至相控阵天线，以实现波束成形和定向接收，以读取环境中的RFID标签。如需要切换相控阵天线束波的方向，重复上述相位设置过程即可。
本实施例提供的方案，通过WiFi模块实现相位设置信号的收发，并通过合路器使得WiFi信号和射频信号合路传输，RFID读写器只要执行正常的标签写步骤即可，只需在RFID读写器发送相位设置信号时调用第一WiFi模块执行即可，无需修改RFID读写器中的标签读写逻辑，使得本实施例提供的相控阵系统的实现更加简单方便。
本申请另一实施例中，如图3所示，图3为本申请实施例所涉及的一种采用射频通信协议的相控阵系统的系统架构示意图。
本实施例中，RFID读写器的第一通信模块为射频信号生成模块（即图3中的RF模块），相控阵天线的第二通信模块为射频芯片，转换后的所述相位设置信号为符合射频通信协议的相位设置信号。
射频通信协议可以为任意射频通信协议，例如EPCglobal发布的UHF RFID的空口协议（EPC Gen2协议）等，本实施例对此不进行限定。
本实施例中，由于相控阵天线的第二通信模块为射频芯片，则可以直接使用RFID读写器和相控阵天线自身支持的射频通信协议实现相位设置信号的收发，并可以直接通过RFID读写器的天线端口建立的通信线路实现相位设置信号的传输，无需增加其他通信协议，也无需通过通信线路传输除射频信号之外的其他信号，使得相控阵系统的组成更加简单。
可选地，本实施例中，所述相位设置信号包括用于向所述射频芯片写入数据的数据写入信号；对应的，所述RFID读写器基于预设的电平-相位对应关系，根据待设置的所述相控阵天线中各天线的相位，确定待写入所述射频芯片的数据，并生成符合射频通信协议的所述数据写入信号；所述相控阵天线通过所述射频芯片接收所述数据写入信号，并执行所述数据写入信号对应的写入指令，调整所述射频芯片的引脚电平，以按照所述引脚电平指示的相位，对所述相控阵天线中的各天线进行相位设置。
由此，RFID读写器仅需要基于预设的电平-相位对应关系，确定向射频芯片的写入操作指令，并生成写入操作指令对应的数据写入信号，从而根据数据写入信号调整射频芯片的引脚电平，从而可以基于预设的电平-相位对应关系，按照所述引脚电平指示的相位，对所述相控阵天线中的各天线进行相位设置，设置过程简单、方便、直接。
射频芯片可以为任意支持射频通信协议的半有源芯片或者有源芯片，具体可以为电池辅助型被动标签芯片（Battery Assisted Passive tag，BAP tag）；当射频通信协议为EPC Gen2协议，则射频芯片可以为工作在UHF频段能支持EPC Gen2协议的任意半有源芯片。
示例地，引脚电平可以包括高电平和低电平，则，一个引脚可以用对应一个二进制数的一位，引脚电平为低电平时对应的二进制数可以为0，引脚电平为高电平时对应的二进制数可以为1，多个引脚可以分别对应一个多位二进制数，例如0011等，从而可以通过多位二进制数指示对应的相位，还可以用于指示待设置的相位的天线1、2…n对应的移相器1、2…n等。
另外，本实施例中，如图3所示，将射频芯片直接复用为控制模块，通过射频芯片的引脚电平驱动移相器，从而进行相位偏执设置。
在本申请其他实施例中，可以配置除射频芯片之外的控制模块，本实施例对此不进行限定。
可选地，本实施例中，相控阵系统还可以包括显示器，所述显示器可以用于显示以下至少之一：RFID读写器的标识（用于指示其中的射频信号生成模块），射频芯片的标识，射频通信协议，向射频芯片中写入的数据，射频芯片各个引脚的电平，各引脚电平指示的相位等。
进行相位设置后，RFID读写器可以通过天线端口建立的通信线路，发送正常的RFID读写操作对应的射频信号至相控阵天线，以实现波束成形和定向接收，以读取环境中的RFID标签。如需要切换相控阵天线束波的方向，重复上述相位设置过程即可。
本实施例提供的方案，可以直接使用RFID读写器和相控阵天线自身支持的射频通信协议实现相位设置信号的收发，并可以直接通过RFID读写器的天线端口建立的通信线路实现相位设置信号的传输，无需增加其他通信协议，也无需通过通信线路传输除射频信号之外的其他信号，使得相控阵系统的组成更加简单；另外，本实施例提供的方案，无需修改RFID读写器中的标签读写逻辑，直接将待设置的相位转换为对应的数据写入信号即可，使得本实施例提供的相控阵系统的实现更加简单方便。
本申请另一实施例中，如图4A所示，图4A为本申请实施例所涉及的一种具有可拼装相控阵天线的相控阵系统的系统架构示意图。
本实施例中，所述相控阵天线包括功分器n-wideband power divider、多个天线阵元，各所述天线阵元中包括一所述第二通信模块以及一所述控制模块，所述多个天线阵元通过所述功分器与所述天线端口连接。
由此，可以直接通过天线阵元中包括的通信模块和控制模块，对各个天线阵元进行相位设置，避免混淆。
可选地，本实施例中，一个所述天线阵元集成为一个独立的电路板，所述电路板与所述功分器可拆卸连接，以通过拼装所述功分器与多个所述电路板形成所述相控阵天线。
若需要调整相控阵天线的规模，只需要选择适量的阵元模块以及对应的功分器即可，使得本实施例提供的相控阵系统更加灵活，可扩展性较高。
示例地，每个天线阵元可以集成在一个PCB板上，使得一个天线阵元形成一个单独的PCB电路板，电路板可以通过插接接口等与功分器连接。
示例地，若每个天线阵元中包括一个天线Ant、一个第二通信模块、一个控制模块，则，若要将四天线的相控阵天线扩展为六天线的相控阵天线，可以将原一分四的功分器更换为一分六的功分器，并增加两个天线阵元即可。
在本实施例的一种实现方式中，如图4B所示，所述第一通信模块可以为第一WiFi模块（位于读写器的WiFi MCU中），所述第二通信模块可以为第二WiFi模块（位于天线阵元中的WiFi MCU中），则，所述RFID读写器通过所述第一WiFi模块根据各所述天线阵元中的所述第二WiFi模块的地址，生成针对各个所述天线阵元的相位设置信号。
本实施例中，WiFi信号的频率可以为2.4G，射频信号的频率可以为0.9G。合路器可以将这两种频率的信号合并为一路，然后连接偏置器Bias Tee并通过天线端口建立的通信线路传输至相控阵天线。
本实施例中，相位设置信号输入至功分器的输入端，功分器的输出端与各天线阵元连接。为了适配WiFi信号和射频信号，本实施例中功分器优选为宽带功分器（n-WidebandPower Divider）。
天线阵元中包括分路器，用于将功分器传输的信号分为WiFi信号和射频信号。WiFi信号传输至第二WiFi模块（即输入至天线阵元中的WiFi MCU中），以使第二WiFi模块基于自身的地址，解析获得的相位设置信号，进而使得各阵元天线可以获取到各自的相位参数，天线阵元中的WiFi MCU复用为控制模块，并通过通用输出输出端口GPIO与移相器φ连接，用于根据第二WiFi模块的解析结果对移相器（例如，图中的φ1、φ2、φn等）进行相位偏执配置。
射频信号传输至移相器，以使天线（例如，图中的Ant1、Ant2、Antn等）按照配置的相位形成对应的波束。
由此，可以根据各个天线阵元中第二WiFi模块的地址，直接生成针对多个阵元模块的相位设置信号。
可选地，本申请实施例中，所述RFID读写器通过所述通信线路广播针对多个所述天线阵元的相位设置信号，以使多个所述天线阵元的所述第二WiFi模块获取到各自的所述相位设置信号。由此，通过一次或几次广播，即可使得多个天线阵元的第二WiFi模块获取到各自的相位设置信号，缩短了设置相位所需的时间。
示例地，本实施例中，RFID读写器中可以安装有应用软件APP，以及包括MAC层以及PHY层。
则，进行相位设置以及波束成形的步骤可以包括：
1、RFID读写器的MAC层可以通过串口对第一WiFi模块进行参数配置。例如，向第一WiFi模块中写入天线阵元中的各个第二WiFi模块的MAC的地址以分配IP。
2、RFID读写器的软件应用层PHY通过串口，利用第一WiFi模块中的WiFi协议栈，实现相位设置信号的广播，各个天线阵元的第二WiFi模块可以从广播中获取各自的相位设置信号，以确定各自的相位参数。
3、每个天线阵元的控制模块MCU可以根据确定的相位参数配置天线阵元的移相器，从而完成天线阵元中的相位偏移设置。
4、然后RFID读写器可以通过射频信号生成模块RF经由通过天线端口建立的通信线路发送正常的RFID读取指令至天线阵元，进行相位偏移配置后的天线阵元可以形成对应的波束，通过形成的波束读取环境中的RFID标签，即，相控阵天线可以定向发送束波以及接收外界的RFID标签的信息。
如果需要切换相控阵天线的波束的方向，则重复上述步骤即可。
当然，上述广播的方式仅为示例说明，在实际使用时，也可以通过第一WiFi模块对多个第二WiFi模块进行点对点配置，这也在本申请的保护范围内。
在本实施例的另一种实现方式中，如图4C所示，所述第一通信模块可以为射频信号生成模块RF，所述第二通信模块为射频芯片BAP Tag，则，所述RFID读写器通过所述射频信号生成模块根据各所述天线阵元中包括的所述射频芯片的标识，生成针对个所述天线阵元的相位设置信号。
由此，通过RFID读写器基于其自身的射频通信协议，生成针对各个天线阵元中射频芯片的数据写入信号，即可实现针对各个天线阵元的相位配置。
本实施例中，功分器仅传输射频信号即可，故选用常规的n路功分器（n-PowerDivider）；图中读写器中的DC Power可以用于对天线端口供电；图中的天线阵元中的Power用于为射频芯片BAP Tag供电；天线阵元中的EPC是指将符合EPC协议的数据写入信号传输至BAP Tag芯片，执行数据写入信号对应的写入指令，调整BAP Tag芯片的引脚电平。
本实施例中，射频芯片BAP Tag芯片可以直接复用为控制模块，即直接通过引脚电平驱动移相器，从而进行相位设置。同样的，BAP Tag芯片也可以通过通用输入输出端口GOIP与移相器连接。
可选地，本申请实施例中，所述RFID读写器通过所述通信线路每次发送针对一个所述天线阵元的相位设置信号，以通过多次发送使得多个所述天线阵元的所述射频芯片获取到各自的所述相位设置信号。
由于射频通信协议的限制，通常情况下，RFID读写器每次针对一个射频芯片进行写入，因此本实施例中，可以通过多个多次发送使得多个天线阵元的射频芯片获取到各自的相位设置信号。
示例地，本实施例中，进行相位设置以及波束成形的步骤可以包括：
1、RFID读写器通过射频信号生成模块RF对第一个天线阵元的BAP tag芯片发送写内存指令（即数据写入信号），使得BAP tag芯片引脚电平变化，从而驱动移相器完成相位设置；
2、对第二个至第n个天线阵元的BAP tag芯片依次重复第一步的操作，完成相位设置；
3、 RFID读写器可以通过天线端口建立的通信线路，发送正常的RFID读写操作对应的射频信号至相控阵天线，以实现波束成形和定向接收，以读取环境中的RFID标签。
如果需要切换相控阵天线的波束的方向，则重复上述步骤即可。
另外需要说明的是，上述实施例中以WiFi协议和射频通信协议为例，对本申请的方案进行示例性说明，本领域的技术人员应当理解，采用其他协议的方案也在本申请的保护范围内。
另外，不同协议的具体控制逻辑可以多样化设置，例如，上述采用WiFi协议的方案，可以通过广播配置，也可以通过点对点配置，本领域的技术人员应当理解，其他能够实现相位设置信号的传输的方案也在本申请的保护范围内。
需要指出，根据实施的需要，可将本发明实施例中描述的各个部件/步骤拆分为更多部件/步骤，也可将两个或多个部件/步骤或者部件/步骤的部分操作组合成新的部件/步骤，以实现本发明实施例的目的。
上述根据本发明实施例的方法可在硬件、固件中实现，或者被实现为可存储在记录介质（诸如CD ROM、RAM、软盘、硬盘或磁光盘）中的软件或计算机代码，或者被实现通过网络下载的原始存储在远程记录介质或非暂时机器可读介质中并将被存储在本地记录介质中的计算机代码，从而在此描述的方法可被存储在使用通用计算机、专用处理器或者可编程或专用硬件（诸如ASIC或FPGA）的记录介质上的这样的软件处理。可以理解，计算机、处理器、微处理器控制器或可编程硬件包括可存储或接收软件或计算机代码的存储组件（例如，RAM、ROM、闪存等），当所述软件或计算机代码被计算机、处理器或硬件访问且执行时，实现在此描述的定位方法。此外，当通用计算机访问用于实现在此示出的定位方法的代码时，代码的执行将通用计算机转换为用于执行在此示出的定位方法的专用计算机。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及方法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明实施例的范围。
以上实施方式仅用于说明本发明实施例，而并非对本发明实施例的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明实施例的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明实施例的范畴，本发明实施例的专利保护范围应由权利要求限定。
Claims (14)
1.一种相控阵系统，包括：RFID读写器和相控阵天线，所述RFID读写器包括天线端口和第一通信模块，所述相控阵天线包括第二通信模块和控制模块；
所述RFID读写器通过天线端口与所述相控阵天线建立通信线路，并且，在将预设的相位设置信号转换为符合所述第一通信模块对应的通信协议的相位设置信号后，经由所述通信线路发送至所述相控阵天线，其中，所述相位设置信号用于指示所述相控阵天线中各天线的相位；
所述相控阵天线在通过遵循所述通信协议的第二通信模块接收所述相位设置信号后，通过所述控制模块按照所述相位设置信号所指示的相位对所述相控阵天线中的各天线进行相位设置。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一通信模块为第一WiFi模块，所述第二通信模块为第二WiFi模块，转换后的所述相位设置信号为符合WiFi协议的相位设置信号；
对应的，所述第一WiFi模块与所述天线端口通过合路器连接，所述合路器用于将所述第一WiFi模块的WiFi信号与所述天线端口的射频信号合为一路，以便经由通过所述天线端口建立的所述通信线路发送所述第一WiFi模块生成的所述相位设置信号。
3.根据权利要求2所述的系统，其中，
所述第二WiFi模块用于接收所述相位设置信号并进行解析，将解析结果发送至所述控制模块；
所述控制模块用于根据所述解析结果，按照所述相位设置信号所指示的相位对所述相控阵天线中的各天线进行相位设置。
4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一通信模块为射频信号生成模块，所述第二通信模块为射频芯片，转换后的所述相位设置信号为符合射频通信协议的相位设置信号。
5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述相位设置信号包括用于向所述射频芯片写入数据的数据写入信号；
对应的，所述RFID读写器基于预设的电平-相位对应关系，根据待设置的所述相控阵天线中各天线的相位，确定待写入所述射频芯片的数据，并生成符合射频通信协议的所述数据写入信号；
所述相控阵天线通过所述射频芯片接收所述数据写入信号，并执行所述数据写入信号对应的写入指令，调整所述射频芯片的引脚电平，以按照所述引脚电平指示的相位，对所述相控阵天线中的各天线进行相位设置。
6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述相控阵天线包括功分器、多个天线阵元，各所述天线阵元中包括一所述第二通信模块以及一所述控制模块，所述多个天线阵元通过所述功分器与所述天线端口连接。
7.根据权利要求6所述的系统，其中，一个所述天线阵元集成为一个独立的电路板，所述电路板与所述功分器可拆卸连接，以通过拼装所述功分器与多个所述电路板形成所述相控阵天线。
8.根据权利要求6所述的系统，其中，若所述第一通信模块为第一WiFi模块，所述第二通信模块为第二WiFi模块，则，所述RFID读写器通过所述第一WiFi模块根据各所述天线阵元中的所述第二WiFi模块的地址，生成针对各个所述天线阵元的相位设置信号。
9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述RFID读写器通过所述通信线路广播针对多个所述天线阵元的相位设置信号，以使多个所述天线阵元的所述第二WiFi模块获取到各自的所述相位设置信号。
10.根据权利要求6所述的系统，其中，若所述第一通信模块为射频信号生成模块，所述第二通信模块为射频芯片，则，所述RFID读写器通过所述射频信号生成模块根据各所述天线阵元中包括的所述射频芯片的标识，生成针对个所述天线阵元的相位设置信号。
11.根据权利要求10所述的系统，其中，所述RFID读写器通过所述通信线路每次发送针对一个所述天线阵元的相位设置信号，以通过多次发送使得多个所述天线阵元的所述射频芯片获取到各自的所述相位设置信号。
12.根据权利要求1所述的系统，其中，所述相控阵系统还包括显示器，所述显示器用于显示以下至少之一：所述相位设置信号所指示的相位、所述第一通信模块的标识、所述第二通信模块的标识、所述第一通信模块对应的通信协议。
13.一种相位设置方法，用于相控阵系统的RFID读写器，所述RFID读写器包括天线端口和第一通信模块，所述相控阵系统还包括相控阵天线，所述RFID读写器通过天线端口与所述相控阵天线建立通信线路，所述相控阵天线包括第二通信模块和控制模块；
所述方法包括：
根据相位设置指令，生成符合所述第一通信模块对应的通信协议的相位设置信号，其中，所述相位设置信号用于指示所述相控阵天线中各天线的相位；
通过所述天线端口建立的通信线路，将所述相位设置信号发送至所述相控阵天线，以便所述相控阵天线通过遵循所述通信协议的第二通信模块接收所述相位设置信号，并通过所述控制模块按照所述相位设置信号所指示的相位对所述相控阵天线中的各天线进行相位设置。
14.一种相位设置方法，用于相控阵系统的相控阵天线，所述相控阵天线包括第二通信模块和控制模块，所述相控阵系统还包括RFID读写器，所述RFID读写器包括天线端口和第一通信模块，所述RFID读写器通过天线端口与所述相控阵天线建立通信线路；
所述方法包括：
通过所述第二通信模块，接收通过所述通信线路传输的、遵循所述第一通信模块对应的通信协议的相位设置信号，其中，所述相位设置信号用于指示所述相控阵天线中各天线的相位，所述第二通信模块为遵循所述通信协议的通信模块；
通过所述控制模块，按照接收的所述相位设置信号所指示的相位，对所述相控阵天线中的各天线进行相位设置。
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101573717A (zh) * | 2006-09-22 | 2009-11-04 | 皇家飞利浦电子股份有限公司 | Rfid设备的扩展功能 |
| CN103384031A (zh) * | 2012-05-03 | 2013-11-06 | 西门子公司 | Rfid读写器天线阵列结构和rfid读写器 |
| CN103927567A (zh) * | 2014-04-17 | 2014-07-16 | 德讯科技股份有限公司 | 一种实现低频多rfid标签定位的系统 |
| CN104156680A (zh) * | 2014-07-21 | 2014-11-19 | 天津工业大学 | 一种基于波束切换型智能天线的uhf rfid阅读器 |
| CN109462040A (zh) * | 2018-10-30 | 2019-03-12 | 深圳市航天华拓科技有限公司 | 应用于rfid系统的相控阵天线和rfid系统 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8493182B2 (en) * | 2009-10-16 | 2013-07-23 | Rf Controls, Llc | Phase ranging RFID location system |
| US9111156B2 (en) * | 2013-03-15 | 2015-08-18 | Mojix, Inc. | Systems and methods for compressive sensing ranging evaluation |
-
2020
- 2020-09-23 CN CN202011010685.XA patent/CN113420573B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101573717A (zh) * | 2006-09-22 | 2009-11-04 | 皇家飞利浦电子股份有限公司 | Rfid设备的扩展功能 |
| CN103384031A (zh) * | 2012-05-03 | 2013-11-06 | 西门子公司 | Rfid读写器天线阵列结构和rfid读写器 |
| CN103927567A (zh) * | 2014-04-17 | 2014-07-16 | 德讯科技股份有限公司 | 一种实现低频多rfid标签定位的系统 |
| CN104156680A (zh) * | 2014-07-21 | 2014-11-19 | 天津工业大学 | 一种基于波束切换型智能天线的uhf rfid阅读器 |
| CN109462040A (zh) * | 2018-10-30 | 2019-03-12 | 深圳市航天华拓科技有限公司 | 应用于rfid系统的相控阵天线和rfid系统 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 基于相控阵天线的RFID系统设计;吴龙;毛陆虹;胡焙剑;李建雄;雷波;;电子技术应用(第05期);全文 * |
| 适用于UHF RFID阅读器的相控阵天线设计;陈明省;中国优秀硕士学位论文全文数据库;全文 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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