CN202093524U - 射频识别装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种射频识别装置，包括：用于接收被测标签反向散射的信号的识别天线；与所述识别天线相连、用于解调所述信号的解调器；与所述解调器相连、用于对解调出的基带信号按预设角度进行移相的移相器；与所述移相器相连、用于解码移相后的信号的解码器；与所述解码器相连、用于从解码后的信号中选择符合相应编码规则的信号的选择器。

Description

射频识别装置

技术领域

本实用新型涉及射频识别(RFID)领域，具体涉及一种射频识别装置。 

背景技术

在超高频无源射频识别系统中，标签与阅读器通讯时，阅读器需要一直发送载波提供标签供电，标签通过调制反向散射将信息发送给阅读器。阅读器接收标签信号，经过正交解调器解调成IQ两路基带信号，两路信号相位差90°，基带信号经过差分放大、滤波等处理后再通过ADC(模数转换器)，完成基带模拟信号到基带数字信号的转换，转换后的基带数字信号送入可编程逻辑器件或者中央处理机(CPU)中，可编程逻辑器件或者中央处理机(CPU)中对IQ两路分别进行解码，选择符合反向链路编码规则的通路输出。 

现有技术中处理多标签识别的过程如下：当多个标签同时处于阅读器的信号覆盖区域时，由于各标签所处的空间位置不同，与阅读器天线的距离也不同，这样不同标签返回给阅读器信号的强度和相位不同，强度和相位差导致了基带IQ信号幅度差别，当多个标签信号同时被阅读器收到时，如果在I路或Q路解调信号上，某一个标签信号的幅度明显大于其它标签信号的幅度，则即使存在标签碰撞的情况，相应的签信号也能被单独解调出来。 

但如果各个标签信号在解调出的IQ基带信号上表现的幅度相当，则阅读器无法识别有效的标签信号，需重新对被测的多个标签进行空间位置的调整，直到返回给阅读器的信号强度有较大的差值时为止。这样的处理方式不仅在多标签碰撞时解调出有用标签信号的成功率低，也降低了RFID系统多标签清点的效率。 

实用新型内容

本实用新型要解决的主要技术问题是，提供一种提高多标签识别效率和成功率的射频识别装置。 

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种射频识别装置，包括： 

用于接收被测标签反向散射的信号的识别天线； 

与所述识别天线相连、用于解调所述信号的解调器； 

与所述解调器相连、用于对解调出的基带信号按预设角度进行移相的移相器； 

与所述移相器相连、用于解码移相后的信号的解码器； 

与所述解码器相连、用于从解码后的信号中选择符合相应编码规则的信号的选择器。 

在本实用新型的一种实施例中，所述移相器包括预设的N个子移相器，所述解码器包括N个与所述子移相器一一对应的子解码器，所述解调器解调出的基带信号输入到所述各个子移相器进行移相，所述各子移相器之间移相的角度均不同，且两两之间的移相角度差为180°/N的整数倍。 

在本实用新型的一种实施例中，所述子移相器包括具有多个输入通道的加法器和与所述解调器解调出的各路基带信号一一对应的乘法器，所述各乘法器与所述加法器不同的输入通道连接。 

在本实用新型的一种实施例中，所述解调器为正交解调器，所述正交解调器解调出I、Q两路基带信号，所述子移相器包括两个分别与所述I、Q两路基带信号相对应的乘法器。 

在本实用新型的一种实施例中，所述移相器可以是模拟移相器，所述移相器也可以是数字移相器，数字移相器包括依次连接的模数转换器和数字移相器，所述模数转换器将所述解调器解调出的基带信号进行模数转换后 输入到所述数字移相器进行移相。 

在本实用新型的一种实施例中，所述解码器包括预设的M个子解码器，所述数字移相器输出M路与所述子解码器一一对应的移相后的信号，所述数字移相器输出的各路信号移相的角度均不同，且两两之间的移相角度差为180°/M的整数倍。 

在本实用新型的一种实施例中，所述解调器为正交解调器。 

本实用新型的有益效果： 

本新型中射频识别装置的移相器可将解调器解调出的基带信号按照预设的角度进行移相，且移相的角度可根据实际情况选择为不同的值，因此移相器可对输入的基带信号进行多个不同角度的移相从而得到多路不同相位的信号，然后经解码器对移相后的信号进行解码，并由选择器根据相应的编码规则(如反向链路编码规则)从解码后的信号中选择出一路符合编码规则的信号输出。由于经移相器移相后可得到多路不同相位的信号，增加了基带信号的解调通路，可有效提高多标签碰撞时解调出有用标签信号的成功率的同时，还可有效的提高RFID系统多标签清点的效率。 

附图说明

图1为本实用新型一种实施例的射频识别装置框图； 

图2为本实用新型一种实施例的子移相器框图； 

图3为本实用新型一种实施例的移相器框图； 

图4为本实用新型另一种实施例的各路信号在坐标系中的示意图； 

图5为本实用新型另一种实施例的波形仿真图。 

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本实用新型作进一步详细说明。 

实施例一： 

请参见图1-图3，本新型提供的射频识别装置可用于多标签碰撞时有用标签信号的识别，其包括依次连接的识别天线1、解调器2、移相器3、解码器4以及选择器5，其中解码器4和选择器5可通过可编程逻辑器或中央处理器实现。其中，识别天线1用于接收标签反向散射的信号，并将接收到的标签信号传递给解调器2，解调器2对接收到的信号进行解调后输入至移相器3按照预设的角度进行移相处理，并将移相处理后的信号经由解码器4解码后，由选择器5根据相应的编码规则选择出符合相应编码规则的一路信号。本例中的移相器3可对输入的基带信号进行多个不同角度的移相从而得到多路移相后的信号，理论上各路信号移相的角度可为0°到180°之间的任何一个值。本例中的移相器3的实现方式有多种，下面列举其中的两种为例对本实用新型做进一步的说明： 

方式一：本例中的移相器可包括多个子移相器，预设为N个子移相器，解调器2将解调出的信号输入到各子移相器进行移相。其中子移相器可由具有多个输入通道的加法器和与解调器解调出的各路信号相对应的乘法器组成。例如当解调器2为正交解调器，解调出相位差为90°的I、Q两路信号时，则子移相器如图2所示，包括两个与加法器33的两个输入通道相连接的乘法器31和32，其中乘法器31对应I路信号，乘法器32对应Q路信号，I、Q信号经乘法器31和32移相器后，通过加法器33合并成一路信号。 

本例中各个子移相器移相的移相的角度都不相同，且各个子移相器移相的角度差为θ＝180°/N的整数倍，其中N为子移相器的个数。请参见图1，可假设为子移相器0移相的角度为0°，则子移相器1移相的角度为θ，子移相器1移相的角度为2*θ，子移相器N-1移相的角度为(N-1)*θ；相应的解码器4包括N个分别与各子移相器相对应的子解码器，子移相器将移相后的信号输入到 相应的子解码器进行解码得到相应的N路解码后的信号，选择器5从解码后的N路信号中根据相应的编码规则选择出有用的一路信号。 

方式二：本例中的移相器也可通过数字电路实现，包括依次连接的模数转换器301和数字移相器302，模数转换器301与解调器2连接，数字移相器301与解码器4连接，其中解码器4包括预设的M个子解码器，经数字移相器301移相后的M路信号分别输入不通的子解码器进行解码。本例中数字移相器301输出的各路信号移相的角度均不同，且各路信号移相的角度差也可为θ＝180°/M的整数倍，选择器5从解码后的M路信号中根据相应的编码规则选择出有用的一路信号。 

实施例二： 

下面结合一个更为具体的例子对本新型做进一步说明。请参见图4-图5，假设射频识别系统中的射频场中有tag1和tag2两个标签发生碰撞，射频识别装的识别天线1收到的这两个标签反射叠加后的信号幅度为x(t)，相位为ωt+φ。在图4中，振幅x(t)和相位ωt+φ可表示为直角坐标上的一点，这一点所代表的向量在横轴和纵轴上的投影分为经过正交解调器同步解调后的IQ两路信号，其中I路信号为x(t)cos(ωt+φ)，Q路信号为x(t)sin(ωt+φ)，二者相位相差90°。 

假设tag1的振幅x₁(t)，相位ω₁t+φ₁，在I轴的分量I₁＝x₁(t)cos(ω₁t+φ₁)，在Q轴的分量Q₁＝x₁(t)sin(ω₁t+φ₁)；tag2的振幅为x₂(t)，相位ω₂t+φ₂，在I轴的分量I₂＝x₂(t)cos(ω₂t+φ₂)；在Q轴的分量Q₂＝x₂(t)sin(ω₂t+φ₂)。 

那么解调后的I路信号分别是tag1和tag2在横坐标上投影的叠加，I路信 号可以表示为： 

I＝I₁+I₂＝(x₁(t)cos(ω₁t+φ₁)+x₂(t)cos(ω₂t+φ₂))

同理，Q路可以表示为： 

Q＝Q₁+Q₂＝(x₁(t)sin(ω₁t+φ₁)+x₂(t)sin(ω₂t+φ₂)。 

解调后的I、Q信号分别输入到0至N-1子移相器进行移相，通过N个子移相器生成N路信号S₀S₁S₂....S_N-1，各路信号之间的相位差为θ，θ的取值满足θ＝180°/N的关系，移相后的信号表达为： 

$=I\×\cos \left(\mathrm{n\θ}\right)+Q\×\sin \left(\mathrm{n\θ}\right)$

其中n的取值为[0..(N-1)]， 

各个移相模块的内部的处理过程如图2所示： 

I路信号和系数cos(nθ)输入第一乘法器31，Q路信号和系数sin(nθ)输入第二乘法器32，分别得到相乘后的结果：I×cos(nθ)和Q×sin(nθ)。第一乘法器31与第二乘法器32的结果输入到加法器33，经过加法器33输出移相后的信号Sn＝I×cos(nθ)+Q×sin(nθ)。 

本例中设置N＝4，对I、Q信号进行4个相位的移相处理，移相后的信号分别是S₀、S₁、S₂、S₃，根据θ＝180°/N算出各路信号之间的相位差为45°，将θ＝45°带入移相公式Sn＝I×cos(nθ)+Q×sin(nθ)， 

则S₀、S₁、S₂、S₃四路移相后的信号分别为： 

S₀＝I×cos(0×45°)+Q×sin(0×45°)＝I 

S₂＝I×cos(2×45°)+Q×sin(2×45°)＝Q 

从图4可以看出，四路信号S₀、S₁、S₂、S₃是信号x(t)分别经过顺时针旋转0°、45°、90°、135°后对I坐标的投影。 

S₀、S₁、S₂、S₃四路信号分别输入给对应的子解码器进行解码，并由选择器5根据相应的编码规则从解码后的信号中选择出一路符合解码规则信号作为输出。图5是两个标签碰撞解调的仿真波形。本例中标签采用FM0编码，FM0(即Bi-Phase Space)编码的全称为双相间隔码编码，根据FM0编码的规则，无论传送的数据是0还是1，在数据的起始处都需要发生跳变。 

图5中第1路信号是标签tag1信号，第2路信号是标签tag2信号；标签碰撞可根据一定的幅度和相位将tag1和tag2的信号叠加在一起，阅读器在I路和Q路收到的信号分别是这两个标签在I路和Q路上的分量的叠加。 

其中第3路信号S₀是阅读器接收的I路信号，第5路S₂是阅读器接收的Q路信号，根据仿真的数据可以对比出，这两路信号分别在501和502处都不能满足FM0编码规则，而移相后的信号S₁满足FM0编码规则，根据信号S₁可解出标签tag1，同样，S₃路信号满足FM0编码规则，可以解出tag2。 

通过上述实例和仿真结果可以看出，本新型通过增加移相器对解调器解调出的信号进行多相位移相，从而可得到多路不同相位的信号供选择器根据相应的编码规则进行选择，在发生多标签碰撞且经解调器解调出的信号的幅度值相差不大时，也能可靠的选择出有用的标签信号，提高了标签信号识别的成功率和阅读器清点效率。 

以上内容是结合具体的实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领 域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。 

Claims (7)

1.一种射频识别装置，其特征在于，包括：

用于接收被测标签反向散射的信号的识别天线；

与所述识别天线相连、用于解调所述信号的解调器；

与所述解调器相连、用于对解调出的基带信号按预设角度进行移相的移相器；

与所述移相器相连、用于解码移相后的信号的解码器；

与所述解码器相连、用于从解码后的信号中选择符合相应编码规则的信号的选择器。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述移相器包括预设的N个子移相器，所述解码器包括N个与所述子移相器一一对应的子解码器，所述解调器解调出的基带信号输入到所述各个子移相器进行移相，所述各子移相器之间移相的角度均不同，且两两之间的移相角度差为180°/N的整数倍。

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述子移相器包括具有多个输入通道的加法器和与所述解调器解调出的各路基带信号一一对应的乘法器，所述各乘法器与所述加法器不同的输入通道连接。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述解调器为正交解调器，所述正交解调器解调出I、Q两路基带信号，所述子移相器包括两个分别与所述I、Q两路基带信号相对应的乘法器。

5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述移相器包括依次连接的模数转换器和数字移相器，所述模数转换器将所述解调器解调出的基带信号进行模数转换后输入到所述数字移相器进行移相。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述解码器包括预设的M个子解码器，所述数字移相器输出M路与所述子解码器一一对应的移相后的信号，所述数字移相器输出的各路信号移相的角度均不同，且两两之间的移相角度差为180°/M的整数倍。

7.如权利要求5或6任一项所述的装置，其特征在于，所述解调器为正交解调器。

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