CN202453905U

CN202453905U - 一种通信距离可调的超高频rfid阅读器

Info

Publication number: CN202453905U
Application number: CN201220067988XU
Authority: CN
Inventors: 施文灶; 王平; 黄晞
Original assignee: Fujian Normal University
Current assignee: Fujian Normal University
Priority date: 2012-02-28
Filing date: 2012-02-28
Publication date: 2012-09-26
Anticipated expiration: 2022-02-28

Abstract

本实用新型涉及一种通信距离可调的超高频RFID阅读器。阅读器由微处理器、配置接口、RFID收发子系统、射频前端子系统和天线组成，配置接口和RFID收发子系统分别与微处理器相连，天线和RFID收发子系统分别与射频前端子系统相连，同时配置接口通过USB总线与外置的PC机相连。本实用新型的有益效果是：使用低功耗超高频射频芯片，能兼容ISO18000-6A、6B、6C和EPCClass1-Gen2电子标签，读写器不提供直接对最终用户开放的物理接口，确保了安全性。可以通过PC对阅读器进行配置，设置使用功率以调整通信距离，并可增减天线数量调整通信角度，可用于道路车流量检测、停车场管理等多个领域。

Description

一种通信距离可调的超高频RFID阅读器

技术领域

本实用新型涉及一种RFID阅读器领域，具体说是一种通信距离可调的超高频RFID阅读器。

背景技术

RFID是一种无线系统，由阅读器和电子标签组成，同时辅以天线、外围网络、中间件、管理系统，从而形成完整的RFID应用系统。目前，RFID技术在工业自动化、物体跟踪、交通运输控制管理、防伪和军事用途方面有着广泛的应用，与条码、磁卡、IC卡等相比，具有数据存储量大、安全性高、读取距离远、使用寿命长等优点。电子标签按供电方式分为：有源(Active)标签和无源(Passive)标签；按工作频率分为：低频（LF）标签、高频（HF）标签、超高频（UHF）标签以及微波（uW）标签。阅读器根据电子标签的类型进行设计。目前研究较多的主要集中在低频阅读器，通信距离只有几厘米到十几厘米，如论文“多通道多模式的低频RFID阅读器设计”（单片机与嵌入式系统应用.2011年11卷7期）；其次，有很多的领域采用有源电子标签，加大了系统的通信距离，但需给电子标签提供外加电源，且电子标签体积较大，如申请号为201110349941.2的专利申请一种基于射频有源RFID技术的商品防伪溯源电子标签；另外，RFID系统一般都是专用的，不同领域的阅读器在兼容性上存在不足，主要是受通信距离是否可调、通信协议是否多样等因素的影响。

发明内容

本实用新型提供了一种通信距离可调的超高频RFID阅读器，目的是克服现有RFID阅读器技术存在的不足，具有体积小、功耗低、兼容性高、通信距离可调、应用范围广等优点。

为实现本实用新型的目标所采用的技术方案是：一种通信距离可调的超高频RFID阅读器由微处理器、配置接口、RFID收发子系统、射频前端子系统和天线组成，配置接口和RFID收发子系统分别与微处理器相连，同时配置接口通过USB总线使超高频RFID阅读器与外置的PC机相连；RFID收发子系统与射频前端子系统相连，射频前端子系统通过电阻R3与天线相连；射频前端子系统由定向耦合器、低噪声放大器、功率放大器、平衡-不平衡转换器1和平衡-不平衡转换器2组成，其中，低噪声放大器由低噪声放大芯片、耦合电容C1、C2和电感L组成，定向耦合器由定向耦合芯片和电阻R2组成，低噪声放大器通过电阻R1和耦合电容C3与平衡-不平衡转换器1相连，定向耦合器与功率放大器相连，功率放大器通过耦合电容C4与平衡-不平衡转换器2相连。

所述的微处理器采用嵌入式芯片LPC2114，RFID收发子系统采用无线射频芯片AS3992，定向耦合器采用芯片XC0900A-20，低噪声放大器采用芯片SGL-0363Z，功率放大器采用芯片PF01411，平衡-不平衡转换器1和平衡-不平衡转换器2均采用芯片ADTL2-18。

所述的嵌入式芯片LPC2114的引脚16、12、8、4、48、44、40、36、32、19和21分别对应连接无线射频芯片AS3992的引脚41、42、43、44、45、46、47、48、39、50和40；无线射频芯片AS3992的引脚7和9分别连接平衡-不平衡转换器1的引脚6和4；无线射频芯片AS3992的引脚32和33分别连接平衡-不平衡转换器2的引脚1和2；平衡-不平衡转换器1的引脚3接地，引脚2和5均为空引脚，引脚1接滤波电容C3的一端；平衡-不平衡转换器2的引脚6接地，引脚2和5均为空引脚，引脚4接滤波电容C4的一端；低噪声放大器SGL-0363Z的引脚2、3和5分别接地，引脚1接滤波电容C2的一端，引脚6接电源，引脚4接电阻R1的一端；电阻R1的另一端和滤波电容C3的另一端相连；电感分别连接滤波电容C2的另一端和地；滤波电容C1分别连接C2和定向耦合器XC0900A-20的引脚3；功率放大器PF01411的4个引脚G均接地，引脚2接电源, 引脚1接滤波电容C4的另一端，引脚3接电源, 引脚4接定向耦合器XC0900A-20的引脚1；定向耦合器XC0900A-20的引脚4接电阻R3的一端，引脚2接电阻R2的一端；电阻R3的另一端接天线；电阻R2的另一端接地。

所述的天线是定向天线阵列。

本实用新型的有益效果是：使用低功耗超高频射频芯片，能兼容ISO18000-6A、6B、6C和EPC Class1-Gen2电子标签，读写器不提供直接对最终用户开放的物理接口，确保了安全性。可以通过PC对阅读器进行配置，设置使用功率以调整通信距离，并可增减天线数量调整通信角度，可用于道路车流量检测、停车场管理等多个领域。

附图说明

图1是本实用新型的阅读器的结构框图；

图2是本实用新型的射频前端子系统的结构框图；

图3是本实用新型的阅读器的实施例电路图。

具体实施方式

下面结合附图详细描述本实用新型的具体实施方式。

图1中，101为微处理器；102为配置接口；103为RFID收发子系统；104为射频前端子系统；105为天线。配置接口（102）和RFID收发子系统（103）分别与微处理器（101）相连，天线（105）和RFID收发子系统（103）分别与射频前端子系统（104）相连。

图2中，201为定向耦合器；202为低噪声放大器；203为功率放大器；204为平衡-不平衡转换器1；205为平衡-不平衡转换器2。定向耦合器（201）和平衡-不平衡转换器1（204）分别与低噪声放大器（202）相连，定向耦合器（201）和平衡-不平衡转换器2（205）分别与功率放大器（203）相连。

图3中，U1为微处理器；U2为无线射频芯片；U3和U4分别为平衡-不平衡转换器1和平衡-不平衡转换器2；U5为低噪声放大器；U6为功率放大器；U7为定向耦合器；E为天线。

实施例1

本实施例微处理器U1采用LPC2114微处理器；无线射频芯片U2采用AS3992微处理器；平衡-不平衡转换器1 U3和平衡-不平衡转换器2 U4都采用ADTL2-18平衡-不平衡转换器；低噪声放大器U5采用SGL-0363Z低噪声放大器；功率放大器U6采用PF01411功率放大器；定向耦合器U7采用XC0900A-20定向耦合器；天线E采用定向天线阵列。

依照附图1、2和3所述的结构和器件，完成如下连接：

微处理器U1的引脚16、12、8、4、48、44、40、36、32、19和21分别连接无线射频芯片U2的引脚41、42、43、44、45、46、47、48、39、50和40；无线射频芯片U2的引脚7和9分别连接平衡不平衡转换器1 U3的引脚6和4；无线射频芯片U2的引脚32和33分别连接平衡不平衡转换器2 U4的引脚1和2；平衡不平衡转换器1 U3的引脚3接地，引脚2和5均为空引脚，引脚1接电容C3的一端；平衡不平衡转换器2 U4的引脚6接地，引脚2和5均为空引脚，引脚4接电容C4的一端；低噪声放大器U5的引脚2、3和5分别接地，引脚1接电容C2的一端，引脚6接电源VCC，引脚4接电阻R1的一端；电阻R1的另一端和电容C3的另一端相连；电感L分别连接电容C2的另一端和地；电容C1分别连接C2和定向耦合器U7的引脚3；功率放大器U6的4个引脚G均接地，引脚2接电源Vapc, 引脚1接电容C4的另一端，引脚3接电源VCC, 引脚4接定向耦合器U7的引脚1；定向耦合器U7的引脚4接电阻R3的一端，引脚2接电阻R2的一端；电阻R3的另一端接天线E；电阻R2的另一端接地；电源VCC和Vapc分别由外部直流电源和电源分压电路提供。

通过上述连接后，即可提供一种通信距离可调的超高频RFID阅读器。

实施例2

通信距离可调的超高频RFID阅读器应用于“基于无线传感器网络的停车场车位引导装置”中车流检测系统。

采用实施例所述的连接方式完成超高频RFID阅读器的装配，同时配置接口通过USB总线与外置的PC机相连。使用时，通过配置接口将阅读器的通信距离调节到10米，并将阅读器部署至各个路口，每辆机动车分配得到一个唯一车载RFID标签，即车载RFID标签1、车载RFID标签2、车载RFID标签3……；超高频RFID阅读器工作时，连续向外发送射频信号，读取并统计其有效读取范围内的所有车载RFID标签信息，如果判断出在其有效读取范围内存在多个车载RFID标签，则调用多标签防冲突算法，一一读取每个车载RFID标签。通过无线网络与终端用户交通管理部门进行通信，传送采集的车流信息。终端用户交通管理部门了解本区域各路段车流量以及拥堵情况数据后，制定疏通引流方案，及时作出调配警力，切换智能化红绿灯系统等等。

Claims

1.一种通信距离可调的超高频RFID阅读器，其特征在于：

阅读器由微处理器、配置接口、RFID收发子系统、射频前端子系统和天线组成，配置接口和RFID收发子系统分别与微处理器相连，RFID收发子系统与射频前端子系统相连，射频前端子系统通过电阻R3与天线相连，配置接口通过USB总线与PC进行连接；射频前端子系统由定向耦合器、低噪声放大器、功率放大器、平衡-不平衡转换器1和平衡-不平衡转换器2组成，其中，低噪声放大器由低噪声放大芯片、耦合电容C1、C2和电感L组成，定向耦合器由定向耦合芯片和电阻R2组成，低噪声放大器通过电阻R1和耦合电容C3与平衡-不平衡转换器1相连，定向耦合器与功率放大器相连，功率放大器通过耦合电容C4与平衡-不平衡转换器2相连。

2.根据权利要求1所述的一种通信距离可调的超高频RFID阅读器，其特征在于采用无线射频芯片AS3992，定向耦合器采用芯片XC0900A-20，低噪声放大器采用芯片SGL-0363Z，功率放大器采用芯片PF01411，平衡-不平衡转换器1和平衡-不平衡转换器2均采用芯片ADTL2-18。

3.根据权利要求1和2所述的一种通信距离可调的超高频RFID阅读器，其特征在于所述的嵌入式芯片LPC2114的引脚16、12、8、4、48、44、40、36、32、19和21分别对应连接无线射频芯片AS3992的引脚41、42、43、44、45、46、47、48、39、50和40；无线射频芯片AS3992的引脚7和9分别连接平衡-不平衡转换器1的引脚6和4；无线射频芯片AS3992的引脚32和33分别连接平衡-不平衡转换器2的引脚1和2；平衡-不平衡转换器1的引脚3接地，引脚2和5均为空引脚，引脚1接滤波电容C3的一端；平衡-不平衡转换器2的引脚6接地，引脚2和5均为空引脚，引脚4接滤波电容C4的一端；低噪声放大器SGL-0363Z的引脚2、3和5分别接地，引脚1接滤波电容C2的一端，引脚6接电源，引脚4接电阻R1的一端；电阻R1的另一端和滤波电容C3的另一端相连；电感分别连接滤波电容C2的另一端和地；滤波电容C1分别连接C2和定向耦合器XC0900A-20的引脚3；功率放大器PF01411的4个引脚G均接地，引脚2接电源, 引脚1接滤波电容C4的另一端，引脚3接电源, 引脚4接定向耦合器XC0900A-20的引脚1；定向耦合器XC0900A-20的引脚4接电阻R3的一端，引脚2接电阻R2的一端；电阻R3的另一端接天线；电阻R2的另一端接地。

4.根据权利要求1所述的一种通信距离可调的超高频RFID阅读器，其特征在于天线是定向天线阵列。