CN202472702U - 超高频rfid读写器射频前端系统 - Google Patents
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Abstract
一种超高频RFID读写器射频前端系统，包括功率放大单元、低噪声放大单元、自干扰消除单元。自干扰消除单元包括第一定向耦合器、移相衰减单元、环形器、第二定向耦合器、相位幅度检测单元、控制单元、第三定向耦合器、合路器。读写器模块发射端口经功率放大单元放大后，通过第一定向耦合器后分为两路信号，一路由第一定向耦合器输出端经环形器连天线输出，该信号作为读写器的发射信号；另一路由第一定向耦合器的耦合端经移相衰减单元、第三定向耦合器进入合路器，该信号经过自动调整后与载波泄露及背景反射混合形成的自干扰信号幅度相等、相位相反，最终该信号在合路器中与自干扰信号形成幅度对消，达到抑制自干扰信号的目的，保证了低噪声放大单元工作在线性区。
Description
技术领域
本实用新型涉及射频识别技术领域，尤其涉及一种能提高超高频RFID读写器作用距离的射频前端电路。
背景技术
RFID是无线射频识别技术(Radio Frequency Identification)的简称，是一种通过电磁感应或电磁传播方式，对目标进行非接触识别跟踪和双向数据通信的新型自动识别技术。RFID系统主要包括读写器和标签两部分，当带有RFID标签的被识别物体进入读写器工作区域时，其标签天线产生感应电流，从而RFID标签获得能量被激活并向读写器发送出自身编码等信息，读写器收到来自标签的载波信号，对接收的信号进行解调和解码后送至后台处理。
在实际应用中，由于标签天线的尺寸普遍较小，而背景反射干扰功率却很强。另一方面在接收电路工作的同时，发射通道必须保证足够的发射功率来保证辐射区内标签正常的能量供应，这将导致相当严重的载波泄露问题，堵塞接收通道，使得接收信噪比恶化，进而降低了读写器的有效读写距离。
现有的提高收发隔离度的方法一般在公共端使用环形器或耦合器，但环形器的隔离度往往无法保证发射通道的载波泄露，而且背景反射信号无法抑制；采用耦合器虽然能在一定程度上抑制载波泄露和背景反射干扰信号，但其接收端引入的耦合度却在一定程度上增加了接收通道噪声系数，进而影响了接收灵敏度。
实用新型内容
本实用新型的目的在于为提高超高频RFID读写器的作用距离，提供了一种高性能射频前端系统。
一种超高频RFID读写器射频前端系统，包括功率放大单元、低噪声放大单元、自干扰消除单元；所述自干扰消除单元包括：第一定向耦合器、移相衰减单元、环形器、第二定向耦合器、相位幅度检测单元、控制单元、第三定向耦合器和合路器；
功率放大单元把来自读写器模块发射端口的信号放大后，通过第一定向耦合器后分为两路信号：
第一路信号依次经环形器和天线输出，该信号作为读写器的发射信号；天线接收的反射信号经环行器传给第二定向耦合器，第二定向耦合器输出的两路信号，一路传给相位幅度检测单元，另一路传给合路器；
第二路信号经移相衰减单元传给第三定向耦合器；第三定向耦合器输出的信号一路传给相位幅度检测单元器，另一路传给合路器；
所述相位幅度检测单元输出信号给控制单元，控制单元输出控制信号给移相衰减单元；
所述合路器的输出信号传给低噪声放大单元。
所述移相衰减单元相位调整大于180°、衰减范围大于20dB。
所述第二定向耦合器与合路器之间通过微带线连接，所述第三定向耦合器与合路器之间通过微带线连接，这两个微带线长度相等。
所述第三定向耦合器和第二定向耦合器为同一功能参数的耦合器。
与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
可实时消除干扰，在读写器实际应用中，背景反射干扰是实时无规律变化的，反映到具体电路里就是自干扰信号的幅度和相位也一直无规律变化；本实用新型中相位幅度检测单元为双通道检测单元，可实时比较两路信号的幅度和相位，并将幅度差和相位差提供给控制单元，由控制单元控制移相衰减单元改变自干扰消除参考电路的幅度和相位。从而达到实施消除自干扰的目的。
收发隔离度高，单纯采用环形器的收发隔离度可达25dB，采用耦合器的收发隔离度可达40dB，本实用新型静态测试收发隔离度可达75dB，动态测试收发隔离度可达60dB。
附图说明
图1是本前端系统的原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本实用新型进一步说明如下：
如图1所示，一种超高频RFID读写器射频前端系统，包括功率放大单元、低噪声放大单元、自干扰消除单元；所述自干扰消除单元包括：第一定向耦合器、移相衰减单元、环形器、第二定向耦合器、相位幅度检测单元、控制单元、第三定向耦合器和合路器；功率放大单元把来自读写器模块发射端口的信号放大后，通过第一定向耦合器后分为两路信号：第一路信号依次经环形器和天线输出，该信号作为读写器的发射信号；天线接收的反射信号经环行器传给第二定向耦合器，第二定向耦合器输出的两路信号，一路传给相位幅度检测单元，另一路传给合路器；第二路信号经移相衰减单元传给第三定向耦合器；第三定向耦合器输出的信号一路传给相位幅度检测单元器，另一路传给合路；所述相位幅度检测单元输出信号给控制单元，控制单元输出控制信号给移相衰减单元；所述合路器的输出信号传给低噪声放大单元。所述移相衰减单元相位调整大于180°、衰减范围大于20dB。
所述第二定向耦合器与合路器之间通过微带线连接，所述第三定向耦合器与合路器之间通过微带线连接，这两个微带线长度相等。所述第三定向耦合器和第二定向耦合器为同一功能参数的耦合器。
相位幅度检测单元提供给控制单元的为两路电压u1和u2，分别表示两路输入信号的相位差和幅度差。常规的自干扰消除电路通常采用PID环路控制，本实用新型中则采用了直接采样幅度差和相位差信息，并控制移相衰减单元以实现所需的自干扰消除参考支路的幅度和相位。两条支路，从第三定向耦合器、第二定向耦合器开始至合路器之间的电路均完全一致，也就是说这部分电路的衰减和移相值均相等。因此控制单元的主要功能就是采样相位差和幅度差信息，并根据特定的软件算法控制移相衰减单元。
如图1所示，本实用新型应用至实际电路中需采用独立电磁屏蔽措施，因功率放大单元与移相衰减单元为热能消耗单元，因此需独立散热，防止热量堆积影响整体性能。
Claims (4)
1.一种超高频RFID读写器射频前端系统，包括功率放大单元、低噪声放大单元、自干扰消除单元；所述自干扰消除单元包括：第一定向耦合器、移相衰减单元、环形器、第二定向耦合器、相位幅度检测单元、控制单元、第三定向耦合器和合路器；
功率放大单元把来自读写器模块发射端口的信号放大后，通过第一定向耦合器后分为两路信号：
第一路信号依次经环形器和天线输出，该信号作为读写器的发射信号；天线接收的反射信号经环行器传给第二定向耦合器，第二定向耦合器输出的两路信号，一路传给相位幅度检测单元，另一路传给合路器；
第二路信号经移相衰减单元传给第三定向耦合器；第三定向耦合器输出的信号一路传给相位幅度检测单元器，另一路传给合路器；
所述相位幅度检测单元输出信号给控制单元，控制单元输出控制信号给移相衰减单元；
所述合路器的输出信号传给低噪声放大单元。
2.根据权利要求1所述超高频RFID读写器射频前端系统，其特征是所述移相衰减单元相位调整大于180°、衰减范围大于20dB。
3.根据权利要求1所述超高频RFID读写器射频前端系统，其特征是所述第二定向耦合器与合路器之间通过微带线连接，所述第三定向耦合器与合路器之间通过微带线连接，这两个微带线长度相等。
4.根据权利要求1所述超高频RFID读写器射频前端系统，其特征是所述第三定向耦合器和第二定向耦合器为同一功能参数的耦合器。
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