CN202720662U

CN202720662U - 用于手持设备的rfid读写器模块及其手持设备

Info

Publication number: CN202720662U
Application number: CN 201220374876
Authority: CN
Inventors: 陈东; 李俊杰; 黎磊
Original assignee: Invengo Information Technology Co Ltd
Current assignee: Invengo Information Technology Co Ltd
Priority date: 2012-07-31
Filing date: 2012-07-31
Publication date: 2013-02-06
Anticipated expiration: 2022-07-31

Abstract

本实用新型涉及一种用于手持设备的RFID读写器模块，包括用于接收或发送无线信号的天线、用于切换收发射频通道的收发转换单元、用于对信号解调或调制的调制解调单元以及用于对所述接收或发射信号进行基带处理的基带处理单元；所述天线、收发转换单元、调制解调单元和基带处理单元依次连接，所述基带处理单元还通过其总线端口与所述手持设备连接；所述天线包括设置在一板状或条状的陶瓷基板上的金属印制线或导体。实施本实用新型的用于手持设备的RFID读写器模块及其终端，具有以下有益效果：可以直接集成在手持设备中，连接使用较为方便。

Description

用于手持设备的RFID读写器模块及其手持设备

技术领域

本实用新型涉及射频识别（Radio Frequency Identification, RFID）领域，更具体地说，涉及一种用于手持设备的RFID读写器模块及其手持设备。

背景技术

RFID（射频识别）读写器模块的作用是向电子标签发射微波能量，激励电子标签工作，电子标签取得微波能量后反射信号，读写器通过对电子标签发射回来的回波信号进行解调、放大、解码和译码处理，实现电子标签内存储的数据的读取。在射频识别系统中，读写器的工作频段为910.1MHz、912.1MHz、914.1MHz，可以对满足变形FSK或FM0编码格式的电子标签中的内容进行远距离读写，并将所读写的电子标签的信息传送给射频识别终端。随着移动通讯技术的发展，手持设备的变得非常普及，其中一个极为典型的例子就是移动通讯终端，作为手持设备的一种的移动通讯终端的使用范围非常普及，几乎涉及所有领域；如果将射频识别读写器模块与手持设备结合在一起，可以较大地扩展RFID的使用场合。但是，在现有技术中，RFID读写器的印刷电路板PCB尺寸较大、功耗大、无法远距离读取电子标签，因此，不能直接将RFID读写器模块集成到手持设备或手持机中，其与手持设备或手持机的连接使用非常不便。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述不能直接将RFID读写器模块集成到手持设备或手持机中、与手持设备的连接使用不便的缺陷，提供一种可以直接集成在手持设备中、与手持设备的连接使用方便的用于手持设备或手持机的RFID读写器模块及其手持设备。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种用于手持设备的RFID读写器模块，包括用于接收或发送无线信号的天线、用于切换收发射频通道的收发转换单元、用于对信号解调或调制的调制解调单元以及用于对所述接收或发射信号进行基带处理的基带单元；所述天线、收发转换单元、调制解调单元和基带单元依次连接，所述基带单元还通过其总线端口与所述手持设备连接；所述天线包括设置在一板状或条状的陶瓷基板上的金属印制线或导体。

更进一步地，所述基带处理单元是微处理器，所述调制解调单元包括并行数据接口；所述调制解调单元通过其并行数据接口与所述微处理器的I/O接口连接；所述微处理器通过其串行总线与所述手持设备连接。

更进一步地，还包括用于为所述基带处理单元、调制解调单元和收发转换单元供电的电源单元；所述电源单元取得外部直流电压并将其进行电压转换后分别供给所述基带处理单元、调制解调单元和收发转换单元。

更进一步地，所述电源单元的电压输入端上串接有第一受控开关，所述第一受控开关在来自所述手持设备的控制下接通或断开所述电源单元的输入电压。

更进一步地，所述收发转换单元包括用于将接收到的射频信号通过其射频信号输出端传输到所述调制解调单元或将由其射频信号输入端收到的射频信号传输到所述天线发射的收发隔离模块；发射的射频信号由所述调制解调模块输出后依次通射频放大模块、滤波模块和所述收发隔离模块的信号输入端传输到所述天线。

更进一步地，还包括串接在所述电源模块为所述射频放大模块供电通道上的、在所述基带处理单元输出的控制信号控制下使所述供电通道断开或连通的第二受控开关。

更进一步地，所述调制解调单元为专用集成电路，所述调制解调单元的包括用于输出射频信号的射频输出端；所述射频输出端通过第一平衡转不平衡变换器与所述射频放大模块连接。

更进一步地，所述收发隔离模块包括低通滤波器、定向耦合器和第二平衡转不平衡变换器；所述发射射频信号通过所述低通滤波器传输到所述定向耦合器的射频输入端，并由所述定向耦合器将该信号耦合到其射频输出端通过所述天线发送；所述天线接收到的射频信号通过所述定向耦合器的射频输出端传输到所述第二平衡转不平衡变换器，将所述信号转换为平衡信号并传输到所述调制解调单元。

本实用新型还涉及一种手持设备，包括用于完成移动通讯的移动通讯模块和与所述移动通讯模块连接的RFID读写器模块，所述RFID读写器模块是上述用于手持设备的RFID读写器模块。

实施本实用新型的用于手持设备的RFID读写器模块及其手持设备，具有以下有益效果：由于将射频处理单元和基带单元分开，且基带单元通过总线端口与手持设备连接；同时，其天线采用陶瓷基板，介电常数较高，体积较小，使得整个RFID读写器模块体积较小且作用范围较大；因此可以直接集成在手持设备中，连接使用较为方便。

附图说明

图1是本实用新型用于手持设备的RFID读写器模块及其手持设备实施例中RFID读写器模块的结构示意图；

图2是所述实施例中收发转换单元的结构示意图；

图3是所述实施例中调制解调单元的电路原理图；

图4是所述实施例中基带单元的电原理图；

图5是所述实施例中射频功率放大器的电原理图；

图6是所述实施例中电源单元的电原理图；

图7是所述实施例中收发隔离模块的电原理图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型实施例作进一步说明。

如图1所示，在本实用新型用于手持设备的RFID读写器模块及其手持设备实施例中，该手持设备是移动通讯终端，即通常所讲的手机或移动电话，该用于手持设备的FRID模块包括天线11、收发转换单元12、调制解调单元13、基带处理单元14、电源单元15以及第一受控开关16；其中，天线11用于由其所在空间接收无线信号或将传输到其上的射频信号发送到所在的空间中；收发转换单元12用于在天线11接收或发送信号时切换收发射频通道，将天线11接收到的信号传输到调制解调单元13或由调制解调单元13将要发送的信号传输到天线11；调制解调单元13用于对接收到的信号解调或将要发送的信号调制到射频频段中适合天线11发射的频率上；基带处理单元14用于对接收或发射信号进行基带处理，对于接收到的信号而言，将其由FSK或FM0编码格式解码，而对于发射信号而言，就是将其编码为FSK或FM0编码格式；上述天线11、收发转换单元12、调制解调单元13和基带处理单元14依次连接，且基带处理单元14还通过其总线端口与手持设备连接，接收由移动终端传输来的信号（数据）或将接收到的数据传输到移动终端；在本实施例中，天线11是设置在一板状或条状的陶瓷基板上的金属印制线或导体，即陶瓷天线。采用陶瓷天线的好处是可以在其尺寸较小的情况下，使得该RFID读写器模块的作用范围较大，有利于模块的小型化。电源单元15用于为基带处理单元14、调制解调单元13和收发转换单元12供电，电源单元15取得外部直流电压并将其进行电压转换后分别供给基带处理单元14、调制解调单元13和收发转换单元12；在电源单元15的电压输入端上串接有第一受控开关16，第一受控开关16在来自手持设备的控制信号的控制下接通或断开，使得外部电压能够连接或断开到电源单元15的连接，进而使得电源单元15能够或不能够得到输入电压。

在本实施例中，基带处理单元14是微处理器，而调制解调单元13包括并行数据接口，该并行数据接口包括多条用于传输并行数据的数据线；调制解调单元14通过其并行数据接口与该微处理器的I/O接口连接；其连接的I/O端口的数量与上述数据线的数量相等，且一一对应连接；上述微处理器通过其串行总线与手持设备连接；由手持设备发送到RFID读写器模块的数据或由该RFID读写器模块发送到手持设备的数据都是通过这个串行总线传输的。

如图2所示，在本实施例中，收发转换单元12包括收发隔离模块21、滤波模块22和射频放大模块23；其中，收发隔离模块21的一端与天线11连接，其射频输出端直接连接到调制解调单元13；而调制解调单元13输出的射频信号通过射频放大模块23后被送入滤波模块22，再由滤波模块22输出到收发隔离模块21的射频输入端；也就是说，收发隔离模块21用于将接收到的射频信号通过其射频信号输出端传输到调制解调单元13或将由其射频信号输入端收到的射频信号传输到所述天线发射；发射的射频信号由调制解调模块13输出后依次通射频放大模块23、滤波模块22和收发隔离模块21的射频信号输入端传输到天线11。此外，在图2中，还包括串接在电源单元15为射频放大模块23供电的通道上的第二受控开关24，第二受控开关24在基带处理单元14输出的控制信号控制下使该供电通道断开或连通（也就是使得该射频放大模块23得电或断电）。

如图3所示，图3是在本实施例中调制解调单元13的电原理图，上述调制解调单元13为专用集成电路，调制解调单元13包括用于输出射频信号的射频输出端；该射频输出端通过第一平衡转不平衡变换器与射频放大模块23连接。调制解调单元13又分为发射电路和接收电路。射频收发芯片（U200）AS3992内置有压控振荡器和锁相环电路，U200外接晶体振荡器（X200）S5032-20MHz，构成载波合成电路。载波合成后的信号经U200芯片内部缓冲放大，通过U200芯片的20、21、27、28脚输出给平衡到第一不平衡转换器（W201）HHM1523的平衡端，即W20l的3、4引脚，W20l的输出即1引脚输出连接功率放模块（U5）SKY65111-348LF的第2引脚（请参见图5），U5的输出引脚9、10、11、12，连接到低通滤波器（W1）LFCN-1000+，W1的输出端接定向耦合器（W202）的输入1脚（请参见图7），W202输出端即2脚接天线11。接收时信号经定向耦合器W202、第二平衡转不平衡变换器（W200）HHMl523至U200内的接收通道，接收通道为平衡混频电路、滤波电路和数字整形电路，射频模块的工作频段为910.1MHz、912.1MHz、914.1MHz。也就是说，如图7所示，收发隔离模块包括低通滤波器、定向耦合器和第二平衡转不平衡变换器；发射射频信号通过低通滤波器传输到定向耦合器的射频输入端，并由定向耦合器将该信号耦合到天线并由天线发送；而天线接收到的射频信号通过定向耦合器的射频输出端传输到第二平衡转不平衡变换器，将接受到的信号进行不平衡/平衡变换并传输到调制解调单元13。

如图4所示，单片机MCU C805lF930-920，以及周边电路共同组成基带处理单元14，AS3992（请参见图3）的并行口输出/输入I/O（0～7）与单片机P1.0～P1.7口对应相连，搭建出射频部分与基带部分的通道。U200的7、9脚为射频信号输入引脚，经过U200内部解调，从U200的46、47脚输出变形FSK或FM0编码格式的标签数据，经过U2解码、译码后，通过串口送到手持设备。当手持设备向单片机发送数据时，手持设备数据发送端口经接插件CNl的6脚发送给接口电路U3 SN74LVlG08DBV的BB_TXD脚，经过U3驱动放大后从U3的4脚输出到单片机U2的27脚。当单片机向手持设备发送数据时，从单片机U2的28脚经接插件CNl的5脚，再到手持设备的数据接收端口。

如图6所示，电源单元15为单片机（U2）、射频收发芯片U200供电。其中，单片机的工作电压是3.3V，由稳压芯片Ul XC6209FP302MR稳压后输出，射频收发芯片的工作电压是5V，由升压芯片U4 XC9119Dl0AMR及外围电路升压后提供。

在本实施例中，天线11由高介电常数的陶瓷材料组成，天线模块体积不超过45mm×45mm×6mm；在本实施例中，RFID读写器模块的工作频段为910.1MHz、912.1MHz、914.1MHz，通过手持设备的操作平台，对超高频RFID读写器模块进行读写控制。由于本实施例中的超高频RFID读写模块采用射频收发电路、基带处理电路和天线模块一体化设置在一块印刷电路板PCB上，超高频RFID读写模块体积不超过55mm×50mm×8mm。

在本实施例中，该RFID读写器模块的工作过程为：接通电源，打开超高频RFID读写器模块使能后，各部分电路开始工作，超高频RFID读写器模块根据手持设备操作平台发送的指令进行相应动作，手持设备通过U3的BB_TXD端口和U3的UART_RX与MCU通讯，在手持设备的功能菜单控制下，在读写满足变形FSK或FM0编码格式的电子标签时，MCU启动RFID芯片U200的内部的载波合成电路、射频功率放大器，接收/发射电路，整个电路进入工作状态，编解码的数据在MCU和RFID芯片之间交互处理，同时MCU将数据通过U3上传到手持机的处理器，利用手持机的显示屏将电子标签的信息显示出来。

在本实施例中，还涉及一种手持设备，包括用于完成移动通讯的移动通讯模块和与所述移动通讯模块连接的RFID读写器模块，所述RFID读写器模块是上述用于手持设备的RFID读写器模块。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种用于手持设备的RFID读写器模块，其特征在于，包括用于接收或发送无线信号的天线、用于切换收发射频通道的收发转换单元、用于对信号解调或调制的调制解调单元以及用于对所述接收或发射信号进行基带处理的基带处理单元；所述天线、收发转换单元、调制解调单元和基带处理单元依次连接，所述基带处理单元还通过其总线端口与所述手持设备连接；所述天线包括设置在一板状或条状的陶瓷基板上的金属印制线或导体。

2.根据权利要求1所述的用于手持设备的RFID读写器模块，其特征在于，所述基带处理单元是微处理器，所述调制解调单元包括并行数据接口；所述调制解调单元通过其并行数据接口与所述微处理器的I/O接口连接；所述微处理器通过其串行总线与所述手持设备连接。

3.根据权利要求2所述的用于手持设备的RFID读写器模块，其特征在于，还包括用于为所述基带处理单元、调制解调单元和收发转换单元供电的电源单元；所述电源单元取得外部直流电压并将其进行电压转换后分别供给所述基带处理单元、调制解调单元和收发转换单元。

4.根据权利要求3所述的用于手持设备的RFID读写器模块，其特征在于，所述电源单元的电压输入端上串接有第一受控开关，所述第一受控开关在来自所述手持设备的控制下接通或断开所述电源单元的输入电压。

5.根据权利要求4所述的用于手持设备的RFID读写器模块，其特征在于，所述收发转换单元包括用于将接收到的射频信号通过其射频信号输出端传输到所述调制解调单元或将由其射频信号输入端收到的射频信号传输到所述天线发射的收发隔离模块；发射的射频信号由所述调制解调模块输出后依次通射频放大模块、滤波模块和所述收发隔离模块的信号输入端传输到所述天线。

6.根据权利要求5所述的用于手持设备的RFID读写器模块，其特征在于，还包括串接在所述电源模块为所述射频放大模块供电通道上的、在所述基带处理单元输出的控制信号控制下使所述供电通道断开或连通的第二受控开关。

7.根据权利要求6所述的用于手持设备的RFID读写器模块，其特征在于，所述调制解调单元为专用集成电路，所述调制解调单元的包括用于输出射频信号的射频输出端；所述射频输出端通过第一平衡转不平衡变换器与所述射频放大模块连接。

8.根据权利要求7所述的用于手持设备的RFID读写器模块，其特征在于，所述收发隔离模块包括低通滤波器、定向耦合器和第二平衡转不平衡变换器；所述发射射频信号通过所述低通滤波器传输到所述定向耦合器的射频输入端，并由所述定向耦合器将该信号耦合到其射频输出端通过所述天线发送；所述天线接收到的射频信号通过所述定向耦合器的射频输出端传输到所述第二平衡转不平衡变换器，将所述信号转换为平衡信号并传输到所述调制解调单元。

9.一种手持设备，包括用于完成移动通讯的移动通讯模块和与所述移动通讯模块连接的RFID读写器模块，其特征在于，所述RFID读写器模块是权利要求8中所述的用于手持设备的RFID读写器模块。