CN202795408U - 基于Impinjr1000芯片的超高频RFID读写器模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于Impinjr1000芯片的超高频RFID读写器模块，特别是一种小型化超高频RFID读写器模块,其由射频电路（2、3、4）、基带控制电路（1）和电源管理电路组成。本实用新型提供的基于Impinjr1000芯片的超高频RFID读写器模块，体积小巧，集成度高，可以方便的嵌入到RFID设备中去，为用户缩短各类RFID读写产品的开发周期和开发成本。射频电路部分选用了集成射频收发芯片，代替现有技术中的分立元件连接的电路结构，有效的减少了射频功率衰减和噪声，提高了读写器的稳定性和可靠性。电源管理电路同时采用开关电源稳压芯片和低压差线性稳压芯片，在保证功耗的情况下使得射频器件供电的纹波噪声最小。读写器模块带有四个全双工天线接口，使得基于该模块开发的读写器产品空间覆盖范围大，节约项目中读写器的使用量，降低项目成本。

Description

基于Impinjr1000芯片的超高频RFID读写器模块

技术领域

本实用新型涉及一种基于Impinjr1000芯片的超高频RFID读写器模块，特别是一种小型的，可以方便嵌入到RFID设备中的超高频读写器模块。

背景技术

无线射频标识RFID是一种非接触的自动识别技术，它利用射频信号和空间耦合来实现对物体的自动识别。RFID技术应用于不同的场合，如物流、仓储、交通运输、工业生产等场合，依据行业及具体应用的不同，对于RFID读写器的功能、外观形状、接口类型也有不同的要求。目前市面上大部分RFID读写器都是通用型设计，只能满足部分应用需求，对于很多特定的RFID项目需求都不能很好的满足。然而，由于RFID项目类型众多，对于RFID读写器的需求也是多种多样，不可能针对每个应用重新开发一款针对性的读写器产品。因此，如果能将RFID读写器的主要功能做成核心模块的形式，然后通过外围扩展可以形成各种形状、各种接口、各种配套功能的读写器产品，则能一方面很好的满足特定应用需求，一方面加快产品开发进度，同时节约开发成本。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种基于Impinjr1000芯片的超高频RFID读写器模块，要解决的技术问题是保证性能的情况下使得读写器模块小型化、低成本、高集成度。

本实用新型所述基于Impinjr1000芯片的超高频RFID读写器模块包括射频电路、基带控制电路、电源管理电路。基带控制电路通过串行接口和射频电路相连接，对射频电路的工作参数进行设置和管理；电源管理电路为射频电路和基带控制电路提供5.0V、3.3V、1.8V直流电源供电。

所述射频电路包栝:射频发射电路（2）、功率检测电路（3）和射频接收电路（4）。

所述的射频发射电路（2）包括:射频收发芯片，巴伦，外部功放，30db定向耦合器，10db定向耦合器，带通滤波器，微波开关，最后和天线相连接。

所述的射频接收电路（4）包括:巴伦，带通滤波和衰减网络。

所述的功率检测电路（3）包栝:反向功率检测，衰减网络。

所述的射频发射电路（2）的射频收发芯片，微波开关，天线输出端口和基带控制电路（1）相连，射频发射电路（2）的射频收发芯片和功率检测电路（3）的反向功率检测，衰减网络，射频接收电路（4）的巴伦相连，所述的射频发射电路（2）的30db定向耦合器和功率检测电路（3）的反向功率检测，衰减网络相连，射频发射电路（2）的10db定向耦合器和射频接收电路（4）的衰减网络相连。

所述基带控制电路（1），其MCU选用Atmel AT91SAM7S256的高性能32位精简指令ARM，连接的4个天线采用分时的工作方式，增加了读写器的有效空间覆盖范围；同时通过串行方式与射频电路（2、4）相连接,对外提供USB和UART接口。

所述电源管理电路（图3），其外部供电电源为9V，通过开关电源稳压芯片TPS54286转换为5.5V和3.8V，然后通过低压差线性稳压芯片LP38692-1.8、LP38692-3.3 、LP38692-5.0转换为模块内部所需的射频器件供电。其中MCU的3.3V供电电流较小，没有选用单独的电源稳压芯片。

    本实用新型基于Impinjr1000芯片的超高频RFID读写器模块是这样实现的：所述射频电路，完成基带信号的调制，以及对回波信号的解调处理，其选用集成射频收发芯片Impinjr1000为核心芯片，通过内部锁相环以24MHz为参考频率，生成UHF调制差分跳频信号，经巴伦平衡后通过外部功放进行放大，输送给30db定向耦合器，之后经过10db定向耦合器进行收发隔离，再通过带通滤波器后与微波开关相连接，最后再连接天线进行信号的发射：其中外部功放选用ASX520集成功率放大器，供电电压5V，电流600mA；30db定向耦合器选用RCP890A30，耦合度为10db，线性指标为15db，用于发射信号功率检测和外部本振输入；10db定向耦合器用于收发隔离，可以实现25db的隔离度。定向耦合器着重考虑端口的匹配与器件与地的良好连接，10db定向耦合器的隔离端在接收时经过滤波后再通过巴伦平衡转换进入射频芯片的接收端。R1000射频收发芯片其内部集成LNA、PA、VCO、PLL、Filter等微波器件及数模转换、状态寄存器。

所述基带控制电路，完成对电子标签命令的波形编码、回波信号的解码、差错控制、读写命令流程控制、算法实现，其MCU选用Atmel AT91SAM7S256的高性能32位精简指令ARM，连接的4个天线端口采用分时的工作方式，增加了读写器模块的有效空间覆盖范围；同时通过串行通讯方式与射频电路相连接,读写器模块对外提供USB和UART接口。

所述电源管理电路，完成对读写器模块4种电源类型进行供电，包括5V-RF、3.3V-RF、3.3V、1.8V-RF。主要供电均为RF供电，因此都采用LDO作为最终供电单元用来降低进入芯片的电源纹波。其中5V-RF涉及到外部功放供电，电流较大，设置单独的控制信号控制其断开，可以有效的降低功耗。

本实用新型基于Impinjr1000芯片的超高频RFID读写器模块的优点是将读写器的核心电路做成单独的模块，提供通用的USB和UART接口。在小型化设计情况下仍然具有较好的读写性能，体积小巧，集成度高，可以方便的嵌入到RFID设备中去，有效缩短各类读写器的开发周期和开发成本。射频电路选用了集成射频收发芯片，代替现有技术中的分立元件连接的电路结构，有效的减少了射频功率衰减和噪声，提高了读写器的稳定性和可靠性，节约了模块整体功耗。读写器模块带有四个全双工天线接口，可以开发多天线读写器产品，增加单台读写器的空间覆盖范围，节约项目中读写器的使用量，降低项目成本。

附图说明

图1是本实用新型基于Impinjr1000芯片的超高频RFID读写器模块的系统框图;

图2是本实用新型基于Impinjr1000芯片的超高频RFID读写器模块的结构原理图;

图3是本实用新型基于Impinjr1000芯片的超高频RFID读写器模块电源管理电路结构原理图;

图中，  1 基带控制电路   2 射频发射电路   3 功率检测电路

4 射频接收电路。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型所述的基于Impinjr1000芯片的超高频RFID读写器模块，包括射频电路（2、3、4）和基带控制电路（1）和电源管理电路（图3）。

所述射频电路包栝:射频发射电路（2）、功率检测电路（3）和射频接收电路（4）。

所述的射频发射电路（2）包括:射频收发芯片，巴伦，外部功放，30db定向耦合器，10db定向耦合器，带通滤波器，微波开关，最后和天线相连接。

所述的射频接收电路（4）包括:巴伦，带通滤波和衰减网络。

所述的功率检测电路（3）包栝:反向功率检测，衰减网络。

所述的射频发射电路（2）的射频收发芯片，微波开关，天线输出端口和基带控制电路（1）相连，射频发射电路（2）的射频收发芯片和功率检测电路（3）的反向功率检测，衰减网络，射频接收电路（4）的巴伦相连，所述的射频发射电路（2）的30db定向耦合器和功率检测电路（3）的反向功率检测，衰减网络相连，射频发射电路（2）的10db定向耦合器和射频接收电路（4）的衰减网络相连。

所述基带控制电路（1），其MCU选用Atmel AT91SAM7S256的高性能32位精简指令ARM，连接的4个天线采用分时的工作方式，增加了读写器的有效空间覆盖范围；同时通过串行方式与射频电路（2、3、4）相连接,对外提供USB和UART接口。

所述电源管理电路（图3），其外部供电电源为9V，通过开关电源稳压芯片TPS54286转换为5.5V和3.8V，然后通过低压差线性稳压芯片LP38692-1.8、LP38692-3.3 、LP38692-5.0转换为模块内部所需的射频器件供电。其中MCU的3.3V供电电流较小，没有选用单独的电源稳压芯片。

所述射频电路由射频发射电路（2）、功率检测电路（3）和射频接收电路（4）组成，射频收发芯片通过内部锁相环以24MHz的参考频率，生成UHF调制差分跳频信号，经巴伦平衡后通过外部功放进行放大，输送给30db定向耦合器，再通过10db定向耦合器与带通滤波器相连接，最后通过微波开关的控制再连接天线进行信号的发射；接收信号时，天线接收到电子标签信号后通过微波开关进入10db定向耦合器从耦合端进入射频接收电路（4），经过适当的衰减和带通滤波后进入巴伦进行平衡转换，最后进入射频收发芯片的接收端。其中外部功放选用ASX520集成功率放大器，供电电压5V，电流600mA；30db定向耦合器选用RCP890A30，用于耦合部分功率进行功率检测和提供外部本振输入；10db定向耦合器选用RCP890A10，线性度指标为15db，用于收发隔离时可以实现25db的隔离度；R1000射频收发芯片其内部集成LNA、PA、VCO、PLL、Filter等微波器件及数模转换、状态寄存器。

Claims (6)

1.一种基于Impinjr1000芯片的超高频RFID读写器模块, 其特征在于：其由射频电路、基带控制电路（1）和电源管理电路，基带控制电路通过串行接口和射频电路相连接，对射频电路的工作参数进行设置和管理；电源管理电路为射频电路和基带控制电路提供5.0V、3.3V、1.8V直流电源供电。

2.根据权利要求1所述的基于Impinjr1000芯片的超高频RFID读写器模块，其特征在于：所述射频电路包栝:射频发射电路（2）、功率检测电路（3）和射频接收电路（4）；所述的射频发射电路（2）的射频收芯片，微波开关，天线输出端口和基带控制电路（1）相连，射频发射电路（2）的射频收发芯片和功率检测电路（3）的反向功率检测，衰减网络，射频接收电路（4）的巴伦相连，所述的射频发射电路（2）的30db定向耦合器和功率检测电路（3）的反向功率检测，衰减网络相连，射频发射电路（2）的10db定向耦合器和射频接收电路（4）的衰减网络相连。

3.根据权利要求1所述的基于Impinjr1000芯片的超高频RFID读写器模块，其特征在于：所述基带控制电路（1），其MCU选用Atmel AT91SAM7S256的高性能32位精简指令ARM，连接的4个天线采用分时的工作方式，增加了读写器的有效空间覆盖范围；同时通过串行方式与射频电路（2、3、4）相连接,对外提供USB和UART接口。

4.根据权利要求1所述的基于Impinjr1000芯片的超高频RFID读写器模块，其特征在于：所述电源管理电路，其外部供电电源为9V，通过开关电源稳压芯片TPS54286转换为5.5V和3.8V，然后通过低压差线性稳压芯片LP38692-1.8、LP38692-3.3 、LP38692-5.0转换为模块内部所需的射频器件供电,其中MCU的3.3V供电电流较小，没有选用单独的电源稳压芯片。

5.根据权利要求2所述的基于Impinjr1000芯片的超高频RFID读写器模块，其特征在于：所述的射频接收电路（4）包括:巴伦，带通滤波和衰减网络。

6.根据权利要求2所述的基于Impinjr1000芯片的超高频RFID读写器模块，其特征在于：所述的功率检测电路（3）包栝:反向功率检测，衰减网络。

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