CN202795415U - 基于移动通信网络的rfid读写器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开的是一种基于移动通信网络的RFID读写器，其构成包括天线模块、RFID无源标签、RFID射频模块、RFID控制模块和移动通信智能终端；天线模块通过定向耦合器连接RFID射频模块，RFID射频模块连接RFID控制模块，RFID控制模块通过通讯接口连接移动通信智能终端。本实用新型将移动通信智能终端与RFID读写器相结合，实现RFID与移动通信网络的无缝连接，使人们可以随时随地得到RFID标签信息及相关联的服务，扩展了移动通信网络和RFID的应用领域，具有巨大的市场空间。

Description

基于移动通信网络的RFID读写器

技术领域

本实用新型涉及一种RFID读写器，特别是一种基于移动通信网络的RFID读写器，属于射频识别技术领域。

背景技术

无线射频识别技术（Radio Frequency Idenfication，简称：RFID）是一种非接触式的自动识别技术，其基本原理是利用射频信号和空间耦合（电感或电磁耦合）或雷达反射的传输特性，实现对被识别物体的自动识别。RFID读写器通过天线与RFID电子标签进行无线通信，可以实现对标签识别码和内存数据的读出或写入操作。典型的RFID读写器包含有RFID射频模块（发送器和接收器）、控制单元以及阅读器天线。射频识别系统中，电子标签又称为射频标签、应答器、数据载体；读写器又称为读出装置、扫描器、通讯器、读取器（取决于电子标签是否可以无线改写数据）。电子标签与阅读器之间通过耦合元件实现射频信号的空间（无接触）耦合，在耦合通道内，根据时序关系，实现能量的传递、数据的交换。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种基于移动通信网络的RFID读写器，实现将移动通信终端与RFID读写器相结合，使人们可以随时随地得到RFID标签信息及相关联的服务。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案：一种基于移动通信网络的RFID读写器。该RFID读写器的构成包括天线模块、RFID无源标签、RFID射频模块、RFID控制模块和移动通信智能终端；天线模块通过定向耦合器连接RFID射频模块，RFID射频模块连接RFID控制模块，RFID控制模块通过通讯接口连接移动通信智能终端。

上述的基于移动通信网络的RFID读写器中，所述的RFID射频模块包含传送器和接收器，接收器通过频率合成器连接传送器；RFID控制模块包含编解码器和处理器，处理器连接编解码器；编解码器通过D/A连接传送器，并且编解码器通过A/D连接接收器；处理器通过通讯接口连接移动通信智能终端。

前述的基于移动通信网络的RFID读写器中，所述的移动通信智能终端包括手机处理器和TD-SCDMA模块，TD-SCDMA模块连接手机处理器，手机处理器通过通讯接口连接RFID控制模块的处理器。

前述的基于移动通信网络的RFID读写器中，所述的接收器为零中频接收器，频率合成器为△Σ分数分频锁相环频率合成器。

本实用新型的有益效果：与现有技术相比，本实用新型提供了一种将移动通信智能终端与RFID（无线射频识别技术）相结合的手段，通过将移动通信智能终端与RFID读写器的结合，可将RFID技术应用到移动通信领域，实现RFID与移动通信网络的无缝连接，使人们可以随时随地得到RFID标签信息及相关联的服务，扩展了移动通信网络和RFID的应用领域，具有巨大的市场空间。针对移动RFID的设计要求，为满足其便携、待机时间长、低成本、低功耗的要求，本实用新型的模块设计采用CMOS工艺的SOC系统。本实用新型的接收器采用具有相干解调法的零中频接收器，能够减少功耗，降低电路复杂度，降低接收误码率，而频率合成器采用改进的△Σ分数分频锁相环频率合成器，可以提高接收器的灵敏度。

附图说明

图1是本实用新型的系统结构图；

图2是本实用新型的正交零中频接收技术原理图；

图3是本实用新型的混频器原理图；

图4是本实用新型的频率合成器原理图；

图5是本实用新型的压控振荡器原理图。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的说明。

具体实施方式

实施例1。如图1所示，本实用新型的构成包括天线模块、RFID无源标签、RFID射频模块、RFID控制模块和移动通信智能终端；天线模块通过定向耦合器连接RFID射频模块，RFID射频模块连接RFID控制模块，RFID控制模块通过通讯接口连接移动通信智能终端。天线模块采用直接匹配天线的设计。由于空间限制,RFID射频模块与天线模块之间通过导线直接连接。天线模块采用铁氧体屏蔽和电磁屏蔽设计，铁氧体屏蔽用于减少金属对天线的影响，电磁屏蔽用于减少由天线线圈本身产生的磁场。RFID射频模块包含传送器和接收器，接收器通过频率合成器连接传送器；接收器采用具有相干解调法的零中频接收器，其原理图如图2所示。由于省去了中频环节，能够减少功耗，降低电路复杂度，天线接收进来的射频信号通过环形器直接进入下变频器，转换完成的基带信号通过LNA放大、低通滤波，输出两路I、Q基带信号交由基带进行数字信号处理。其中解调器采用正交解调法，方法如下：设读写器接收信号为S(t)，

I路经过与本振的混频后结果为：

$S_I\left(t\right)=S\left(t\right)\cos w_{0}t=\frac{A}{2}(1+\cos 2w_{0}t)+\frac{B}{2}g\left(t\right)[\cos (2w_{0}t+\mathrm{\θ})+\cos \mathrm{\θ}]$

经过LPF后将高频分量2ω₀滤除，经过隔直流将A/2直流分量滤除，剩余的部分为

Q路经过本振的混频后结果为：

$S_Q\left(t\right)=S\left(t\right)\sin w_{0}t=\frac{A}{2}\sin 2w_{0}t+\frac{B}{2}g\left(t\right)[\sin (2w_{0}t+\mathrm{\θ})-\sin \mathrm{\θ}]$

经过LPF后将高频分量2ω₀滤除，经过隔直流将A/2直流分量滤除，剩余的部分为

最后将I/Q两路信号平方相加结果为

使得最终解调的信息只与电子标签的数据信息有关。由于场效应晶体管的非线性，传统的吉尔伯特混频器线性度不能满足实际要求。本实用新型采用一种高线性度的CMOS无源开关混频器，其原理图如图3所示。FET开关具有良好的线性度，混频器具有较高的P1dB，混频器输出产生的直流偏移可以通过直流偏置电路消除。本实用新型采用的无源开关变频器同时具有较低的1/f噪声。本实用新型的频率合成器采用改进的△Σ分数分频锁相环频率合成器，其原理如图4所示，本实用新型结合分数锁相环频率合成器的思想，引入△Σ（DSM）到锁相环的反馈回路中，DSM的作用在于实现对反馈分频比的随机化，并使其分频以后得到时钟周期均值等于参考时钟周期，这样△Σ分数分频锁相环不但可以实现很小的信道带宽，同时还可以避免分数分频器所产生的杂散泛音。片外的10MHz晶振提供参考频率，LC-VCO输出信号的中心频率为1.8GHz，经过二分频电流后，产生正交本振信号供给上下混频器使用。分数分频器中，DSM调制器控制可编程脉冲计数器，产生供给PFD使用的反馈频率信号。DSM调制器位宽为16位，量化器的阶数为3。频率精度fx为：

满足最小信道间隔200KHz的系统要求。压控振荡器是锁相环工作频率最高的部分，其性能对锁相环有着极其重要的影响，为了达到较好的选频能力和带外信号抑制能力，采用电容电感谐振压控振荡器。其原理图如图5所示：电路采用PMOS/CMOS互补交叉耦合对，可以有效地改善VCO在1/f²区域的相位噪声性能，同时能够给后级电路提供一个更为方便接受的输出电压，在调谐电压中心值为V_CC/2时，VCO可以充分地利用可变电容的有效范围。本实用新型的RFID控制模块包含编解码器和处理器，处理器连接编解码器；编解码器通过D/A（数模转换器）连接传送器，并且编解码器通过A/D（模数转换器）连接接收器；处理器通过通讯接口连接移动通信智能终端。移动通信智能终端包括手机处理器和TD-SCDMA模块，TD-SCDMA模块连接手机处理器，手机处理器通过通讯接口连接RFID控制模块的处理器。本实用新型的主要技术指标如下：（1）移动通信终端(手机)能识读ISO18000-6B或ISO18000-6C的电子标签；（2）识读距离>10cm；（3）发射频谱符合中国UHF电子标签无线频谱规范，发射数据速率达到40kbps，接收灵敏度达到-60dbm，接收数据速率达到80kbps。

本实用新型的实施方式不限于上述实施例，在不脱离本实用新型宗旨的前提下做出的各种变化均属于本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种基于移动通信网络的RFID读写器，其特征在于：包括天线模块、RFID无源标签、RFID射频模块、RFID控制模块和移动通信智能终端；天线模块通过定向耦合器连接RFID射频模块，RFID射频模块连接RFID控制模块，RFID控制模块通过通讯接口连接移动通信智能终端。

2.根据权利要求1所述的基于移动通信网络的RFID读写器，其特征在于：所述的RFID射频模块包括传送器和接收器，接收器通过频率合成器连接传送器；RFID控制模块包含编解码器和处理器，处理器连接编解码器；编解码器通过D/A连接传送器，并且编解码器通过A/D连接接收器；处理器通过通讯接口连接移动通信智能终端。

3.根据权利要求1或2所述的基于移动通信网络的RFID读写器，其特征在于：所述的移动通信智能终端包括手机处理器和TD-SCDMA模块，TD-SCDMA模块连接手机处理器，手机处理器通过通讯接口连接RFID控制模块的处理器。

4.根据权利要求2所述的基于移动通信网络的RFID读写器，其特征在于：所述的接收器为零中频接收器，频率合成器为△Σ分数分频锁相环频率合成器。

Images