CN203084751U - 一种rfid移动通信终端 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种RFID移动通信终端，包括：基带芯片模块、RFID读写模块和射频模块，RFID读写模块包括高频13.56MHz射频单元和超高频915MHz射频单元，其中，基带芯片模块用于射频信息的处理，控制和协调RFID读写模块工作；射频模块为RFID读写模块提供对外接口；高频13.56MHz射频单元用于高频频段RFID协议电子标签的读写；超高频915MHz射频单元用于超高频频段RFID协议电子标签的读写。本实用新型的移动通信终端在现有功能的基础上，增加了支持多种频段下对多种协议RFID标签的读写功能，改善了现有的通信终端只能识别单一特定标签的缺点，具有低功耗和占用资源少的优点。
Description
技术领域
本实用新型属于射频识别领域，具体涉及一种多频段/协议的RFID移动通信终端。
背景技术
伴随着物联网的兴起，以及大规模集成电路、网络通信、信息安全技术的发展，射频识别技术（Radio Frequency Identification，RFID）在商业过程中的应用越来越广泛。RFID技术具有非接触式无线识别、可高速识别多个标签、无须人工干预、效率高速度快、操作快捷方便、环境适应性强优点，是物联网系统的核心技术。
RFID基本单元包括标签、读写器和天线。在当前的物联网应用中，高频段标签和超高频标签应用最为广泛。高频段射频标签的工作频率一般为3MHz～30MHz。典型工作频率为：13.56MHz，采用电感耦合方式工作，典型应用包括：电子车票、电子身份证、电子闭锁防盗（电子遥控门锁控制器）等。高频相关的国际标准有：ISO14443、ISO15693、ISO18000-3（13.56MHz）等。超高频标签，其典型工作频率为：902~928MHz。超高频RFID标签可分为无源标签与半有源标签两类。工作时，射频标签位于阅读器天线辐射场区场内，标签与阅读器之间的耦合方式为电磁耦合方式，阅读器天线辐射场为无源标签提供射频能量。相应的射频识别系统阅读距离一般大于1m，典型情况为4～6m，最大可达10m以上。超高频射频标签的典型应用包括：物流标签、RFID电子车牌、电子门票、门禁卡、小额支付存储卡、商品吊牌等，相关的国际标准有：ISO18000-6C和ISO18000-6B等。
目前，RFID读写装置主要向小型便携化和高速大容量无漏识别两个方向发展。具有RFID功能的移动通信终端小型便携且能快速识别标签，具有广阔的市场应用前景。然而现有的具有RFID读写功能的移动通信终端，只支持在某个特定工作频段下对特定协议标签的读写及在此基础上的扩展应用，局限性比较大，应用范围小，不利于便携化读写器推广应用以及物联网技术及产业发展。
实用新型内容
本实用新型的目的是为了解决现有的RFID读写功能的移动通信终端存在的上述问题，提出了一种RFID移动通信终端。
本实用新型的技术方案为：一种RFID移动通信终端，具体包括：基带芯片模块、RFID读写模块和射频模块，其特征在于，所述RFID读写模块包括高频13.56MHz射频单元和超高频915MHz射频单元，其中，所述的基带芯片模块用于射频信息的处理，控制和协调RFID读写模块工作；所述的射频模块为RFID读写模块提供对外接口；所述高频13.56MHz射频单元用于高频段协议标签的读写；所述超高频915MHz射频单元用于超高频段协议标签的读写。
进一步的，所述超高频频段RFID协议包括ISO18000-6C和EPC C1G2协议。
进一步的，所述高频频段RFID协议包括ISO/IEC14443A、ISO/IEC14443B、ISO/IEC15693、MIFARE1k/4k和Sony FeliCa协议。
本实用新型的有益效果：本实用新型的RFID移动通信终端在现有功能的基础上，增加了支持多种频段下对多种协议RFID标签的读写功能，具体支持915MHz和13.56MHz两个频率工作，改善了现有的移动通信终端只能对单一特定标签的缺点，并且在硬件上低功耗，占用资源少。
附图说明
图1为本实用新型实施例的RFID移动通信终端结构框图。
图2为本实用新型实施例的RFID读写模块与移动终端其它模块的连接结构框图。
图3为本实用新型实施例的915MHz超高频单元的射频收发电路结构框图。
图4为本实用新型实施例的13.56MHz超高频单元的射频收发电路结构框图。
图5为本实用新型实施例的RFID读写模块工作过程流程示意图。
图6为本实用新型实施例的RFID读写模块处于混合工作模式下的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施例对本实用新型作进一步的说明。
本实用新型实施例的RFID移动通信终端结构如图1所示，具体包括：基带芯片模块、RFID读写模块和射频模块，其特征在于，所述RFID读写模块包括高频13.56MHz射频单元和超高频915MHz射频单元，其中，所述的基带芯片模块用于射频信息的处理，控制和协调RFID读写模块工作；所述的射频模块为RFID读写模块提供对外接口；所述高频13.56MHz射频单元用于高频段协议标签的读写；所述超高频915MHz射频单元用于超高频段协议标签的读写。
这里还包括与超高频915MHz射频单元相连接的915MHz超高频天线，以及与高频13.56MHz射频单元相连接的13.56MHz的高频天线。这里的915MHz超高频天线具体为超高频单极子微型天线，13.56MHz的高频天线具体为高频传输线圈天线。
这里的超高频段协议包括ISO18000-6C和EPC C1G2协议；高频段协议包括ISO/IEC14443A、ISO/IEC14443B、ISO/IEC15693、MIFARE1k/4k和Sony FeliCa协议。
这里还包括用于给各个模块供电的电源管理模块，由于手机能源有限，电源管理模块应该尽量节能。电源管理模块给RFID读写模块进行供电时，两个读写模块工作输入电压要求为3.3V，电源管理模块输出5V电压经过低压差线性稳压器LDO转化为3.3V电压后给读写模块供电。
射频模块负责接收信号与发送信号，用于与基站通信。在某些手机射频模块还包括模数转换，除此以外射频模块还负责把发送信号的功率放大。在对RFID标签读写过程中，根据需求，可以利用射频模块接收的外部数据经过基带芯片处理后通过多频段/协议RFID读写模块写入RFID标签，或者把从RFID标签读到的标签通过射频模块发送出去。
基带芯片模块用于射频信息的处理，包括射频模块，移动通信终端外设如键盘、屏幕、喇叭等、RFID读写模块的数据处理。在对RFID标签读写过程中，基带芯片通过两根UART数据线TX、RX来控制RFID读写模块对标签的读写。如图2所示，基带芯片的TX端与高频模块、超高频模块的RX端相连，基带芯片的RX端与高频单元、超高频单元的TX相连。基带芯片的TX数据线用来发送数据，RX数据线接收数据。除此以外，基带芯片通过2个GPIO口来控制读写模块的使能、重启。基带芯片的GPIO1管脚与两个读写模块的VEN端相连，基带芯片的GPIO2管脚与两个读写模块的RESET相连，通过VEN管脚对读写模块的使能，RESET管脚对读写模块的重启。
高频13.56MHz射频单元与超高频915MHz射频单元共用了基带芯片的UART数据线以及两个GPIO口，两个射频单元工作切换是通过对两个模块的供电进行切换，供电的切换通过电源开关UPG2214TB来实现。电源开关UPG2214TB，可以选择对高频射频单元、超高频射频单元中的一个射频单元供电，以及两个射频单元供电的平稳切换。
基带芯片的GPIO3、GPIO4管脚分别与电源开关UPG2214TB的控制管脚Vconut1、Vconut2连接，对电源开关进行控制。当电源开关控制管脚真值表如表1所示，当Vconut1=0，Vconut2=1时，OUTPUT1输出3.3V，OUTPUT2输出为0；当Vconut1=1，Vconut2=0时，OUTPUT1输出0V，OUTPUT2输出为3.3V。
表1
| Vcount1 | Vcount2 | OUTPUT1 | OUTPUT2 |
| Low | High | ON | OFF |
| High | Low | OFF | ON |
如图3所示，超高频915MHz射频单元的射频电路包括平衡不平衡转换器、耦合器、功率放大器和低噪声功率放大器，因为超高频射频单元输出的发送信号为差分信号TXN、TXP，所以必须通过一个平衡-不平衡转换器合成一路信号TX。因为超高频射频单元读写距离比较远，考虑到长距离的功率衰减，因此在平衡-不平衡转换器后增加了功率放大器，发送信号TX经过功率放大器后功率增加10dBm，可以满足长距离读写所需功率要求。因为发送信号和接收信号可能是同时进行，为了避免两路信号间的相互干扰，在天线后端增加了耦合器，耦合器把信号分成两路，避免了发送信号与接收信号的干扰。发送信号经过耦合器后通过915MHz天线发出出去。因为接收到的信号RX非常微弱，在耦合器后面添加了一个低噪声放大器，以减少接收信号通过传输线的损耗，接收RX经过低噪放后通过超高频读写模块管脚RX’输入。
如图4所示，高频13.56MHz射频单元的射频电路包括EMC滤波器电路和天线匹配电路，其中，EMC滤波电路主要是减少电磁干扰和起到阻抗的作用，具体包括两个电感L01、L02与两个电容C01、C02；天线匹配电路是提供天线匹配阻抗，具体包括四个电容C11、C12、C21、C22，可以使辐射效率最高。接收信号是以差分信号RXN、RXP输入，CRXN、R2组成RXN输入信号的滤波电路，CRXP、R4组成RXP的输入信号的滤波电路，VMID为两路输入信号提供参考电压。
本实用新型实施例的RFID读写模块工作过程如图5所示。根据实施例的RFID移动终端支持多频段多协议的特点，RFID读写模块可处于超高频读写模式、高频读写模式、混合模式三种模式下工作。根据用户需求，用户可以任意选择三种模式中的一种工作，系统默认工作模式为混合模式。当用户只需对ISO18000-6C、EPC C1G2协议标签进行读写时，选择超高频读写模式，基带芯片GPIO3管脚输出低电压、GPIO4输出高电压，相应的电源开关UPG2214TB的Vconut1=0，Vconut2=1时，电源开关OUTPUT1输出3.3V，OUTPUT2输出0V，使超高频915MHz射频单元处于工作状态，对以上标签进行读取，高频13.56MHz射频单元不供电不工作；当用户只需对ISO/IEC14443A、ISO/IEC14443B、ISO/IEC15693；MIFARE1k/4k、Sony FeliCa协议的RFID标签读写时，选择高频读写模式，基带芯片GPIO3管脚输出高电压、GPIO4输出低电压，相应的电源开关UPG2214TB的Vconut1=1，Vconut2=0时，电源开关OUTPUT1输出0V，OUTPUT2输出3.3V，使高频13.56MHz射频单元处于工作状态，对以上标签进行读取，超高频模块不供电不工作；当用户无法确定所读写标签的协议以及所需选择的工作模式，或者需要同时读取两种频段的标签时，则不需要手动选择，使用默认混合模式工作，混合模式工作路程图如图6所示。
1.当需要对RFID标签进行读写时，对多频段/协议的RFID读写模块软件和硬件进行初始化，此时系统默认在混合模式状态下工作；
2.混合模式工作开始，首先置OUTPUT1输出为3.3V，OUTPUT2输出为0V，超高频读写模块开始进行标签检测，系统判断是否收到检测到标签的信号，若检测到超高频标签，则系统置电源开关UPG2214TB的输出固定为Vconut1=0，Vconut2=1，选择915MHz超高频读写模块对其读写；若否，置OUTPUT1输出0V，OUTPUT2输出为3.3V，高频读写模块开始进行标签检测，系统判断是否收到检测到标签信号，若检测到高频标签，则系统置电源开关UPG2214TB的输出固定为Vconut1=0，Vconut2=1，选择13.56MHz高频模块对其读写；若否，系统调用打印函数，在移动通信终端屏幕上显示“该RFID标签无法识别”。
3.在第二步结束后，系统判断是否收到退出信号，若收到退出信号，则退出至初始界面；若否，则回到第二步，开始第二轮对标签读写。
可以看出，本实用新型的移动通信终端，增加了支持多种频段下对多种协议RFID标签的读写功能。多频段/协议RFID读写模块支持915MHz和13.56MHz两个频率工作，其中超高频915MHz射频单元支持对ISO18000-6C；EPC C1G2的标签读写；高频13.56MHz射频单元支持对ISO/IEC14443A、ISO/IEC14443B、ISO/IEC15693、MIFARE1k/4k、SonyFeliCa的标签读写。改善了原RFID读写功能的移动通信终端只能对单一特定标签的缺点，并且在硬件上低功耗，占用资源少。为了降低功耗，通过一个电源选择开关来实现两个读写模块的工作上切换，当其中一个模块工作时另一个模块进入断电完全不工作状态，达到降低功耗目的；两个射频单元共用基带芯片的UART、GPIO数据线，节省基带芯片资源，使用高集成度的射频芯片加上合理布局，集成度高，占用体积小。针对多频段/协议读写模块支持多频段、协议特点，设计了超高频读写模式、高频读写模式、混合模式三种工作模式供用户选择，应用范围广泛；而且当处于混合工作模式时，移动终端可以根据所需读写的RFID标签选择正确的频段和协议进行读写。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本实用新型的原理，应被理解为本实用新型的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本实用新型公开的这些技术启示做出各种不脱离本实用新型实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本实用新型的保护范围内。
Claims (10)
1.一种RFID移动通信终端，具体包括：基带芯片模块、RFID读写模块和射频模块，其特征在于，所述RFID读写模块包括高频13.56MHz射频单元和超高频915MHz射频单元，其中，所述的基带芯片模块用于射频信息的处理，控制和协调RFID读写模块工作；所述的射频模块为RFID读写模块提供空中接口；所述高频13.56MHz射频单元用于高频频段RFID协议电子标签的读写；所述超高频915MHz射频单元用于超高频频段RFID协议电子标签的读写。
2.根据权利要求1所述的RFID移动通信终端，其特征在于，所述高频频段RFID协议包括ISO/IEC14443A、ISO/IEC14443B、ISO/IEC15693、MIFARE1k/4k和Sony FeliCa。
3.根据权利要求1所述的RFID移动通信终端，其特征在于，所述超高频频段RFID协议包括ISO18000-6C和EPC C1G2协议。
4.根据权利要求1所述的RFID移动通信终端，其特征在于，还包括与超高频915MHz射频单元相连接的超高频单极子微型天线，以及与高频13.56MHz射频单元相连接的高频传输线圈天线。
5.根据权利要求1所述的RFID移动通信终端，其特征在于，还包括用于给各个模块供电的电源管理模块。
6.根据权利要求1所述的RFID移动通信终端，其特征在于，基带芯片模块通过UART数据线来控制RFID读写模块。
7.根据权利要求1所述的RFID移动通信终端，其特征在于，所述超高频915MHz射频单元的射频电路包括平衡—不平衡转换器、耦合器、功率放大器和低噪声功率放大器。
8.根据权利要求1或7所述的RFID移动通信终端，其特征在于，所述的高频13.56MHz射频单元的射频电路包括EMC滤波器电路和天线匹配电路。
9.根据权利要求1所述的RFID移动通信终端，其特征在于，所述的RFID移动通信终端的工作模式有超高频读写模式、高频读写模式和混合模式。
10.根据权利要求1所述的RFID移动通信终端，其特征在于，还包括一个电源开关，用于对所述的高频13.56MHz射频单元和超高频915MHz射频单元的供电进行切换。
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Granted publication date: 20130724 Termination date: 20170130 |
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