CN205091763U - 一种rfid读写器与天线匹配的优化装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提出了一种RFID读写器与天线匹配的优化装置，包括RFID读写器和内置的射频功率检测单元，射频功率检测单元包括发射单元、功率放大器、定向耦合器、天线、驻波比检测单元和接收单元，发射单元将射频信号发送到功率放大器，功率放大器放大后将放大信号发送到定向耦合器，并通过天线发射出去，天线将反射信号发送到定向耦合器，定向耦合器将反射信号和电子标签传过来的有用信号进行耦合得到耦合信号，并将其中经过衰减的信号发送到驻波比检测单元转换成对应的输出电压信号，将另一部分无衰减信号发送到接收单元。实施本实用新型的RFID读写器与天线匹配的优化装置，具有以下有益效果：能对RFID读写器与天线进行智能匹配。
Description
技术领域
本实用新型涉及射频领域，特别涉及一种RFID读写器与天线匹配的优化装置。
背景技术
RFID读写器在天线驻波比较高时，尤其在未接天线负载时，如果满功率发射，因其阻抗存在很大的电抗分量，发射机末级器件可能需要承受较大的瞬间过电压，造成读写器损坏。UHFRFID读写器与天线匹配不好时，会严重影响读写效果。电压驻波比(VSWR)用来衡量部件之间的匹配是否良好。VSWR的理想值是1，在UHFRFID应用中，对VSWR要求比蜂窝通信更低，通常设定VSWR极限值设为1.5。图1是电压驻波比与频率曲线图，如图1所示，VSWR是频率的函数。传统技术中并不能对RFID读写器与天线进行智能匹配。
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对RFID读写器与天线进行智能匹配的缺陷，提供一种能对RFID读写器与天线进行智能匹配的RFID读写器与天线匹配的优化装置。
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RFID读写器与天线匹配的优化装置，包括RFID读写器和内置在所述RFID读写器内部的射频功率检测单元，所述射频功率检测单元包括发射单元、功率放大器、定向耦合器、天线、驻波比检测单元和接收单元，所述发射单元将基带信号调制到射频上，并将射频信号发送到所述功率放大器，所述功率放大器对所述射频信号进行放大得到放大信号，并将其发送到所述定向耦合器，所述定向耦合器将其发送到所述天线，并通过所述天线发射出去，所述天线将所述放大信号的反射信号发送到所述定向耦合器，所述定向耦合器将所述反射信号和电子标签传过来的有用信号进行耦合得到耦合信号，并将所述耦合信号中经过衰减的信号发送到所述驻波比检测单元转换成对应的输出电压信号，同时将所述耦合信号中另一部分无衰减的信号发送到所述接收单元解调成所述基带信号。
在本实用新型所述的RFID读写器与天线匹配的优化装置中，所述驻波比检测单元包括对数检波放大器、模数转换器和控制单元，所述定向耦合器将所述耦合信号中经过衰减的信号发送到所述对数检波放大器，所述对数检波放大器将其转换为所述输出电压信号，并将所述输出电压信号发送到所述模数转换器，所述模数转换器将所述输出电压信号转换为数字信号，并将所述数字信号发送到所述控制单元进行优化匹配。
在本实用新型所述的RFID读写器与天线匹配的优化装置中，所述驻波比检测单元还包括衰减器，所述衰减器分别与所述定向耦合器和对数检波放大器连接、用于对所述耦合信号中经过衰减的信号进行衰减。
在本实用新型所述的RFID读写器与天线匹配的优化装置中，所述控制单元包括ARM芯片。
在本实用新型所述的RFID读写器与天线匹配的优化装置中，所述射频功率检测单元还包括电阻和电容，所述电阻的一端与所述驻波比检测单元的输出端连接，所述电阻的另一端与所述电容的一端连接并接入所述输出电压信号，所述电容的另一端接地。
在本实用新型所述的RFID读写器与天线匹配的优化装置中，所述衰减器为-10dBm的衰减器。
实施本实用新型的RFID读写器与天线匹配的优化装置，具有以下有益效果：由于使用射频功率检测单元，射频功率检测单元包括发射单元、功率放大器、定向耦合器、天线、驻波比检测单元和接收单元，发射单元将射频信号发送到功率放大器，经放大后通过天线发射出去，天线将反射信号发送到定向耦合器，定向耦合器将反射信号和电子标签传过来的有用信号进行耦合，并将耦合信号中经过衰减的信号发送到驻波比检测单元转换成对应的输出电压信号，通过这个输出电压信号就能测量出RFID读写器接收到的功率，即可检测电压驻波比，根据电压驻波比就能对RFID读写器与天线进行智能匹配，所以其能对RFID读写器与天线进行智能匹配。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为背景技术中电压驻波比与频率曲线示意图；
图2本实用新型RFID读写器与天线匹配的优化装置一个实施例中的结构示意图；
图3为所述实施例中驻波比检测单元的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
在本实用新型RFID读写器与天线匹配的优化装置实施例中，其RFID读写器与天线匹配的优化装置的结构示意图如图1所示。图1中，发射单元1、功率放大器2、定向耦合器3、天线4、驻波比检测单元5和接收单元6组成射频功率检测单元，该RFID读写器与天线匹配的优化装置包括RFID读写器(图中哦为示出)和射频功率检测单元，其中，射频功率检测单元内置在RFID读写器内部，也就是在RFID读写器中插入射频功率检测单元。具体的，发射单元1将基带信号调制到射频上，并将调制后的射频信号发送到功率放大器2，功率放大器2对射频信号进行放大得到放大信号，然后将该放大信号发送到定向耦合器3，定向耦合器3将该放大信号发送到天线4，并通过天线4发射出去，由于功率放大器2与天线4不可能完全匹配，将有一部分信息反射回来，天线4将放大信号的反射信号发送到定向耦合器3，定向耦合器3将反射信号和电子标签传过来的有用信号进行耦合得到耦合信号，并将耦合信号中一部分经过衰减的信号发送到驻波比检测单元5，由驻波比检测单元5将其转换成对应的输出电压信号Vout，定向耦合器3同时将耦合信号中另一部分无衰减的信号发送到接收单元6解调成基带信号。工作时，由于RFID读写器发射的标定后的基准功率，只要测量出RFID读写器接收到的功率，即可检测电压驻波比。本实施例通过上述输出电压信号Vout就能测量出RFID读写器接收到的功率，即可检测电压驻波比，根据电压驻波比就能对RFID读写器与天线进行智能匹配，所以其能对RFID读写器与天线4进行智能匹配。值得一提的是，本实施例中的RFID读写器为UHFRFID读写器。
本实施例中，射频功率检测单元还包括电阻R和电容C，电阻R的一端与驻波比检测单元5的输出端连接，电阻R的另一端与电容C的一端连接并接入上述输出电压信号Vout，电容C的另一端接地。
图2为本实施例中驻波比检测单元的结构示意图。图2中，该驻波比检测单元5包括对数检波放大器51、模数转换器52和控制单元53，定向耦合器3将耦合信号中经过衰减的信号发送到对数检波放大器51，对数检波放大器51将其转换为输出电压信号Vout，并将输出电压信号Vout发送到模数转换器52，模数转换器52将输出电压信号转换为(即射频输入数字信号)，并将数字信号发送到控制单元53进行优化匹配。
本实施例采用对数检波放大器51去测量RFID读写器的输入射频信号(即耦合信号中经过衰减的信号)，从而达到测量电压驻波比的目的。对数检波放大器51的输出与射频输入呈dB线性关系，可以以输出电压信号Vout检测电压驻波比。通过模数转换器52的转换，得到了与电压驻波比相关的数字值。通过控制单元53可形象地显示电压驻波比；可自动优化驻波比，以提高RFID读写器的阅读性能，同时可实现负载保护功能等。
本实施例中，对数检波放大器51的频率全覆盖了ISO18000-6C频段内的射频信号功率，提供8ns的响应速度，适用于突发射频脉冲检测，其输出电压信号Vout与输入射频信号(单位dBm)呈线性关系，通过检测出电压信号Vout就测量了射频输入功率的大小。对数检波放大器51较优的线性段在输入信号的-10dBm～-60dBm。
本实施例中，控制单元53根据输入的数字信号进行无负载保护和优化匹配负载，当进行无负载保护时，本实施例标定了电压驻波比为1.5情况下的数字特征值，那么，当实际输入的数字信号低于该数字特征值时，就被界定为电压驻波比不合格。值得一提的是，在设定标定校准时，需要测量出对数检波放大器51的输入与输出之间线性的斜率值，该斜率值需要存储在RFID读写器中，以便于后续参与运算和显示。本实施例可避免因馈线头松动或脱落、馈线头进水、天线障碍、馈线受伤以及干扰等因素造成电压驻波比不正常时造成的影响。当优化匹配负载时，为提高抗干扰能力，RFID读写器通常都是以载频为中心，在带宽范围内以跳频方式工作的。跳频工作时，将每一跳频点的电压驻波比值测量并记录下来，就可以把整个频段每一跳频点的电压驻波比以柱图+数字形式在后台显示出来。跳频间隔，中国制式为250KHz，北美制式为500KHz。可以进行人工或自动让RFID读写器去调整载频，以电压驻波比最好的频点为新的中心载频点，从而优化了RFID读写器与天线4的匹配。值得一提的是，本实施例中，控制单元53包括ARM芯片。
根据RFID读写器的实际工作情况，本实施例中，驻波比检测单元还包括衰减器54，衰减器54分别与定向耦合器3和对数检波放大器51连接、用于对耦合信号中经过衰减的信号进行衰减。本实施例中，衰减器54为-10dBm的衰减器。
总之，在本实施例中，使用了对数检波放大器51作为反射的接收功率检测电路，持续检测负载的匹配情况，实现了负载优化以及无负载保护功能。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种RFID读写器与天线匹配的优化装置，其特征在于，包括RFID读写器和内置在所述RFID读写器内部的射频功率检测单元，所述射频功率检测单元包括发射单元、功率放大器、定向耦合器、天线、驻波比检测单元和接收单元，所述发射单元将基带信号调制到射频上，并将射频信号发送到所述功率放大器，所述功率放大器对所述射频信号进行放大得到放大信号，并将其发送到所述定向耦合器，所述定向耦合器将其发送到所述天线，并通过所述天线发射出去，所述天线将所述放大信号的反射信号发送到所述定向耦合器，所述定向耦合器将所述反射信号和电子标签传过来的有用信号进行耦合得到耦合信号，并将所述耦合信号中经过衰减的信号发送到所述驻波比检测单元转换成对应的输出电压信号，同时将所述耦合信号中另一部分无衰减的信号发送到所述接收单元解调成所述基带信号。
2.根据权利要求1所述的RFID读写器与天线匹配的优化装置，其特征在于，所述驻波比检测单元包括对数检波放大器、模数转换器和控制单元，所述定向耦合器将所述耦合信号中经过衰减的信号发送到所述对数检波放大器，所述对数检波放大器将其转换为所述输出电压信号，并将所述输出电压信号发送到所述模数转换器，所述模数转换器将所述输出电压信号转换为数字信号，并将所述数字信号发送到所述控制单元进行优化匹配。
3.根据权利要求2所述的RFID读写器与天线匹配的优化装置，其特征在于，所述驻波比检测单元还包括衰减器，所述衰减器分别与所述定向耦合器和对数检波放大器连接、用于对所述耦合信号中经过衰减的信号进行衰减。
4.根据权利要求2或3所述的RFID读写器与天线匹配的优化装置，其特征在于，所述控制单元包括ARM芯片。
5.根据权利要求1所述的RFID读写器与天线匹配的优化装置，其特征在于，所述射频功率检测单元还包括电阻和电容，所述电阻的一端与所述驻波比检测单元的输出端连接，所述电阻的另一端与所述电容的一端连接并接入所述输出电压信号，所述电容的另一端接地。
6.根据权利要求3所述的RFID读写器与天线匹配的优化装置，其特征在于，所述衰减器为-10dBm的衰减器。
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