CN209525655U - 一种具有自适应天线的rfid读卡设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种具有自适应天线的RFID读卡设备，由微处理器MCU模块、射频读写模块、滤波电路、自适应匹配模块、天线、低噪声放大模块、反射功率检测单元、A/D转换模块组成；工作时，微控制器MCU模块控制射频读写模块由天线对外发射电磁波信号，与此同时，低噪声放大模块和反射功率检测单元对发射的电磁波信号信息进行调理后传到A/D转换模块进行模数转换，微控制器MCU模块再通过读取A/D转换模块接收到的的数据信息计算出天线发射幅度以及反射信号的大小，控制自适应匹配模块匹配输出阻抗，获得最大的天线发射强度。解决了现有RFID读卡设备的天线在不同应用环境下天线阻抗不匹配、天线工作不在最佳状态的问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种非接触式射频识别装置，尤其属于一种具有自适应天线的RFID读卡设备。
背景技术
射频识别(RFID)的快速发展，其技术领域扩展到了人们工作与生活的各个领域，商业系统，物流系统，信息产业，交通系统。在应用现场，读卡设备常常会因为温度，湿度，工作位置，金属等影响而减少识别距离。天线匹配阻抗的易变性，导致一个固定的阻抗匹配网络难以满足不同的应用环境，从而恶化无线传输的性能，致使读卡设备发射功率过多损耗和对电子标签的识别能力下降。
因此，需要设计一种电路，实现根据天线所在环境自动进行阻抗匹配的功能，使得天线的发射功率最大化。
实用新型内容
本实用新型的目的是提高一种具有自适应天线的RFID读卡设备，用以解决现有RFID读卡设备的天线在不同应用环境下天线阻抗不匹配、天线工作不在最佳状态的问题。
为解决上述问题，本实用新型采用如下技术方案：
一种具有自适应天线的RFID读卡设备，由微处理器MCU模块、射频读写模块、滤波电路、自适应匹配模块、天线、低噪声放大模块、反射功率检测单元、A/D转换模块组成；
上述微处理器MCU模块用于接收A/D转换模块的数据信息以控制射频读写模块收发射频信息；
上述自适应匹配模块包括数个驱动开关(S)和不同电容值的电容(C)；
当具有自适应天线的RFID读卡设备工作时，微控制器MCU模块控制射频读写模块发射电磁波信号，射频读写模块发射的电磁波信号经过滤波电路、自适应匹配模块后，由天线对外发射，天线对外发射电磁波信号的同时，低噪声放大模块和反射功率检测单元对发射的电磁波信号信息进行信号调理后传到A/D转换模块进行模数转换，微控制器MCU模块再通过读取A/D转换模块接收到的的数据信息计算出天线发射幅度以及反射信号的大小，控制自适应匹配模块电容(C)矩阵的驱动开关(S)导通组合以匹配输出阻抗，获得最大的天线发射强度。
在一种具体实施方式中，自适应匹配模块的闭合开关(S)动作依据的计算公式为：
公式(1)中f0是读卡设备选定的通信信号的频率值，L是天线的电感值，C是自适应匹配模块多个电容组合后的整体电容值，天线作为能量辐射载体表现为电感信号，根据谐振原理，在给定的信号频率下，根据上式(1)计算出达到最优匹配结果所需的电容值，进而闭合相应的开关(S)。
在一种具体实施方式中，射频读写模块用于对外发射电磁波与接收外部发来的电磁波信号，对外发射电磁波信号时将数据信息调制到电磁波信号中，接收外部发来的电磁波信号时，解调出电磁波信号里的数据信息传输给微控制器MCU模块。
在一种具体实施方式中，滤波电路用于过滤电磁波信号，容许通过读写设备选定的通信信号所在频率的电磁波信号，衰减其余频率的电磁波信号。
在一种具体实施方式中，低噪声放大模块用于对天线的电磁波信号进行放大，获得电磁波信号的电压瞬时值。
在一种具体实施方式中，反射功率检测单元用于对天线的电磁波信号进行变换，获得电磁波信号的功率瞬时值。
在一种具体实施方式中，A/D转换模块用于收集低噪声放大模块和反射功率检测单元的信息，将收集到的信息发送给微控制器MCU模块。
附图说明
图1是根据本实用新型的RFID读卡设备的整体工作原理框图；
图2是根据本实用新型RFID读卡设备的自适应匹配模块的原理框图。
具体实施方式
参见图1，一种具有自适应天线的RFID读卡设备，由微处理器MCU模块、射频读写模块、滤波电路、自适应匹配模块、天线、低噪声放大模块、反射功率检测单元、A/D转换模块组成；
上述微处理器MCU模块用于接收A/D转换模块的数据信息以控制射频读写模块收发射频信息；
参见图2，上述自适应匹配模块包括数个驱动开关(S)和不同电容值的电容(C)；
当具有自适应天线的RFID读卡设备工作时，微控制器MCU模块控制射频读写模块发射电磁波信号，射频读写模块发射的电磁波信号经过滤波电路、自适应匹配模块后，由天线对外发射，天线对外发射电磁波信号的同时，低噪声放大模块和反射功率检测单元对发射的电磁波信号信息进行信号调理后传到A/D转换模块进行模数转换，微控制器MCU模块再通过读取A/D转换模块接收到的数据信息计算出天线发射幅度以及反射信号的大小，控制自适应匹配模块电容(C)矩阵的驱动开关(S)导通组合以匹配输出阻抗，获得最大的天线发射强度。
上述自适应匹配模块的闭合开关(S)动作依据的计算公式为：
上式(1)中f0是读卡设备选定的通信信号的频率值，L是天线的电感值，C是自适应匹配模块多个电容组合后的整体电容值，天线作为能量辐射载体表现为电感信号，根据谐振原理，在给定的信号频率下，根据上式(1)计算出达到最优匹配结果所需的电容值，进而闭合相应的开关(S)。
上述射频读写模块用于对外发射电磁波与接收外部发来的电磁波信号，对外发射电磁波信号时将数据信息调制到电磁波信号中，接收外部发来的电磁波信号时，解调出电磁波信号里的数据信息传输给微控制器MCU模块。
上述滤波电路用于过滤电磁波信号，容许通过读写设备选定的通信信号所在频率的电磁波信号，衰减其余频率的电磁波信号。
上述低噪声放大模块用于对天线的电磁波信号进行放大，获得电磁波信号的电压瞬时值。
上述反射功率检测单元用于对天线的电磁波信号进行变换，获得电磁波信号的功率瞬时值。
上述A/D转换模块用于收集低噪声放大模块和反射功率检测单元的信息，将收集到的信息发送给微控制器MCU模块。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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)
1.一种具有自适应天线的RFID读卡设备，其特征在于：由微处理器MCU模块、射频读写模块、滤波电路、自适应匹配模块、天线、低噪声放大模块、反射功率检测单元、A/D转换模块组成；
所述微处理器MCU模块用于接收A/D转换模块的数据信息以控制射频读写模块收发射频信息；
所述自适应匹配模块包括数个驱动开关(S)和不同电容值的电容(C)；
当所述读卡设备工作时，微控制器MCU模块控制射频读写模块发射电磁波信号，射频读写模块发射的电磁波信号经过滤波电路、自适应匹配模块后，由天线对外发射，天线对外发射电磁波信号的同时，低噪声放大模块和反射功率检测单元对发射的电磁波信号信息进行信号调理后传到A/D转换模块进行模数转换，微控制器MCU模块再通过读取A/D转换模块接收到的数据信息计算出天线发射幅度以及反射信号的大小，控制自适应匹配模块电容(C)矩阵的驱动开关(S)导通组合以匹配输出阻抗，获得最大的天线发射强度。
2.根据权利要求1所述的一种具有自适应天线的RFID读卡设备，其特征在于：所述射频读写模块用于对外发射电磁波与接收外部发来的电磁波信号，对外发射电磁波信号时将数据信息调制到电磁波信号中，接收外部发来的电磁波信号时，解调出电磁波信号里的数据信息传输给微控制器MCU模块。
3.根据权利要求1所述的一种具有自适应天线的RFID读卡设备，其特征在于：所述滤波电路用于过滤电磁波信号，容许通过读写设备选定的通信信号所在频率的电磁波信号，衰减其余频率的电磁波信号。
4.根据权利要求1所述的一种具有自适应天线的RFID读卡设备，其特征在于：所述低噪声放大模块用于对天线的电磁波信号进行放大，获得电磁波信号的电压瞬时值。
5.根据权利要求1所述的一种具有自适应天线的RFID读卡设备，其特征在于：所述反射功率检测单元用于对天线的电磁波信号进行变换，获得电磁波信号的功率瞬时值。
6.根据权利要求1所述的一种具有自适应天线的RFID读卡设备，其特征在于：所述A/D转换模块用于收集低噪声放大模块和反射功率检测单元的信息，将收集到的信息发送给微控制器MCU模块。
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|---|---|---|---|---|
| CN111738027A (zh) * | 2020-05-13 | 2020-10-02 | 武汉思创电子有限公司 | 一种降低rfid电磁辐射的电路结构及其方法 |
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| CN115965037A (zh) * | 2023-03-16 | 2023-04-14 | 深圳市明泰智能技术有限公司 | 一种自适应环境变化的rf标签读写系统及数据处理方法 |
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