CN214707694U - 一种射频识别读写器电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种射频识别读写器电路，包含有安装于线路板上的读写器电路，所述读写器的硬件包括射频收发芯片、巴伦电路、功率放大电路、衰减器、低通滤波器、耦合器、收发天线、微控制器模块、RS232接口和USB接口，微控制器模块和射频收发芯片相连，所述射频收发芯片通过巴伦电路与功率放大器的输入端相连，所述功率放大器的输出端经低通滤波器后连接至耦合器并且与天线接口连接，所述耦合端的一端连接有衰减器，所述衰减器的一端通过巴伦典论与射频收发芯片接收端连接。该射频识别读写器通过优化电路的设计以及相关组件、电路和模块的合理选型，使得整个射频识别读写器的工作稳定，能够准确地进行信息读取，应用范围广，实用性强。

Description

一种射频识别读写器电路

技术领域

本实用新型涉及一种射频识别读写器电路，属于UHF RFID读写器技术领域。

背景技术

RFID读写器（Radio Frequency Identification的缩写）又称为“RFID阅读器”，即无线射频识别，通过射频识别信号自动识别目标对象并获取相关数据，无须人工干预，可识别高速运动物体并可同时识别多个RFID标签，操作快捷方便。RFID读写器有固定式的和手持式的，手持RFID读写器包含有低频，高频，超高频，有源等。

传统的自动识别技术，尤其以条形码技术为典型代表，无论在商业领域还是在物流、金融等领域，得到了广泛的应用，成为一种重要的信息采集手段。其符号表示方法已从一维条码发展到二维条码，但条码技术存在一些技术缺陷，如安全性低、信息无法更改、信息读取速度慢、通信与抗干扰能力差等。此外，条码识别技术在多目标识别及读写器硬件系统结构示意图高速目标识别方面完全无用武之地，使得条码技术的应用存在很大的限制，已经不能满足当前的应用需求。根据上述出现的问题，射频读写器应运而生。射频读写器以其读写速率快、识别距离远、数据传输速率高、抗电磁干扰能力强、使用寿命长等优势，在生产管理等方面得到了广泛应用。

射频识别技术是一种非接触的自动识别技术，该技术通过空间耦合来实现信息的传递，并且通过传递的信息来达到信息识别的目的。高速传递且距离远是射频识别系统的优点，因此，该技术非常适用于运输、交通以及物流等领域。

在应用实例中，产品上要附有标签，射频识别读写器从这个标签上读取信息。当读写器处于正常工作状态时，读写器发射天线产生的电磁场被耦合到标签上，标签利用这种耦合能量来驱动电路，然后，将处理后的信息再次以电磁场的形式耦合到读写器的接收天线，从而被读写器接收处理。

因此目前的UHF RFID读写器电路其射频识别读写器具有以下不足：其射频识别读写器工作不够稳定，无法全面准确地进行信息读取，实用性不足。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题克服现有的缺陷，提供一种射频识别读写器电路，可以有效解决背景技术中的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了如下的技术方案：

一种射频识别读写器电路，包含有安装于线路板上的读写器电路，所述读写器的硬件包括射频收发芯片、巴伦电路、功率放大电路、衰减器、低通滤波器、耦合器、收发天线、微控制器模块、RS232接口和USB接口，微控制器模块和射频收发芯片相连，所述射频收发芯片通过巴伦电路与功率放大器的输入端相连，所述功率放大器的输出端经低通滤波器后连接至耦合器并且与天线接口连接，所述耦合端的一端连接有衰减器，所述衰减器的一端通过巴伦典论与射频收发芯片接收端连接，所述RS232接口和USB接口分别与微控制器模块连接。

进一步而言，所述微控制器模块微控制器最小系统主要由C8051F340芯片、3.3 V电源电路、复位电路、调试电路组成。

进一步而言，所述C8051F有一个可编程内部高频振荡器、一个可编程内部低频振荡器和一个外部振荡器驱动电路。

进一步而言，所述C8051F340芯片含有64 KB的片内Flash存储器和4 352 B片内RAM，具有片内上电复位、VDD监视器、电压调整器、看门狗定时器和时钟振荡器。

进一步而言，所述射频收发芯片采用AS3992作为核心芯片，所述射频收发芯片在其发射端主要集成了压控振荡器、混频器、锁相环、调制器和功率放大电路，芯片还支持协议处理的数字部分，所述射频收发芯片在其接收端主要集成了混频器、低噪声放大器、中频放大器和解调电路。

进一步而言，所述巴伦电路采用0900BL18B100巴伦天线信号调节器，其频率范围为800 MHz~1 000 MHz，工作温度范围为-40℃~85℃。

本实用新型的技术效果和优点：

该射频识别读写器通过优化电路的设计以及相关组件、电路和模块的合理选型，使得整个射频识别读写器的工作稳定，能够准确地进行信息读取，应用范围广，实用性强。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。

图1是本实用新型的三维结构示意图；

图2是本实用新型中读写器电路的电路框图；

图3是本实用新型中微控制器模块的电路图。

图中：

微控制器模块：微控制器模块最小系统采用C8051F340芯片，C8051F系列是美国得克萨斯州的Cygnal公司设计和制造的混合信号片上系统单片机，C8051F有一个可编程内部高频振荡器、一个可编程内部低频振荡器和一个外部振荡器驱动电路。系统时钟可以由外部振荡器电路或任何一个内部振荡器提供。

射频收发芯片：AS3992是超高频的RFID读取芯片，它的接收灵敏度达到-86 dB，有着可编程的多读写器模式，在915 MHz频段工作，可以同时支持ISO/IEC 18000-6B和ISO/IEC 18000-6C通信协议。

耦合器：采用RCP890A05电桥耦合器，收发天线通过与耦合器的连接可以做到一根天线既可以发送信息又可以接收信息。

低通滤波器：采用型号为LFCN-1000+的滤波器，该滤波器是具有出色功率处理能力的小型滤波器，工作温度稳定，能够过滤1 000 MHz以上的高频信号。

衰减器：为提高信号的功率和增益的平坦度，采用两级放大，前级功放采用芯片型号为SXB-4089Z，后级功放采用芯片型号为MAAP-007649-000100。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图2所示，一种射频识别读写器电路，包含有安装于线路板上的读写器电路，所述读写器的硬件包括射频收发芯片、巴伦电路、功率放大电路、衰减器、低通滤波器、耦合器、收发天线、微控制器模块、RS232接口和USB接口，微控制器模块和射频收发芯片相连，所述射频收发芯片通过巴伦电路与功率放大器的输入端相连，所述功率放大器的输出端经低通滤波器后连接至耦合器并且与天线接口连接，所述耦合端的一端连接有衰减器，所述衰减器的一端通过巴伦典论与射频收发芯片接收端连接，所述RS232接口和USB接口分别与微控制器模块连接，收发天线采用SMB直连器与耦合器连接，耦合器采用RCP890A05电桥耦合器，收发天线通过与耦合器的连接可以做到一根天线既可以发送信息又可以接收信息，根据芯片AS3992与C8051F340对电源的要求，本文选用奥地利微电子公司的升压转换器AS1340。AS1340的工作电压是2.7~5.5 V，可提供2.7~50 V的可调节输出电压；AS1340可以支持自动省电模式，可提升在轻负载下的效率；此外，低功耗设计可将工作电流减少到仅30μA，AS1340 还能提供具有输出断开功能的关断模式，此时工作电流低于1 μA，AS1340 这种极低的功耗控制可大大延长电池的使用寿命。

如图3所示，本实例的微控制器模块微控制器最小系统主要由C8051F340芯片、3.3V电源电路、复位电路、调试电路组成，要实现的主要功能是控制射频收发芯片工作模式，同时接收射频收发芯片的信号，用于完成接口指令的接收和发送。

如图3所示，本实例的C8051F有一个可编程内部高频振荡器、一个可编程内部低频振荡器和一个外部振荡器驱动电路，C8051F 340采用流水线结构，与标准的8051结构相比指令执行速度有很大的提高。

如图3所示，本实例的C8051F340芯片含有64 KB的片内Flash存储器和4 352 B片内RAM，具有片内上电复位、VDD监视器、电压调整器、看门狗定时器和时钟振荡器，用户软件对所有外设具有完全的控制，可以关断任何一个或所有外设，以节省功耗。

如图3所示，本实例的射频收发芯片采用AS3992作为核心芯片，所述射频收发芯片在其发射端主要集成了压控振荡器、混频器、锁相环、调制器和功率放大电路，芯片还支持协议处理的数字部分，所述射频收发芯片在其接收端主要集成了混频器、低噪声放大器、中频放大器和解调电路，芯片还支持协议处理的数字部分，用户可以通过编译程序来选择功率放大电路的使用，为了降低能耗，芯片采用了多种供电模式，这些都简化了芯片外围电路的设计，内部的协议处理也方便了应用开发，AS3992与C8051F340微控制器连接，射频收发芯片AS3992用于接收微控制器模块的指令，处于相应的工作模式，以接收和发射射频信，射频收发的芯片AS3992最大输出功率超出功率放大芯片最小允许输入功率，为确保功率放大芯片安全工作，在功放前级中要加入衰减器。为提高信号的功率和增益的平坦度，采用两级放大，前级功放采用芯片型号为SXB-4089Z，后级功放采用芯片型号为MAAP-007649-000100。

如图1-图3所示，本实例的巴伦电路采用0900BL18B100巴伦天线信号调节器，其频率范围为800 MHz~1 000 MHz，工作温度范围为-40℃~85℃，巴伦电路就是用于将射频收发芯片所发射的差分信号转换为单端信号，以及将收发天线接收到的单端信号转换为差分信号。

为了方便理解本实用新型的上述技术方案，以下就本实用新型在实际过程中的工作原理或者操作方式进行详细说明。

本实用新型以C8051F340为微处理器模块核心，以AS3992为射频收发模块核心，同时，还有巴伦电路、功率放大/衰减电路、低通滤波器、耦合器以及收发天线，提供了一种工作稳定、能够准确地进行信息读取的射频识别读写器，该读写器具有远距离、低成本、适用范围广、实用性强等优点。

以上为本实用新型较佳的实施方式，本实用新型所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改，因此，本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本实用新型的基础上所作的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种射频识别读写器电路，其特征在于：包含有安装于线路板上的读写器电路，所述读写器的硬件包括射频收发芯片、巴伦电路、功率放大电路、衰减器、低通滤波器、耦合器、收发天线、微控制器模块、RS232接口和USB接口，微控制器模块和射频收发芯片相连，所述射频收发芯片通过巴伦电路与功率放大器的输入端相连，所述功率放大器的输出端经低通滤波器后连接至耦合器并且与天线接口连接，所述耦合端的一端连接有衰减器，所述衰减器的一端通过巴伦典论与射频收发芯片接收端连接，所述RS232接口和USB接口分别与微控制器模块连接。

2.根据权利要求1所述的一种射频识别读写器电路，其特征在于：所述微控制器模块微控制器最小系统主要由C8051F340芯片、3.3 V电源电路、复位电路、调试电路组成。

3.根据权利要求2所述的一种射频识别读写器电路，其特征在于：所述C8051F有一个可编程内部高频振荡器、一个可编程内部低频振荡器和一个外部振荡器驱动电路。

4.根据权利要求2所述的一种射频识别读写器电路，其特征在于：所述C8051F340芯片含有64 KB的片内Flash存储器和4 352 B片内RAM，具有片内上电复位、VDD监视器、电压调整器、看门狗定时器和时钟振荡器。

5.根据权利要求1所述的一种射频识别读写器电路，其特征在于：所述射频收发芯片采用AS3992作为核心芯片，所述射频收发芯片在其发射端主要集成了压控振荡器、混频器、锁相环、调制器和功率放大电路，芯片还支持协议处理的数字部分，所述射频收发芯片在其接收端主要集成了混频器、低噪声放大器、中频放大器和解调电路。

6.根据权利要求1所述的一种射频识别读写器电路，其特征在于：所述巴伦电路采用0900BL18B100巴伦天线信号调节器，其频率范围为800 MHz~1 000 MHz，工作温度范围为-40℃~85℃。

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