CN216697294U - 超高频rfid的信号隔离电路及应用该电路的档案管理系统 - Google Patents

Abstract

一种超高频RFID的信号隔离电路及应用该电路的档案管理系统，应用于超高频RFID装置，所述超高频RFID装置包括用于扫描RFID标签的读写器以及用于发射和接收信号的射频天线，其特征在于，所述信号隔离电路包括与所述读写器连接的电容C33、与所述射频天线连接的电容C35、连接在所述电容C33与所述电容C35之间的二极管组件以及与所述二极管组件连接的电阻R1，所述二极管组件与控制信号的输出端连接；所述控制信号通过控制所述二极管组件导通或截止控制所述信号隔离电路的导通或关断，通过所述超高频RFID的信号隔离电路控制对应的射频天线完成标签识读或隔离，通过不同的控制信号实现同一时间内只有一路信号发射接收回路导通，避免了同一时间内多路射频天线对相同标签的重复识别。

Description

超高频RFID的信号隔离电路及应用该电路的档案管理系统

技术领域

本实用新型涉及超高频RFID领域，尤其涉及一种超高频RFID的信号隔离电路及应用该电路的档案管理系统。

背景技术

RFID档案管理技术可以通过档案上的RFID标签对档案进行快速盘点和监控管理，当前主要以高频RFID技术和超高频RFID技术为主。其中超高频RFID技术的工作频率为800MHz～960MHz，具有标签制造工艺简单、成本低、尺寸小以及多标签读写能力强的特点，随着档案数量的增加，相对于高频RFID技术的成本和性能优势越来越明显。但是由于档案管理系统中RFID标签的密集排布，导致标签间出现互耦效应，激活标签所需能量会变高，标签数量越多互耦效应越强，所需读写器的发射功率就越大。而随着发射功率的增加，由于相邻射频天线的识读覆盖范围的重叠，容易出现多个射频天线对相同标签进行重复识别和读取的问题。针对这一问题，现有技术中没有有效的解决方案。

实用新型内容

有鉴于此，有必要提供一种超高频RFID的信号隔离电路，解决现有技术中多个射频天线对相同的超高频RFID标签进行重复识别和读取的问题。

第一个方面，在本实施例中提供了一种超高频RFID的信号隔离电路，应用于超高频RFID装置，所述超高频RFID装置包括用于扫描RFID标签的读写器以及用于发射和接收信号的射频天线，其特征在于，所述信号隔离电路包括与所述读写器连接的电容C33、与所述射频天线连接的电容C35、连接在所述电容C33与所述电容C35之间的二极管组件以及与所述二极管组件连接的电阻R1，所述二极管组件与控制信号的输出端连接；

当所述控制信号控制所述二极管组件导通时，所述二极管组件、电阻R1构成通电回路，所述读写器、电容C33、二极管组件、电容C35、射频天线构成信号发射接收回路，当所述控制信号控制所述二极管组件截止时，所述信号发射接收回路处于隔离状态。

在进一步的实施例中，所述二极管组件包括一个在信号发射时正向导通的二极管或多个依次串联连接的在信号发射时正向导通的二极管。

在进一步的实施例中，所述超高频RFID的信号隔离电路还包括一端与二极管组件的一端连接，另一端连接所述控制信号输出端的电感L19，以及一端与二极管组件的另一端连接，另一端连接所述电阻R1的电感L20。

在进一步的实施例中，所述超高频RFID的信号隔离电路还包括与电阻R1并联连接的电容C32。

第二个方面，在本实施例中提供了一种基于超高频RFID的档案管理系统，包括至少一个超高频RFID装置、与所述超高频RFID装置连接的主控单元、以及与所述超高频RFID装置和主控单元连接的用于输出控制信号的至少一个控制单元，

其中，所述超高频RFID装置包括用于扫描档案上的RFID标签的读写器、至少一个用于发射和接收信号的射频天线以及至少一个连接在所述读写器与所述射频天线之间的上述任一项所述的超高频RFID的信号隔离电路，所述读写器、信号隔离电路、射频天线构成信号发射接收回路。

在进一步的实施例中，所述射频天线的识读范围为5cm～7cm。

在进一步的实施例中，所述超高频RFID装置与所述主控单元通讯连接。

在进一步的实施例中，所述基于超高频RFID的档案管理系统还包括与所述控制单元连接的至少一个与所述射频天线一一对应的用于定位指示的LED灯。

在进一步的实施例中，所述基于超高频RFID的档案管理系统还包括与所述主控单元通讯连接的智能终端。

在进一步的实施例中，所述超高频RFID装置、控制单元与档案柜的柜格一一对应设置。

本实用新型的超高频RFID的信号隔离电路串联连接在读写器和射频天线之间，通过控制信号控制读写器和射频天线之间的射频信号传输的导通或关断。当控制信号为高电平时二极管组件导通，电容C33和C35将二极管组件的直流电压与电路两端的读写器和射频天线隔离，电阻R1保证了二极管组件的两端电压满足导通要求，实现该控制信号对应的超高频RFID的信号隔离电路导通，与该信号隔离电路对应的射频天线接收到读写器发送的读取信号并辐射出射频能量读取RFID标签信息，通过该超高频RFID的信号隔离电路将RFID标签信息发送给读写器；此时其他超高频RFID的信号隔离电路在对应的控制信号控制下处于关断状态，其对应的射频天线无法接收到读写器发送的读取信号，无法激活RFID标签，实现了多个射频天线之间的隔离，避免了多个射频天线对相同RFID标签的重复识别。

附图说明

图1是本申请实施例的超高频RFID的信号隔离电路的连接示意图。

图2是本申请实施例的超高频RFID的信号隔离电路的电路连接图。

图3是本申请实施例的基于超高频RFID的档案管理系统的结构示意图。

图4是本申请实施例的与档案柜柜格对应设置的基于超高频RFID的档案管理系统的结构示意图。

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做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。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。“第一”、“第二”仅为了元件名称的区分，并不表示顺序。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作详细的说明。其中，本实用新型实施例结合示意图进行详细描述，在详述本实用新型实施例时，为便于说明，表示器件局部结构的图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本实用新型保护的范围。

下面结合附图，对本实用新型的实施例提供的超高频RFID的信号隔离电路作进一步的详细说明。

请参阅图1所示，为本实用新型实施例的一种超高频RFID的信号隔离电路的连接示意图，该信号隔离电路应用于超高频RFID装置，超高频RFID装置包括用于扫描RFID标签的读写器以及用于发射和接收信号的射频天线。其中，读写器将发送给RFID标签的读取命令调制为射频信号，经由射频天线发射出去。发射出去的射频信号经过空间传送到RFID标签上，RFID标签对照射在其上的射频信号作出响应，生成返回射频天线的反射回波信号。射频天线接收该反射回波信号后传输给读写器，读写器对该信号进行处理，并解调提取出RFID标签回送的数据。本实用新型实施例提供的超高频RFID的信号隔离电路连接在读写器和射频天线之间，包括与读写器连接的电容C33、与射频天线连接的电容C35、连接在电容C33与电容C35之间的二极管组件以及与二极管组件连接的电阻R1，二极管组件与控制信号的输出端连接。

当控制信号控制二极管组件导通时，二极管组件、电阻R1构成通电回路，读写器、电容C33、二极管组件、电容C35、射频天线构成信号发射接收回路；当控制信号控制二极管组件截止时，信号发射接收回路处于隔离状态。本实施例的超高频RFID的信号隔离电路串联连接在读写器和射频天线之间，通过控制信号控制读写器和射频天线之间的射频信号传输的导通或关断。当控制信号为高电平时二极管组件导通，电容C33和C35将二极管组件的直流电压与电路两端的读写器和射频天线隔离，电阻R1保证了二极管组件的两端电压满足导通要求，实现该控制信号对应的超高频RFID的信号发射接收回路导通。在本信号发射接收回路导通时，控制其他的信号发射接收回路处于隔离状态，实现了多个射频天线之间的隔离，避免了多个射频天线对相同RFID标签的重复识别。

本实施例将超高频RFID的信号隔离电路串联连接在读写器和射频天线之间，通过控制信号控制读写器和射频天线之间的射频信号传输的导通或关断。当一路超高频RFID的信号隔离电路导通时，与该信号隔离电路对应的射频天线接收到读写器发送的读取信号并辐射出射频能量读取RFID标签信息，通过该超高频RFID的信号隔离电路将RFID标签信息发送给读写器；此时其他超高频RFID的信号隔离电路在对应的控制信号控制下处于关断状态，其对应的射频天线无法接收到读写器发送的读取信号，无法激活RFID标签，实现了多个射频天线之间的隔离，以及RFID标签读取的时分复用，避免了多个射频天线对相同RFID标签的重复识别。同时通过电容隔离了直流电压对读写器和射频天线的影响。

电容C33串联在读写器和二极管组件之间，电容C35串联在二极管组件和射频天线之间，起隔直通交作用，保证电路导通时二极管组件的直流电压不影响电路两端的读写器和射频天线；电阻R1一端连接电容C35和二极管组件，另一端接地，在电路导通情况下对通电回路分压，使二极管组件的两端压降满足导通要求。

在一示例实施例中，当控制信号GPIO为高电平时，二极管组件电压为正向偏置，二极管组件包括PIN二极管。此时PIN二极管组件等效为一个阻值很低的电阻，读写器与射频天线之间的射频信号可以正常传输，包括从读写器发送到射频天线的读取命令，和从射频天线发送到读写器的RFID标签数据，以完成RFID标签数据的读取；当控制信号GPIO为低电平时，PIN二极管组件两端压差为零，等效为断路状态，读写器和射频天线的数据传输可视为中断。本实施例中的控制信号GPIO的高电平可以为3.3V，低电平可以为0V。

在一些实施例中，二极管组件包括一个或多个依次串联连接的在信号发射时正向导通的二极管。二极管组件可以包括一个或多个PIN二极管，其中多个PIN二极管需要依次串联在信号隔离电路中。由于PIN二极管的正向导通和反向阻断特性，多个PIN二极管串联会使信号隔离电路在关断时的隔离度增加。PIN二极管串联数量越多，隔离度越大。具体地，当二极管组件包括三个依次串联连接的PIN二极管时，当GPIO电平为0V时，信号隔离电路关断，隔离度为50.6dB；当GPIO电平为3.3V时，信号隔离电路导通，通路损耗0.391dB。

在一些实施例中，如图2所示，超高频RFID的信号隔离电路还包括一端与电容C33、二极管组件连接，另一端连接控制信号GPIO输出端的电感L19，以及一端与电容C35、二极管组件连接，另一端连接电阻R1的电感L20，以及与电阻R1并联连接的电容C32。其中，L19和L20为偏置电感，利用电感的隔交通直特性，减少射频信号向GPIO控制信号端的传输，以及减少射频信号通过电阻R1向地的传输，减少射频信号主通路上的射频衰减；电容C32与电阻R1并联，起滤波作用。本实施例中的二极管组件为三个依次串联连接的PIN二极管。

请参阅图3所示，为本实用新型实施例提供的一种基于超高频RFID的档案管理系统的结构示意图。该档案管理系统包括至少一个超高频RFID装置、与该超高频RFID装置连接的主控单元31、以及与该超高频RFID装置和主控单元连接的用于输出控制信号的至少一个控制单元33。其中，超高频RFID装置包括用于扫描档案上的RFID标签的读写器35、至少一个用于发射和接收信号的射频天线39以及至少一个连接在读写器35与射频天线39之间的上述任一实施例的超高频RFID的信号隔离电路37，读写器35、信号隔离电路37、射频天线39构成信号发射接收回路。

RFID档案管理系统可以对库储纸质档案进行快速盘点和监控管理，档案RFID标签识读技术主要以高频RFID和超高频RFID为主。其中超高频RFID工作频率为800MHz～960MHz，相对于高频RFID标签而言，超高频RFID标签具有制造工艺简单、成本低、尺寸小以及多标签读写能力强的特点，这一特点导致随着档案数量的增加，超高频RFID标签的成本和性能优势越来越明显。但是由于超高频技术读取距离较远，导致在档案管理实际应用中出现RFID标签串读的现象，即多个射频天线对相同RFID标签的重复识别问题。

本实施例提供的基于超高频RFID的档案管理系统，通过主控单元31和至少一个控制单元33对至少一个用于识读RFID标签的超高频RFID装置进行控制。其中，该档案管理系统通过控制单元发送控制信号，对超高频RFID装置中的信号隔离电路37进行导通或关断控制，从而控制对应的信号发射接收回路的导通或关断。一个控制单元33发送的至少一路控制信号，在同一时间内只有一路控制信号能够控制对应的信号隔离电路37导通。当一路超高频RFID的信号隔离电路37导通时，与该信号隔离电路37对应的射频天线39接收到读写器35发送的读取信号并辐射出射频能量读取RFID标签信息，通过该超高频RFID的信号隔离电路37将RFID标签信息发送给读写器35；此时其他超高频RFID的信号隔离电路37在对应的控制信号控制下处于关断状态，其对应的射频天线39无法接收到读写器35发送的读取信号，无法激活RFID标签，实现了多个射频天线39之间的隔离，以及RFID标签读取的时分复用，避免了多个射频天线39对相同RFID标签的重复识别。

本实施例的档案管理系统应用于档案柜中，每个档案柜设置一个主控单元31，主控单元31可以包括MCU、CPU等控制器件，用于完成整个档案柜的档案管理，包括档案的在位监控，以及控制该档案柜的所有档案的RFID标签读写等。每个档案柜还设置一个读写器35，用于通过射频天线39与RFID标签通讯进行RFID标签信息的识读。读写器35与主控单元31连接，主控单元31向读写器35发送RFID标签读取命令，读写器35向主控单元31发送读取的RFID标签信息。

本实施例中控制单元33和主控单元31连接，用于接收主控单元31对该控制单元33的控制命令，并根据主控单元31的控制命令向对应的信号隔离电路37发送控制信号，控制对应的信号发射接收回路导通或关断，以此控制对应的射频天线39进行RFID标签识读或隔离。

本实施例中，控制单元33和主控单元31连接。控制单元33通常包括MCU器件。读写器35、信号隔离电路37、射频天线39构成信号发射接收回路，读写器35将发送给RFID标签的读取命令调制为射频信号，经由射频天线39发射出去，发射出去的射频信号经过空间传送到RFID标签上，RFID标签对照射在其上的射频信号作出响应，生成返回射频天线39的反射回波信号，射频天线39接收该反射回波信号后传输给读写器35，读写器35对该信号进行处理，并解调提取出RFID标签回送的数据。在信号传输过程中，控制单元33发送控制信号，控制特定的信号隔离电路37导通或关断，以此实现同一时间内，同一个控制单元33对应的信号隔离电路37只有一路导通，该导通电路对应的射频天线39可以进行RFID标签识读，避免了多个射频天线39对相同RFID标签进行重复识读。

在一些实施例中，射频天线39为PCB近场天线阵列的天线振子，用于增强电磁波辐射。本实施例中的射频天线能量辐射集中在射频天线39正上方相对较近的位置，保证近距离的读取效果，识读范围大约5cm～7cm。根据射频天线39的识读范围和用户需求，每一个射频天线39可对应一个或多个档案RFID标签，射频天线39的位置可以与对应的RFID标签近距离设置。每一个射频天线39对应一个上述实施例中的超高频RFID的信号隔离电路37。该信号隔离电路37一端与对应的射频天线39连接，另一端与共用的读写器35连接，还和控制单元33连接以获取对应的控制信号，控制单元33通过控制信号，控制在同一时间内只有一个信号隔离电路37导通，使对应的射频天线39对RFID标签进行识读，同时该控制单元33下其他的信号隔离电路37关断，对应的射频天线39均被隔离，无法对RFID标签进行识读。

在一些实施例中，该基于超高频RFID的档案管理系统还包括与控制单元33连接的，且与射频天线39一一对应的LED灯。该LED灯的数量与射频天线39的数量相同，用于档案文件的定位指示。该LED灯接受控制单元33控制，控制单元33根据该控制单元33所控制的各射频天线39对RFID标签的识读情况，控制与各射频天线39对应的LED灯亮灭。例如，在某个射频天线39对应的LED灯亮起的情况下，表示该LED灯对应的射频天线39完成了RFID标签识读，以供档案管理人员对该RFID标签对应的档案进行查找和定位。

在一些实施例中，读写器35与主控单元31可以通过UART总线通讯连接，主控单元31可通过UART总线向读写器35发送RFID标签读取命令，读写器35可通过UART总线向主控单元31发送读取的RFID标签信息。控制单元33和主控单元31可以通过USB连接，主控单元31可通过该USB连接向控制单元33发送控制命令，控制单元33根据该控制命令向对应的信号隔离电路37发送控制信号，控制对应的信号发射接收回路导通或关断，以此控制对应的射频天线39进行RFID标签识读或隔离。

在一些实施例中，主控单元31可以通过网络与智能终端通讯连接，用户可以通过智能终端对档案柜中的档案进行控制和管理。智能终端可以但不限于是各种个人计算机、笔记本电脑、智能手机、平板电脑和便携式可穿戴设备等。

在一些实施例中，如图4所示，为本实施例提供的与档案柜的一个柜格对应设置的基于超高频RFID的档案管理系统的结构示意图。档案柜的控制单元33与档案柜的柜格一一对应设置，控制单元33控制该柜格内的至少一个射频天线39和对应的信号隔离电路37。一个档案柜可以包括多个柜格，每个柜格可以存放多份档案。为了对每一个柜格中的档案进行较准确的定位和RFID标签识读，可以在每一个柜格中配置一个控制单元33和多个射频天线39。本实施例中，射频天线39为PCB近场天线阵列的天线振子，多个天线振子可组成天线阵列。每一个柜格中，根据柜格的尺寸和档案厚度，确定每一个柜格放置档案的最大数量，和每一个柜格中射频天线39的数量。在本实施例中，档案柜结构上由8个柜格组成，每个柜格长度40cm，使用档案袋厚度1cm，每个柜格最多可存放40份档案。档案柜硬件上由1个八通道读写器35、1个主控单元31、8个控制单元33、以及对应的信号隔离电路37和射频天线39组成。其中，每个柜格设置一个控制单元33和8个射频天线39，以及对应的8个信号隔离电路37。每一个柜格设置的控制单元33对该柜格内的8个信号隔离电路37进行统一控制，使所有的信号隔离电路37在同一时间内只有一路导通，其余关断，从而在同一时间内只有一个射频天线39可以读取RFID标签信息，其余射频天线39均被隔离，无法对RFID标签进行识读。

本实施例中，每一个射频天线39对应5份档案，可以实现5cm～7cm的定位，用户只需在5份以内的档案袋中查找，用户体验较好。同时，本实施例中提供的基于超高频RFID的档案管理系统简化了柜体的结构设计，同时也省去光电、红外等定位传感器的使用，降低了系统成本。

Claims (10)

1.一种超高频RFID的信号隔离电路，应用于超高频RFID装置，所述超高频RFID装置包括用于扫描RFID标签的读写器以及用于发射和接收信号的射频天线，其特征在于，所述信号隔离电路包括与所述读写器连接的电容C33、与所述射频天线连接的电容C35、连接在所述电容C33与所述电容C35之间的二极管组件以及与所述二极管组件连接的电阻R1，所述二极管组件与控制信号的输出端连接；

当所述控制信号控制所述二极管组件导通时，所述二极管组件、电阻R1构成通电回路，所述读写器、电容C33、二极管组件、电容C35、射频天线构成信号发射接收回路，当所述控制信号控制所述二极管组件截止时，所述信号发射接收回路处于隔离状态。

2.根据权利要求1所述的超高频RFID的信号隔离电路，其特征在于，所述二极管组件包括一个在信号发射时正向导通的二极管或多个依次串联连接的在信号发射时正向导通的二极管。

3.根据权利要求1所述的超高频RFID的信号隔离电路，其特征在于，还包括一端与二极管组件的一端连接，另一端连接所述控制信号输出端的电感L19，以及一端与二极管组件的另一端连接，另一端连接所述电阻R1的电感L20。

4.根据权利要求1所述的超高频RFID的信号隔离电路，其特征在于，还包括与电阻R1并联连接的电容C32。

5.一种基于超高频RFID的档案管理系统，其特征在于：包括至少一个超高频RFID装置、与所述超高频RFID装置连接的主控单元、以及与所述超高频RFID装置和主控单元连接的用于输出控制信号的至少一个控制单元，

其中，所述超高频RFID装置包括用于扫描档案上的RFID标签的读写器、至少一个用于发射和接收信号的射频天线以及至少一个连接在所述读写器与所述射频天线之间的如权利要求1～4任一项所述的超高频RFID的信号隔离电路，所述读写器、信号隔离电路、射频天线构成信号发射接收回路。

6.根据权利要求5所述的超高频RFID的档案管理系统，其特征在于，所述射频天线的识读范围为5cm～7cm。

7.根据权利要求5所述的超高频RFID的档案管理系统，其特征在于，所述超高频RFID装置与所述主控单元通讯连接。

8.根据权利要求5所述的超高频RFID的档案管理系统，其特征在于，还包括与所述控制单元连接的至少一个与所述射频天线一一对应的用于定位指示的LED灯。

9.根据权利要求5所述的超高频RFID的档案管理系统，其特征在于，还包括与所述主控单元通讯连接的智能终端。

10.根据权利要求5所述的超高频RFID的档案管理系统，其特征在于，所述超高频RFID装置、控制单元与档案柜的柜格一一对应设置。

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