專利名稱：一種消除發(fā)射干擾的超高頻電子標簽讀寫器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于射頻電子標簽(RFID)領(lǐng)域，涉及一種超高頻電子標簽讀寫器，具體為一種消除發(fā)射干擾的超高頻電子標簽讀寫器。
背景技術(shù)：
射頻識別技術(shù)(Radio Frequency Identification,RFID)是一種非接觸式的自動識別技術(shù)，其基本原理是利用射頻信號和空間耦合傳輸特性自動識別目標對象并獲取相關(guān)信息，實現(xiàn)自動識別。作為一項關(guān)鍵技術(shù)，RFID由于其眾多便利的特點和廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，越來越受到人們的普遍關(guān)注。RFID技術(shù)有著十分廣泛的應(yīng)用前景，其可以應(yīng)用于物流倉儲中的倉庫管理、身份識別、交通運輸、食品醫(yī)療、動物管理、門禁防盜以及工業(yè)軍事等多種領(lǐng)域，給人們生活帶來了極大的便利。在RFID系統(tǒng)中 ，相對于13.56MHz及更低頻率的系統(tǒng)而言，超高頻識別技術(shù)(UHFRFID)由于其工作頻段電磁波的波長較短，因此標簽可以采用物理尺寸相對很小的天線收發(fā)信號，從而為標簽的小型化和低成本奠定了基礎(chǔ)，因此超高頻射頻識別技術(shù)(UHF RFID)是近年來的重點發(fā)展方向。目前對于超高頻技術(shù)，國際標準IS018000-6C規(guī)定了 860_960MHz的工作頻段，IS018000-4規(guī)定了 2.45GHz的工作頻段，而世界各國也分別制定了各自國家的許可工作頻段，大概每個頻段4 20MHz寬度不等，如我國規(guī)定840-845MHZ及920_925MHz頻段用作UHF RFID。對于UHF RFID系統(tǒng)簡單而言，由標簽(Tag)、RFID讀寫設(shè)備(Reader)以及應(yīng)用軟件平臺構(gòu)成。標簽和RFID讀寫設(shè)備是UHF RFID系統(tǒng)的硬件基礎(chǔ)，其工作原理為:(I)RFID讀寫設(shè)備發(fā)射電磁波給標簽，對標簽進行指令控制、信息寫入讀出操作；(2)標簽一方面接收RFID讀寫設(shè)備發(fā)射來的電磁波信號，另一方面，對于無源標簽而言，利用RFID讀寫設(shè)備發(fā)射來的電磁波轉(zhuǎn)化為直流電源電壓，作為標簽的工作電源；(3)標簽將RFID讀寫設(shè)備發(fā)射的電磁波通過背向散射機制將標簽的信息返回RFID讀寫設(shè)備?？梢姡x寫器作為UHF RFID硬件基礎(chǔ)的RFID讀寫設(shè)備，其性能對于UHFRFID系統(tǒng)至關(guān)重要。目前，讀寫器有幾種方案，一是采用專用單芯片來實現(xiàn)，二是用分離元器件來實現(xiàn)，但不管采用何種方式，普遍采用直接變頻技術(shù)。圖1為現(xiàn)有技術(shù)的一種超高頻電子標簽讀寫器電路圖。如圖1所示，讀寫器包括天線101、環(huán)形器102、發(fā)射模塊103、接收模塊104、鎖相環(huán)電路105、數(shù)字處理電路106以及包括電源、主控、通信等模塊的其他電路107，現(xiàn)有技術(shù)中，接收模塊104將接收到的射頻信號直接送到零中頻下變頻器進行下變頻得到基帶信號，濾除直流后在低頻對基帶信號進行處理。圖2為現(xiàn)有技術(shù)之讀寫器的典型工作過程示意圖，如圖2所示，由于電子標簽會在Tl時刻時按協(xié)議返回相應(yīng)信息給讀寫器，Tl參數(shù)協(xié)議規(guī)定為Max (RTcal，IOTpri), RTcal和Tpri是和發(fā)射速率相關(guān)的時間參數(shù)，確定發(fā)射和返回速率后，該參數(shù)Tl恒定，Tl允許的變化很小，讀寫器必須在Tl時間后或之前開始檢測幀頭和解碼，若幀頭檢測錯誤則丟棄該數(shù)據(jù)；而發(fā)射時載波調(diào)制深度達到80 100%，其泄漏進入下變頻器后會形成一個幅度很高的基帶干擾輸出，而這個干擾處于有效基帶帶寬內(nèi)，無法用基帶濾波器濾除，經(jīng)放大后會導(dǎo)致基帶的可變增益放大器因響應(yīng)速度不及時而出現(xiàn)飽和或充放電問題，使得無法辨認返回信號的幀頭，從而導(dǎo)致幀頭即數(shù)據(jù)丟失，因此發(fā)射時必須關(guān)閉接收通道來避免發(fā)射造成的丟失數(shù)據(jù)，關(guān)閉基帶電路可以避開發(fā)射干擾，但基帶電路重啟時會因瞬態(tài)響應(yīng)出現(xiàn)很多毛刺，這使得關(guān)閉基帶消除發(fā)射干擾變得復(fù)雜甚至不可行。

發(fā)明內(nèi)容
為克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明之目的在于提供一種消除發(fā)射干擾的超高頻電子標簽讀寫器，其通過在耦合設(shè)備與接收模組之間的接收通道設(shè)置在接收時衰減很小而在發(fā)射時衰減很大的可控衰減器，消除了讀寫器的發(fā)射干擾，避免了后續(xù)電路瞬態(tài)響應(yīng)造成的數(shù)據(jù)丟失。為達上述及其它目的，本發(fā)明實現(xiàn)了一種消除發(fā)射干擾的超高頻電子標簽讀寫器，至少包含天線、耦合設(shè)備、接收模組、發(fā)射模組、數(shù)字處理電路、鎖相環(huán)模塊以及電源、主控、通信模塊，該讀寫器還包括可控衰減器，該可控衰減器接于該耦合設(shè)備的接收端與該接收模組之間的接收通道，以在數(shù)字處理電路輸出的衰減控制信號控制下，使該可控衰減器于該讀寫器接收時衰減為O或很小，于該讀寫器發(fā)射時衰減很大。進一步地，該數(shù)字處理電路根據(jù)該發(fā)射模組的工作情況產(chǎn)生該衰減控制信號，并將其輸出至該可控衰減器進行控制。進一步地，于該發(fā)射模組進行發(fā)射命令時，該數(shù)字處理電路于發(fā)射命令同時或提前to時刻發(fā)送使可控衰減器衰減很大的衰減控制信號。進一步地，于該發(fā)射模組發(fā)射命令結(jié)束時，該數(shù)字處理電路于發(fā)射命令結(jié)束的同時或延遲t2時刻發(fā)送使可控衰減器衰減為O或很小的衰減控制信號。進一步地，該可控衰減 器的輸入輸出阻抗恒定或變化小于20%。進一步地，該衰減控制信號可為控制電壓。進一步地，該讀寫器在接收時該數(shù)字處理電路輸出的控制電壓為邏輯0/1，該讀寫器在發(fā)射時該數(shù)字處理電路輸出的控制電壓為邏輯1/0。進一步地，該可控衰減器使用PIN本征二極管實現(xiàn)。進一步地，該讀寫器使用多個可控衰減器進行多級衰減。進一步地，該可控衰減器于該讀寫器發(fā)射時衰減大于20dB。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明一種消除發(fā)射干擾的超高頻電子標簽讀寫器，其通過在耦合設(shè)備與接收模組之間的接收通道設(shè)置在接收時衰減很小而在發(fā)射時衰減很大的可控衰減器，消除了讀寫器的發(fā)射干擾，避免了后續(xù)電路瞬態(tài)響應(yīng)造成的數(shù)據(jù)丟失。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)中超高頻電子標簽讀寫器的電路結(jié)構(gòu)圖；圖2為現(xiàn)有技術(shù)之讀寫器的典型工作過程示意圖；圖3為本發(fā)明一種消除發(fā)射干擾的超高頻電子標簽讀寫器之較佳實施例的電路結(jié)構(gòu)圖；圖4為本發(fā)明一種消除發(fā)射干擾的超高頻電子標簽讀寫器之另一較佳實施例的電路結(jié)構(gòu)圖；圖5為本發(fā)明較佳實施例的典型工作過程示意圖。
具體實施例方式以下通過特定的具體實例并結(jié)合

本發(fā)明的實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭示的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其它優(yōu)點與功效。本發(fā)明亦可通過其它不同的具體實例加以施行或應(yīng)用，本說明書中的各項細節(jié)亦可基于不同觀點與應(yīng)用，在不背離本發(fā)明的精神下進行各種修飾與變更。圖3為本發(fā)明一種消除發(fā)射干擾的超高頻電子標簽讀寫器之較佳實施例的電路結(jié)構(gòu)圖。如圖3所示，本發(fā)明一種消除發(fā)射干擾的超高頻電子標簽讀寫器，包括天線301、定向耦合設(shè)備302 (以下以環(huán)形器為例說明)、可控衰減器模組303、接收模組304、發(fā)射模組305、鎖相環(huán)模塊306、數(shù)字處理電路307以及包括電源、主控、通信等模塊的其他電路308。天線301，從空間接收射頻RF信號或向空間發(fā)射射頻RF信號，通過射頻電纜與環(huán)形器302相連；環(huán)形器302用于實現(xiàn)射頻天線的收發(fā)復(fù)用，其分別與接收模組304及發(fā)射模組305連接，其也可以為其他定向耦合設(shè)備，此為現(xiàn)有技術(shù)，在此不予詳述；可控衰減器303，接于環(huán)形器302的接收端與接收模組304之間的接收通道，以在數(shù)字處理電路輸出的衰減控制信號控制下，使該可控衰減器303于接收時衰減為O或很小，如趨近于0，發(fā)射時衰減很大，如大于20dB，該可控衰減器的阻抗恒定，或至少在衰減和直通狀態(tài)時及切換時阻抗不變或變化很小(如小于20%)以保證不在后續(xù)接收通路形成毛刺；接收模組304包括下變頻器、濾波器、可變增益放大器I以及ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器，接收模組304連接于可控衰減器303，從可控衰減器303接收消除了發(fā)射干擾的射頻RF信號，經(jīng)下變頻、濾波、增益放大以及模數(shù)轉(zhuǎn)換處理后，送至數(shù)字處理電路307進行處理；發(fā)射模組305，包括DAC-1 (數(shù)模轉(zhuǎn)換器)、調(diào)制器、可變增益放大器2及功率放大器，將數(shù)字處理電路307輸出的調(diào)制數(shù)字信號，進行數(shù)模轉(zhuǎn)換、OOK或ASK調(diào)制、增益放大及功率放大后通過環(huán)形器302送至天線301發(fā)射出去；鎖相環(huán)模塊306用于產(chǎn)生發(fā)射接收時的連續(xù)載波(發(fā)射時提供載波，接收時提供本振和發(fā)射載波)，其包括鎖相環(huán)及緩沖器，鎖相環(huán)由MCU控制頻率，緩沖器輸出連接接收模塊的下變頻器及發(fā)射模塊的調(diào)制器；數(shù)字處理電路307，接收ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號，進行處理，將處理結(jié)果上傳給系統(tǒng)，發(fā)射時將基帶數(shù)據(jù)的數(shù)字信號輸出給DAC數(shù)模轉(zhuǎn)換器，同時數(shù)字處理電路307根據(jù)發(fā)射模組305的工作情況產(chǎn)生衰減控制信號，并將其輸出至可控衰減器303進行控制；以及其他電路模塊308，包含系統(tǒng)控制、穩(wěn)壓電路以及通信接口等模塊，這些均是現(xiàn)有讀寫器的常用模塊，在此則不予詳述。在本發(fā)明較佳實施例中，可控衰減器303的輸入輸出阻抗恒定，如50歐，數(shù)字處理電路307輸出的衰減控制信號可為控制電壓，可控衰減器303的衰減隨控制電壓改變，如在接收時控制電壓為邏輯0/1，可控衰減器303衰減為O或很小，在發(fā)射時控制電壓為邏輯1/0，其可控衰減器303衰減很大如大于20dB。經(jīng)可控衰減器303衰減進行消除發(fā)射干擾的射頻信號還可通過一低噪聲放大器處理后再送入接收模組304的下變頻器，如圖4所示。圖5為本發(fā)明較佳實施例的典型工作過程示意圖。如圖4所示，如于發(fā)射模組TX進行發(fā)射命令時，數(shù)字處理電路307與發(fā)射命令 同時或提前t0時刻發(fā)送衰減控制信號CTL控制可控衰減器衰減最大，在本發(fā)明較佳實施例中，衰減控制信號CTL為邏輯1，發(fā)射命令結(jié)束時，數(shù)字處理電路307于發(fā)射命令結(jié)束的同時或延遲t2時刻發(fā)送衰減控制信號CTL使可控衰減器衰減為O或很小，在本發(fā)明較佳實施例中，衰減控制信號CTL為邏輯0，需說明的是，數(shù)字處理電路307至少于接收模組開始接收前發(fā)送使可控衰減器衰減為O或很小的衰減控制信號以便接收通道準確接收。在此需說明的是，如果一級可控衰減器衰減不夠，則可以使用多級。典型的可控衰減器可以使用PIN本征二極管(Positive-1ntrinsic-Negative Diode)實現(xiàn)，由于阻抗恒定且未關(guān)閉任何電路，因此發(fā)射和接收切換時不存在切換造成的阻抗失配，對射頻信號來說，不會產(chǎn)生反射以及不存在毛刺，下變頻后就不存在毛刺或干擾?？梢?，本發(fā)明一種消除發(fā)射干擾的超高頻電子標簽讀寫器，其通過在耦合設(shè)備與接收模組之間的接收通道設(shè)置在接收時衰減很小而在發(fā)射時衰減很大的可控衰減器，消除了讀寫器的發(fā)射干擾，避免了后續(xù)電路瞬態(tài)響應(yīng)造成的數(shù)據(jù)丟失。上述實施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員均可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾與改變。因此，本發(fā)明的權(quán)利 保護范圍，應(yīng)如權(quán)利要求書所列。
權(quán)利要求
1.一種消除發(fā)射干擾的超高頻電子標簽讀寫器，至少包含天線、耦合設(shè)備、接收模組、發(fā)射模組、數(shù)字處理電路、鎖相環(huán)模塊以及電源、主控、通信模塊，其特征在于:該讀寫器還包括可控衰減器，該可控衰減器接于該耦合設(shè)備的接收端與該接收模組之間的接收通道，以在數(shù)字處理電路輸出的衰減控制信號控制下，使該可控衰減器于該讀寫器接收時衰減為O或很小，于該讀寫器發(fā)射時衰減很大。
2.如權(quán)利要求1所述的一種消除發(fā)射干擾的超高頻電子標簽讀寫器，其特征在于:該數(shù)字處理電路根據(jù)該發(fā)射模組的工作情況產(chǎn)生該衰減控制信號，并將其輸出至該可控衰減器進行控制。
3.如權(quán)利要求2所述的一種消除發(fā)射干擾的超高頻電子標簽讀寫器，其特征在于:于該發(fā)射模組進行發(fā)射命令時，該數(shù)字處理電路于發(fā)射命令同時或提前to時刻發(fā)送使可控衰減器衰減很大的衰減控制信號。
4.如權(quán)利要求2所述的一種消除發(fā)射干擾的超高頻電子標簽讀寫器，其特征在于:于該發(fā)射模組發(fā)射命令結(jié)束時，該數(shù)字處理電路于發(fā)射命令結(jié)束的同時或延遲t2時刻發(fā)送使可控衰減器衰減為O或很小的衰減控制信號。
5.如權(quán)利要求1所述的一種消除發(fā)射干擾的超高頻電子標簽讀寫器，其特征在于:該可控衰減器的輸入輸出 抗恒定或變化小于20%。
6.如權(quán)利要求1所述的一種消除發(fā)射干擾的超高頻電子標簽讀寫器，其特征在于:該衰減控制信號可為控制電壓。
7.如權(quán)利要求6所述的一種消除發(fā)射干擾的超高頻電子標簽讀寫器，其特征在于:該讀寫器在接收時該數(shù)字處理電路輸出的控制電壓為邏輯0/1，該讀寫器在發(fā)射時該數(shù)字處理電路輸出的控制電壓為邏輯1/0。
8.如權(quán)利要求1所述的一種消除發(fā)射干擾的超高頻電子標簽讀寫器，其特征在于:該可控衰減器使用PIN本征二極管實現(xiàn)。
9.如權(quán)利要求1所述的一種消除發(fā)射干擾的超高頻電子標簽讀寫器，其特征在于:該讀寫器使用多個可控衰減器進行多級衰減。
10.如權(quán)利要求1所述的一種消除發(fā)射干擾的超高頻電子標簽讀寫器，其特征在于:該可控衰減器于該讀寫器發(fā)射時衰減大于20dB。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種消除發(fā)射干擾的超高頻電子標簽讀寫器，至少包含天線、耦合設(shè)備、接收模組、發(fā)射模組、數(shù)字處理電路、鎖相環(huán)模塊以及電源、主控、通信模塊，該讀寫器還包括可控衰減器，該可控衰減器接于該耦合設(shè)備的接收端與該接收模組之間的接收通道，以在數(shù)字處理電路輸出的衰減控制信號控制下，使該可控衰減器于該讀寫器接收時衰減為0或很小，于該讀寫器發(fā)射時衰減很大，通過本發(fā)明，消除了讀寫器的發(fā)射干擾，避免了后續(xù)電路瞬態(tài)響應(yīng)造成的數(shù)據(jù)丟失。
文檔編號G06K17/00GK103235962SQ20131016738
公開日2013年8月7日 申請日期2013年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月8日
發(fā)明者岳流鋒 申請人:岳流鋒