專利名稱：Pci卡式讀寫器模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種射頻識(shí)別設(shè)備，特別是一種射頻識(shí)別設(shè)備的讀寫器。
背景技術(shù)：
在射頻識(shí)別設(shè)備中，PCI (Peripheral Component Interconnect,即外設(shè)部 件互連標(biāo)準(zhǔn))卡式讀寫器模塊可以遠(yuǎn)距離(與電子標(biāo)簽相距4米)對(duì)滿足 IS018000-6B/C協(xié)議的電子標(biāo)簽中的內(nèi)容進(jìn)行讀寫，并對(duì)所讀寫的電子標(biāo)簽的信 息通過串行接口或網(wǎng)絡(luò)接口送入上端PC機(jī)進(jìn)行處理?，F(xiàn)有技術(shù)的固定式讀寫器 具有較大的物理尺寸和外形，采用外部交流電源供電， 一般僅適合于安裝在固 定的地點(diǎn)使用。隨著EPC Global組織推出的EPC C1G2標(biāo)準(zhǔn)(后來成為 IS018000-6C標(biāo)準(zhǔn))成為物流領(lǐng)域的實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)后，大量的企業(yè)、零售超市、物流 行業(yè)開始應(yīng)用RFID (Radio Frequency Identification,即射頻識(shí)別技術(shù))技術(shù) 跟蹤和管理商品的生產(chǎn)、流通、零售等，為了減小設(shè)備集成的體積和解決讀寫 器的供電問題，在現(xiàn)場(chǎng)需要一種適合現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的讀寫器，以便對(duì)標(biāo)簽進(jìn)行讀寫。 發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種PCI卡式讀寫器模塊，要解決的技術(shù)問題是 使讀寫器體積小，價(jià)格低廉，可以集成在PC機(jī)內(nèi)。
本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案 一種PCI卡式讀寫器模塊，所述PCI卡式
讀寫器模塊包括微波射頻模塊、編解碼處理單元、控制及協(xié)議處理部分、io輸
出控制處理部分及PCI接口；所述微波射頻模塊包括發(fā)射電路和接收電路，發(fā) 射電路包括順序連接的載波合成電路、前置放大器、混頻電路、濾波電路、末級(jí)功率放大電路，接收電路包括順序連接的標(biāo)簽反射信號(hào)解調(diào)電路、差分放大
電路、低通濾波電路和比較電路；所述編解碼處理單元包括有編碼和解碼單元； 所述控制及協(xié)議處理部分具有與編碼和解碼單元連接的微處理器；所述比較電 路接編碼和解碼單元；編碼和解碼單元與載波合成電路、調(diào)制驅(qū)動(dòng)電路連接， 調(diào)制驅(qū)動(dòng)連接混頻電路。
本實(shí)用新型的載波合成電路由溫補(bǔ)晶體振蕩器和頻率綜合器組成，溫補(bǔ)晶 體振蕩器采用T12.8H4S，頻率合成器采用PLL400-915A。
本實(shí)用新型的前置放大器采用射頻芯片RF2381。
本實(shí)用新型的混頻電路采用混頻器HMC207S8，所述濾波電路采用聲表濾波 器SF2904;所述末級(jí)功率放大電路采用功率放大芯片PF01411A。
本實(shí)用新型的反射信號(hào)解調(diào)電路由四個(gè)雙向二極管構(gòu)成相距八分之一波長(zhǎng) 微帶線的四路二極管解調(diào)電路，所述差分放大電路由四組三極管構(gòu)成二級(jí)差動(dòng) 放大器；所述低通濾波電路采用二個(gè)可編程濾波器PAC80構(gòu)成，所述比較電路 由比較芯片MAX942構(gòu)成。
本實(shí)用新型的調(diào)制驅(qū)動(dòng)電路由可編程濾波器、第---三極管構(gòu)成，第一
一一三極管的基極接編碼和解碼單元，集電極接可編程濾波器輸出端，發(fā)射極 接地，可編程濾波器輸出信號(hào)至混頻器。
本實(shí)用新型的編碼和解碼單元采用APA150。
本實(shí)用新型的編碼和解碼單元與比較芯片之間連接有信號(hào)驅(qū)動(dòng)單元。 本實(shí)用新型的微處理器采用MC9S12NE62。
本實(shí)用新型的IO輸出控制處理部分及PCI接口具有繼電器驅(qū)動(dòng)電路，繼電 器驅(qū)動(dòng)電路由第一至第三三極管分別構(gòu)成三組驅(qū)動(dòng)電路，5V電源與第一至第三 三極管發(fā)射極之間串接有反向的二極管，各個(gè)二極管兩端分別接繼電器控制線圈兩端。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有的技術(shù)相比，采用微波射頻模塊、編解碼處理單元、控制 及協(xié)議處理部分、IO輸出控制處理部分及PCI接口，讀寫器發(fā)射微波能量激勵(lì) 電子標(biāo)簽工作，同時(shí)發(fā)給電子標(biāo)簽命令，電子標(biāo)簽取得微波能量后，根據(jù)讀寫 器發(fā)送的命令反射回來相應(yīng)的結(jié)果，PCI卡式讀寫器模塊通過對(duì)標(biāo)簽反射回來的 回波信號(hào)解調(diào)、放大，解碼、譯碼處理實(shí)現(xiàn)讀取標(biāo)簽內(nèi)存儲(chǔ)的固定數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù) 區(qū)的數(shù)據(jù)，也可以對(duì)數(shù)據(jù)區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行改寫，體積小，價(jià)格低廉，可廣泛應(yīng)
用于滿足IS018000-6B/C協(xié)議的電子標(biāo)簽的讀寫，讀寫距離大于3米，可以方
便的插在PC機(jī)的PC插槽上工作，解決了安裝和供電問題。


圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的微波射頻發(fā)射電路原理圖。 圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例的標(biāo)簽反射信號(hào)解調(diào)及差分放大電路原理圖。 圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例的低通濾波及比較電路原理圖。 圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例的編解碼處理單元電路原理圖。 圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例的控制及協(xié)議處理電路原理圖。 圖6是本實(shí)用新型實(shí)施例的IO輸出控制處理電路原理圖。 圖7是本實(shí)用新型實(shí)施例的PCI接口電路原理圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。本實(shí)用新型的PCI
卡式讀寫器模塊包括四個(gè)部分微波射頻模塊、編解碼處理單元、控制及協(xié)議 處理部分、IO輸出控制處理部分及PCI接口。
微波射頻模塊包括發(fā)射電路、接收電路。如圖1所示，微波射頻模塊的發(fā)射電路包括順序連接的載波合成電路、 前置放大器、混頻電路、濾波電路、末級(jí)功率放大電路，其中，混頻電路連接
有調(diào)制驅(qū)動(dòng)電路。(1)載波合成電路由溫補(bǔ)晶體振蕩器T100 (T12.8H4S)、頻率 綜合器U105 (PLL400-915A)組成；(2)前置放大器由射頻芯片U106 (RF2381) 構(gòu)成；(3)混頻電路采用混頻器U107 (HMC207S8);射頻芯片U106輸出的信號(hào) 至U107的2腳，再由其7腳輸出至U108的2腳；(4)濾波電路采用聲表濾波 器U108 (SF2904); (5)末級(jí)功率放大電路由功率放大芯片U109 (PF01411A) 構(gòu)成，其1腳接U108的5腳，4腳為功率輸出端；(6)調(diào)制驅(qū)動(dòng)電路由可編程
濾波器UllO (PAC80)、第---三極管Ulll (3904)構(gòu)成，三極管的基極接編
解碼處理單元的編碼和解碼單元U2，集電極接U110的9腳，發(fā)射極接地，U110 的14腳接U107的5腳。
微波射頻模塊的接收電路包括順序連接的標(biāo)簽反射信號(hào)解調(diào)電路、差分 放大電路、低通濾波電路和比較電路。
如圖2所示，(7)標(biāo)簽反射信號(hào)解調(diào)電路，由第一O—雙向二極管DIOI、 第一 0 二雙向二極管102、第一 0六雙向二極管D106、第一 0七雙向二極管107 構(gòu)成相距八分之一波長(zhǎng)微帶線的四路二極管解調(diào)電路，各二極管解調(diào)電路分別 經(jīng)第一一五電容C115、第一五二電容C152、第一五三電容C153、第一六三電容 C163，接濾波器U104 (LFCN-1000)的3腳，U104與天線連接，第一五四電容 C154—端接U104的3腳，另一端接地，各二極管解調(diào)電路輸出端分別并聯(lián)有一 組電容(C101， C105, C136, C140，)和電阻(R102， R104, R120， R122),其 后分別串接有第一0二電容C102、第一0四電容C104、第一三七電容C137、第 一三九電容C139。(8)差分放大電路MAT04由四組三極管U100A U100D、U101A U101D、 U102A U102D、 U103A U103D構(gòu)成二級(jí)差動(dòng)放大器，分別接收四路二極管解調(diào)電路輸出的信號(hào)。如圖3所示，低通濾波電路采用二個(gè)可編程濾波器Ull、 U12 (PAC80)構(gòu)成， 比較電路由比較芯片U13 (MAX942)構(gòu)成。如圖4所示，編解碼處理單元包括編碼和解碼單元U2 (APA150)、時(shí)鐘單 元X2(24MHz晶振)、連接在編碼和解碼單元U2與比較電路的比較芯片U13之間 的信號(hào)驅(qū)動(dòng)單元U3、 U4 (74HCT245)。如圖5所示，控制及協(xié)議處理部分包括微處理器U1 (MC9S12NE62)、時(shí)鐘 單元X1 (25MHz晶振)，以太網(wǎng)變壓器及RJ-45接口 Tl， NJ1，接口的驅(qū)動(dòng)芯片 U5采用ADM202。如圖6所示，10輸出控制處理部分包括由第一至第三三極管Q1 Q3 (PMB3906)分別構(gòu)成三組繼電器驅(qū)動(dòng)電路，5V電源與三極管Q1 Q3發(fā)射極之 間串接有反向的二極管D1 D3 (IN4148)， 二極管D1 D3兩端分別接繼電器 RLY1 RLY3 (TQ2-5V)控制線圈兩端。如圖7所示，PCI接口 J1采用PCIC0N62。本實(shí)用新型的PCI卡式讀寫器模塊的工作流程PCI卡式讀寫器模塊接通電 源時(shí)，除微波射頻模塊中的末級(jí)功率放大電路外，其余的功能單元均被供電， 處理器軟件通過以太網(wǎng)接口或串行接口與PC機(jī)連接并接受PC機(jī)的操作指令。 主要功能單元的工作原理微波射頻模塊的發(fā)射電路(TIOO、 U105、 U106、 U107、 U108、 U109、 UllO、 Ulll)的頻率合成器U105，由編解碼單元的U2通過串行總線(CL0CK、 DATA、 EN) 控制其產(chǎn)生902 928MHz頻段范圍的單點(diǎn)載波，載波的功率為OdBm，溫補(bǔ)晶體 振蕩器TlOO為該頻率合成器提供頻率基準(zhǔn)；生成的載波經(jīng)過前置功率放大器U106后其輸出功率為14dBm;放大后的載波進(jìn)入混頻器U107，對(duì)將要發(fā)射的信 號(hào)進(jìn)行調(diào)制，該混頻器是無源混頻器，會(huì)有大約9個(gè)dB的衰減，經(jīng)過調(diào)制后的 射頻信號(hào)功率約為5dBm;調(diào)制后的信號(hào)輸入到聲表帶通濾波器U108濾除雜波后， 功率衰減為2dBm，帶通濾波器的輸出信號(hào)直接送到功放模塊并放大到大約 32.3dBm，通過微帶線(射頻通道)經(jīng)天線輻射出去。來自編碼和解碼單元U2的要發(fā)射的信號(hào)先經(jīng)調(diào)制驅(qū)動(dòng)電路的第---三極管Ulll處理、再經(jīng)可編程濾波器Ul 10濾除帶外雜波后送入混頻器U107進(jìn)行調(diào)制。標(biāo)簽回波信號(hào)經(jīng)由天線接收后，通過由四個(gè)在相距八分之一波長(zhǎng)微帶線處 接入的由二極管D101 102， D105 106搭建的解調(diào)電路進(jìn)行解調(diào)，解調(diào)輸出四 路基帶信號(hào)，經(jīng)耦合電容(C102， C104， C137, C139)后隔去了解調(diào)輸出的直 流成份，基帶信號(hào)再輸入由差分放大器U100 U103為核心器件搭建的二級(jí)差分 放大電路，放大為編解碼處理所要求的幅度40kHz，再送入低通濾波和比較電路。經(jīng)解調(diào)電路解調(diào)并放大后的四路標(biāo)簽回波信號(hào)先由可編程濾波器Ull、 U12 組成的濾波電路濾波，濾波后的四路回波信號(hào)，分別將反相的兩路信號(hào)通過差 分比較器U13進(jìn)行比較后，輸出經(jīng)過整型的兩路正交的標(biāo)簽回波信號(hào)送到編碼 和解碼單元U2做解碼處理。編解碼處理單元(U2、 U3、 U4、 X2)中的編碼和解碼單元U2與控制及協(xié)議 單元的微處理器U1通過數(shù)據(jù)總線通訊，將來自Ul的發(fā)碼數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼后將信 號(hào)傳遞給微波射頻模塊的發(fā)射電路的頻率合成器。編碼和解碼單元U2將比較器 輸出的兩路標(biāo)簽回波信號(hào)進(jìn)行編碼和解碼，解碼產(chǎn)生的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在其緩存中， 通過中斷方式通知微處理器Ul讀取數(shù)據(jù)。U3、 U4為驅(qū)動(dòng)芯片，增加比較芯片 U13輸出信號(hào)的驅(qū)動(dòng)能力。X2是U2的時(shí)鐘。微處理器U1是Freescale的16位處理器，在本實(shí)用新型中承擔(dān)整個(gè)系統(tǒng)控制功能以及IS018000-6B/C協(xié)議的實(shí)現(xiàn)。串行接口的驅(qū)動(dòng)芯片U5將TTL電平轉(zhuǎn) 換為RS232電平。TI， NJ1為以太網(wǎng)的轉(zhuǎn)換和接口電路。X1是U1的時(shí)鐘。來自微處理器U1的三路繼電器信號(hào)分別驅(qū)動(dòng)三個(gè)三極管，進(jìn)而控制三個(gè)繼 電器實(shí)現(xiàn)開合動(dòng)作，繼電器提供給用戶用以控制一些信號(hào)，如指示燈等。PCI接 口單元為標(biāo)準(zhǔn)PCI接口的PCB金手指封裝，用于將本實(shí)用新型的PCI卡式讀寫 器模塊插入連接至PC機(jī)的PCI插槽內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種PCI卡式讀寫器模塊，其特征在于所述PCI卡式讀寫器模塊包括微波射頻模塊、編解碼處理單元、控制及協(xié)議處理部分、IO輸出控制處理部分及PCI接口；所述微波射頻模塊包括發(fā)射電路和接收電路，發(fā)射電路包括順序連接的載波合成電路、前置放大器、混頻電路、濾波電路、末級(jí)功率放大電路，接收電路包括順序連接的標(biāo)簽反射信號(hào)解調(diào)電路、差分放大電路、低通濾波電路和比較電路；所述編解碼處理單元包括有編碼和解碼單元(U2)；所述控制及協(xié)議處理部分具有與編碼和解碼單元(U2)連接的微處理器(U1)；所述比較電路接編碼和解碼單元(U2)；編碼和解碼單元(U2)與載波合成電路、調(diào)制驅(qū)動(dòng)電路連接，調(diào)制驅(qū)動(dòng)連接混頻電路。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的PCI卡式讀寫器模塊，其特征在于所述載波合成電路由溫補(bǔ)晶體振蕩器(T100)和頻率綜合器(U105)組成，溫補(bǔ)晶體振蕩器 (T100)采用T12.8H4S，頻率合成器(U5)采用PLL400-915A。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的PCI卡式讀寫器模塊，其特征在于所述前置放大器 采用射頻芯片(U106) RF2381。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的PCI卡式讀寫器模塊，其特征在于所述混頻電路采 用混頻器(U107) HMC207S8，所述濾波電路采用聲表濾波器(U108) SF2904; 所述末級(jí)功率放大電路采用功率放大芯片(U109) PF01411A。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的PCI卡式讀寫器模塊，其特征在于所述反射信號(hào)解 調(diào)電路由四個(gè)雙向二極管構(gòu)成相距八分之一波長(zhǎng)微帶線的四路二極管解調(diào) 電路，所述差分放大電路由四組三極管構(gòu)成二級(jí)差動(dòng)放大器；所述低通濾波 電路采用二個(gè)可編程濾波器(Ull、 U12) PAC80構(gòu)成，所述比較電路由比較芯片(U13) MAX942構(gòu)成。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的PCI卡式讀寫器模塊，其特征在于所述調(diào)制驅(qū)動(dòng)電路由可編程濾波器(U110)、第---三極管(U111)構(gòu)成，第---三極管(U111)的基極接編碼和解碼單元(U2)，集電極接可編程濾波器(U110) 輸出端，發(fā)射極接地，可編程濾波器(U110)輸出信號(hào)至混頻器(U107)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的PCI卡式讀寫器模塊，其特征在于所述編碼和解碼 單元(U2)采用APA150。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的PCI卡式讀寫器模塊，其特征在于所述編碼和解碼 單元(U2)與比較芯片(U13)之間連接有信號(hào)驅(qū)動(dòng)單元(U3、 U4 )。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的PCI卡式讀寫器模塊，其特征在于:所述微處理器(U1) 采用MC9S12NE62。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的PCI卡式讀寫器模塊，其特征在于所述IO輸出控 制處理部分及PCI接口具有繼電器驅(qū)動(dòng)電路，繼電器驅(qū)動(dòng)電路由第一至第三 三極管(Q1 Q3)分別構(gòu)成三組驅(qū)動(dòng)電路，5V電源與第一至第三三極管(Q1 Q3)發(fā)射極之間串接有反向的二極管(D1 D3)，各個(gè)二極管(D1 D3)兩 端分別接繼電器(RLY1 RLY3)控制線圈兩端。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種PCI卡式讀寫器模塊，要解決的技術(shù)問題是使讀寫器體積小，價(jià)格低廉，本實(shí)用新型包括微波射頻模塊、編解碼處理單元、控制及協(xié)議處理部分、IO輸出控制處理部分及PCI接口，微波射頻模塊包括發(fā)射和接收電路，編解碼處理單元包括編碼和解碼單元，控制及協(xié)議處理部分具有微處理器，本實(shí)用新型與現(xiàn)有的技術(shù)相比，讀寫器發(fā)射微波能量激勵(lì)電子標(biāo)簽工作，同時(shí)發(fā)給電子標(biāo)簽命令，電子標(biāo)簽取得微波能量后，根據(jù)發(fā)送的命令反射回來結(jié)果，讀寫器模塊對(duì)標(biāo)簽反射回來的回波信號(hào)解調(diào)、放大，解碼、譯碼處理實(shí)現(xiàn)讀取標(biāo)簽內(nèi)存儲(chǔ)的固定數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)區(qū)的數(shù)據(jù)，也可對(duì)數(shù)據(jù)區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行改寫，體積小，價(jià)格低廉。
文檔編號(hào)G06K7/08GK201117010SQ20072017091
公開日2008年9月17日 申請(qǐng)日期2007年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月15日
發(fā)明者劉春江, 劉瑞濤, 文藝清, 春 曹 申請(qǐng)人:深圳市遠(yuǎn)望谷信息技術(shù)股份有限公司