專利名稱：超高頻rfid標(biāo)簽閱讀器的補(bǔ)償方法、閱讀器及其射頻前端的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于無線射頻技術(shù)領(lǐng)域中鏈路的泄漏補(bǔ)償方法，具體地說，是關(guān)于超高頻射 頻電子標(biāo)簽閱讀器(UHF RFID Reader, Ultra High Frequency Ratio-Frequency Identification)的泄漏補(bǔ)償方法，以及提供一實(shí)現(xiàn)上述補(bǔ)償方法的超高頻射頻電子標(biāo)簽 閱讀器的射頻前端。
背景技術(shù)：
近幾年來，射頻標(biāo)簽識別技術(shù)(RFID， Ratio-Frequency Identification)因?yàn)槠?在物流和供應(yīng)鏈管理等方面應(yīng)用的巨大潛力而在國內(nèi)外備受關(guān)注。RFID的編碼技術(shù)使世界 上任何的一個物品都有自己的"身份號碼"，RFID可以自動讀取物品的"身份號碼"并對 其相關(guān)信息進(jìn)行處理，通過網(wǎng)絡(luò)而建立起"物品網(wǎng)"，"物品網(wǎng)"的建立對物流和供應(yīng)鏈 管理是有革命性意義的。在物流及供應(yīng)鏈管理中，信息的準(zhǔn)確性和及時性是最為關(guān)鍵的， RFID的自動識別能力和管理技術(shù)對此可以提供充分的保證。RFID使供應(yīng)鏈的透明度大大 提高，物品能在供應(yīng)鏈的任何地方被實(shí)時的追蹤。對提高生產(chǎn)和流通業(yè)的生產(chǎn)力，拓展增 值能力有著不可估量的潛力。不僅僅是在物流和供應(yīng)管理領(lǐng)域，RFID技術(shù)是一項(xiàng)可以挑戰(zhàn) 你想象力的一個技術(shù)。未來的產(chǎn)品設(shè)計(jì)，生產(chǎn)，銷售，以及人們的生活模式都有可能被深 刻地改變。除了物流和供應(yīng)鏈管理的應(yīng)用，RFID還可以廣泛地應(yīng)用在如，生產(chǎn)制造和裝配， 航空行李處理，郵件/快運(yùn)包裹處理，文檔追蹤/圖書館管理，動物身份標(biāo)識，門禁控制/ 電子門票，道路自動收費(fèi)等眾多領(lǐng)域。在RFID系統(tǒng)里，相對于13.5MHz及更低頻率的系統(tǒng)而言，超高射頻識別技術(shù)(UHF RFID)，由于其工作電磁波的頻段為900MHz附近(對于中國標(biāo)準(zhǔn)為920_925MHz和 840-845MHz)，該頻段電磁波的波長較短，因此標(biāo)簽可以采用相對很小的天線接收信號， 從而為標(biāo)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(diǎn)發(fā)展方向，并且超高頻射頻識別技術(shù)UHF RFID將有望從現(xiàn)今的900MHz工作頻率 向2. 45GHz的工作頻率發(fā)展。對于UHF RFID系統(tǒng)簡單而言，由標(biāo)簽(tag)，標(biāo)簽閱讀器(Reader)以及應(yīng)用軟件 平臺構(gòu)成。標(biāo)簽和標(biāo)簽閱讀器(Reader)是UHF RFID系統(tǒng)的硬件基礎(chǔ)。UHF RFID系統(tǒng)的基 本工作原理大致如下(1)閱讀器Reader發(fā)射電磁波給標(biāo)簽Tag,對標(biāo)簽Tag進(jìn)行指令控制，信息寫入讀取等操作；(2)標(biāo)簽Tag—方面接收閱讀器Reader發(fā)射來的電磁波信 號；另一方面，對于無源標(biāo)簽Tag而言，利用閱讀器Reader發(fā)射來的電磁波轉(zhuǎn)化為直流 電源電壓，作為標(biāo)簽Tag的工作電源；(3)標(biāo)簽Tag返回閱讀器Reader的通信機(jī)制是， Tag將Reader發(fā)射的電磁波通過背散射機(jī)制將標(biāo)簽的信息返回給閱讀器Reader。UHF RFID的通信機(jī)制的一個特點(diǎn)是，閱讀器Reader的發(fā)射鏈路發(fā)射的信號和接收鏈 路接收的信號具有相同頻率的電磁載波。對于適用于小型化和手持式設(shè)備的無線通信系 統(tǒng)，發(fā)射鏈路和接收鏈路共用一個天線，它們之間采用耦合器(coupler)或環(huán)形隔離器(circulator)進(jìn)行隔離；但是由于天線必然存在的阻抗失配，以及耦合器(coupler) 和環(huán)形隔離器(circulator)有限的隔離度，閱讀器Reader發(fā)射鏈路必然有信號泄漏到 接收鏈路中，如圖1所示，此泄漏信號與接收鏈路中來自標(biāo)簽Tag的有用信號具有同一頻 率的載波，且比有用信號強(qiáng)度大很多。這一特點(diǎn)即是超高頻射頻電子標(biāo)簽閱讀器(UHF RFID Reader)的難點(diǎn)。 一方面，該泄漏信號的存在對射頻前端(包括低噪聲放大器LNA、混頻 器Mixer等)提出了很高的線性度要求；另一方面當(dāng)泄漏信號經(jīng)過Mixer變頻之后，將變 成一個很大的直流分量的泄漏信號，這一直流分量將會導(dǎo)致后面的模擬基帶電路很容易被 飽和掉從而難以正常工作。如何將這個比有用信號大很多的同一頻點(diǎn)的泄漏信號去除，并 避免對有用信號的干擾，是閱讀器設(shè)計(jì)的一大難點(diǎn)和挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的標(biāo)簽閱讀器的結(jié)構(gòu)對發(fā)射端的信號泄漏問題，采用高分辨率的數(shù)模轉(zhuǎn)換器(ADC)來解決。這樣的解決方法有兩個問題:一、如果要進(jìn)一步提高閱讀器的靈敏度意味 著要更高分辨率的ADC; 二、閱讀器射頻前端設(shè)計(jì)中對混頻器和低噪聲放大器的線性度有 非常高的要求。因此該方案并不適用于低成本的單芯片集成的閱讀器的設(shè)計(jì)。目前公開的專利中，美國專利(專利號6,686,830，)利用三端1/8波長傳輸線使 發(fā)射信號和接收信號形成差分信號，差分信號經(jīng)過包絡(luò)檢波，然后利用差分放大器消除泄 漏的發(fā)射信號，但是這個方法受包絡(luò)檢波器的阻抗影響較大，而使差分信號不平衡，限制 了閱讀器的靈敏度的提高。目前公開發(fā)表的文獻(xiàn)中，有一部分關(guān)于UHF RFID Reader設(shè)計(jì)方案的，其中最具代表 的如文獻(xiàn)"I. Kipnis， S. Chiu， M. Loyer, J. Caxrigan, J R即p, P. Johansson, D. Westberg, J. Johansson, "A 900MHz UHF RFID Reader Transceiver IC" ， IEEE International Solid-State Circuits Conference, 2007，，，采用較高成本的BiCM0S工 藝設(shè)計(jì)了具有很高線性度的射頻前端電路(LNA和Mixer)，然后在射頻前端電路之后采 用片外電容組成高通濾波器，從而將Mixer之后的直流泄漏信號濾除掉。這一方案的問題在于，對混頻器和低噪聲放大器的線性度仍然有非常高的要求，不利于實(shí)現(xiàn)低成本的全 CMOS芯片。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供了一種關(guān)于超高頻射頻電子標(biāo)簽閱讀器的泄漏 補(bǔ)償方法及實(shí)現(xiàn)上述補(bǔ)償方法的超高頻射頻電子標(biāo)簽閱讀器的射頻前端，該射頻前端靈敏 度高、電路模塊設(shè)計(jì)要求低，且成本低。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種超高頻射頻電子標(biāo)簽閱讀器的泄漏補(bǔ)償方法，其步驟包括1) 超高頻射頻電子標(biāo)簽閱讀器的射頻前端設(shè)有兩個環(huán)形隔離器或耦合器，環(huán)形隔離器A或耦合器A的輸入端與天線相連接，環(huán)形隔離器B或耦合器B的輸入端與50歐姆電阻相 連接；2) 將超高頻射頻電子標(biāo)簽閱讀器的功率放大器輸出端分為兩路， 一路至環(huán)形隔離器A 或耦合器A的輸出端，另一路至環(huán)形隔離器B或耦合器B的輸出端，上述兩路的PCB板走 線的信號延遲一致；3) 環(huán)形隔離器A或耦合器A的耦合端連接低噪聲放大器的輸入端，環(huán)形隔離器B或耦 合器B的耦合端連接低噪聲放大器的輸入補(bǔ)償端；4) 低噪聲放大器將輸入端的信號和輸入補(bǔ)償端的信號做相減，去除掉發(fā)射端的泄漏信號。一種超高頻射頻電子標(biāo)簽閱讀器的射頻前端，包括天線、兩個環(huán)形隔離器、功率放大 器、低噪聲放大器以及它們之間的PCB板走線，所述的天線， 一端為從空間接收射頻RF信號且向空間發(fā)射射頻RF信號，另一端與環(huán) 形隔離器A相連；所述環(huán)形隔離器A的輸出端為功率放大器的輸出的發(fā)射信號，耦合端與低噪聲放大器 的輸入端相連輸出射頻RF信號；所述環(huán)形隔離器B的輸入端與50歐姆電阻相連，輸出端也為功率放大器的輸出的發(fā)射 信號，耦合端與低噪聲放大器的輸入補(bǔ)償端相連，輸出補(bǔ)償信號；所述的環(huán)形隔離器A的耦合端至低噪聲放大器輸入端的PCB板走線與所述的環(huán)形隔離 器B的耦合端與低噪聲放大器輸入補(bǔ)償端的PCB板走線信號延遲相同；所述的低噪聲放大器，輸入端連接環(huán)形隔離器A的耦合端，接收射頻RF信號；輸入補(bǔ)償端連接環(huán)形隔離器B的耦合端，接收與泄漏信號大小相等、幅度相等的補(bǔ)償信號；所述低噪聲放大器的輸出端輸出放大了的去除掉泄漏信號的射頻RF信號。上述功率放大器的輸出端至兩個環(huán)形隔離器輸出端的PCB板走線可相互對稱?；?， 一種超高頻射頻電子標(biāo)簽閱讀器的射頻前端，包括天線、兩個耦合器、功率放大器、低噪聲放大器以及它們之間的PCB板走線，所述的天線， 一端為從空間接收射頻RF信號且向空間發(fā)射射頻RF信號，另一端與耦合器A相連；所述耦合器A的輸出端為功率放大器的輸出的發(fā)射信號，耦合端與低噪聲放大器的輸 入端相連輸出射頻RF信號；所述耦合器B的輸入端與50歐姆電阻相連，輸出端也為功率放大器的輸出的發(fā)射信號， 耦合端與低噪聲放大器的輸入補(bǔ)償端相連，輸出補(bǔ)償信號；所述的耦合器A的耦合端至低噪聲放大器輸入端的PCB板走線與所述耦合器B的耦合 端與低噪聲放大器輸入補(bǔ)償端的PCB板走線信號延遲相同；所述的低噪聲放大器，輸入端連接耦合器A的耦合端，接收射頻RF信號；輸入補(bǔ)償端 連接耦合器B的耦合端，接收與泄漏信號大小相等、幅度相等的補(bǔ)償信號；所述低噪聲放 大器的輸出端輸出放大了的去除掉泄漏信號的射頻RF信號。另，本發(fā)明提供一種超高頻射頻電子標(biāo)簽閱讀器，包括射頻前端，接收鏈路，發(fā)射鏈 路，數(shù)字信號處理電路以及其他一些輔助電路模塊，射頻前端包括天線、兩個環(huán)形隔離器、 功率放大器、低噪聲放大器以及它們之間的PCB板走線，所述的天線的一端為從空間接收射頻RF信號且向空間發(fā)射射頻RF信號，另一端與環(huán) 形隔離器A相連；所述環(huán)形隔離器A的輸出端為功率放大器的輸出的發(fā)射信號，耦合端與低噪聲放大器 的輸入端相連輸出射頻RF信號；所述環(huán)形隔離器B的輸入端與50歐姆電阻相連，輸出端也為功率放大器的輸出的發(fā)射 信號，耦合端與低噪聲放大器的輸入補(bǔ)償端相連，輸出補(bǔ)償信號；所述發(fā)送鏈路的功率放大器輸出端至兩個環(huán)形隔離器輸出端的走線信號延遲相同；所述的接收鏈路的低噪聲放大器，輸入一端連接環(huán)形隔離器A的偶合端，接收射頻RF 信號；輸入補(bǔ)償端連接環(huán)形隔離器B的耦合端，接收與泄漏信號大小相等、幅度相等的補(bǔ) 償信號；其輸出端輸出放大了的去除掉泄漏信號的射頻RF信號?；?， 一種超高頻射頻電子標(biāo)簽閱讀器，包括射頻前端，接收鏈路，發(fā)射鏈路，數(shù)字信號處理電路以及其他一些輔助電路模塊，其特征在于，射頻前端包括天線、兩個耦合器、 功率放大器、低噪聲放大器以及它們之間的PCB板走線，所述的天線， 一端為從空間接收射頻RF信號且向空間發(fā)射射頻RF信號，另一端與耦 合器A相連；所述耦合器A的輸出端為功率放大器的輸出的發(fā)射信號，耦合端與低噪聲放大器的輸 入端相連輸出射頻RF信號；所述耦合器B的輸入端與50歐姆電阻相連，輸出端也為功率放大器的輸出的發(fā)射信號， 耦合端與低噪聲放大器的輸入補(bǔ)償端相連，輸出補(bǔ)償信號；所述的耦合器A的耦合端至低噪聲放大器輸入端的PCB板走線與所述耦合器B的耦合 端與低噪聲放大器輸入補(bǔ)償端的PCB板走線信號延遲相同；所述的低噪聲放大器，輸入端連接耦合器A的耦合端，接收射頻RF信號；輸入補(bǔ)償 端連接耦合器B的耦合端，接收與泄漏信號大小相等、幅度相等的補(bǔ)償信號；所述低噪聲 放大器的輸出端輸出放大了的去除掉泄漏信號的射頻RF信號。上述接收鏈路進(jìn)一步還可包括1/Q兩路的混頻器Mixer, I/Q兩路的模擬基帶電路和 ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器。上述發(fā)射鏈路進(jìn)一步還可包括DAC數(shù)模轉(zhuǎn)換器，模擬基帶電路和混頻器Mixer。 本發(fā)明的工作原理是，數(shù)字信號處理電路采用OOK或ASK調(diào)制方式將信號調(diào)制到發(fā)射 鏈路上，通過功率放大器放大信號，發(fā)射信號通過環(huán)形隔離器或耦合器(與接收鏈路相隔 離)，傳播至天線向空間傳播。信號到達(dá)射頻電子標(biāo)簽，電子標(biāo)簽將其所攜帶的信息通過 背散射的方式加載到這個信號上并通過空間返回閱讀器。返回的射頻RF信號通過天線被 閱讀器接收到，RF信號經(jīng)過環(huán)形隔離器(與發(fā)射鏈路相隔離)，進(jìn)入低噪聲放大器；同時 經(jīng)I， Q兩路進(jìn)行信號解調(diào)，再經(jīng)信號處理電路，完成閱讀器和標(biāo)簽的通訊過程。攜帶標(biāo)簽信息的有用信號返回閱讀器時，功率放大器輸出的發(fā)射信號的一部分能量由 于天線阻抗的失配和環(huán)形隔離器的隔離度有限而泄漏到閱讀器的接收端并和上述頻點(diǎn)相 同的有用信號疊加，如圖2所示。泄漏信號強(qiáng)度遠(yuǎn)大于標(biāo)簽返回的有用信號。這樣一個疊 加的泄漏信號進(jìn)入射頻前端(包括低噪聲放大器和混頻器)，為了避免有用信號的失真， 射頻前端的線性度要求就非常高，這給射頻前端的設(shè)計(jì)帶來了很大的難度。如果沒有這個 泄漏信號，線性度的要求就可以低一個量級。經(jīng)混頻器下變頻后解調(diào)出的模擬信號仍然疊 加在一個很大泄漏信號下變頻所形成的近似直流的低頻信號上，這個大泄漏信號限制了后級放大器對有用信號的有效放大，否則后級放大器會被飽和掉，這就限制了閱讀器靈敏度 的提高和大大增加了模擬基帶電路的設(shè)計(jì)難度。為了解決這個問題，在本發(fā)明中采用所述的環(huán)形隔離器或耦合器以及所述的天線、環(huán) 形隔離器、功率放大器、低噪聲放大器之間的PCB板走線，通過控制器件的布局和PCB板 的走線，獲得信號延遲相同(相移相同)的兩路信號， 一路仍為疊加了泄漏信號的有用信 號，另一路為補(bǔ)償信號(與泄漏信號大小相等、幅度相同)，兩個信號通路通過所述的低 噪聲放大器做相減操作，即可把泄漏信號去除掉，從而在射頻前端即可獲得干凈的有用信 號，如圖4所示。這樣大大降低了射頻前端電路對線性度的要求；同時在混頻器之后也沒 有出現(xiàn)大的低頻泄漏信號，從而大大降低了模擬基帶電路的設(shè)計(jì)難度；從而提高了閱讀器 的靈敏度。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是1) 利用兩個環(huán)形隔離器或耦合器及其與低噪聲放大器、功率放大器之間的PCB板走 線獲得與泄漏信號相位相同、大小相等的補(bǔ)償信號，用來去除有用信號中疊加的泄漏信號；2) 大大降低了射頻前端電路(包括低噪聲放大器和混頻器等)在線性度方面的設(shè)計(jì) 難度；3) 避免了模擬基帶電路被大的低頻泄漏信號飽和掉的可能性，使得模擬基帶電路放 大有用信號的空間大大增強(qiáng)，并且大大降低了模擬基帶電路的設(shè)計(jì)難度；4) 提高了閱讀器的靈敏度；5) 閱讀器有利于實(shí)現(xiàn)低成本的全CMOS的單芯片集成(S0C， system-on-chip)。


圖1是傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的射頻電子標(biāo)簽閱讀器的示意圖；圖2是由發(fā)射鏈路泄漏至接收鏈路的泄漏信號和標(biāo)簽返回的有用信號疊加之后的信 號包絡(luò)示意圖(低噪聲放大器輸入端的信號)；圖3是本發(fā)明所述的超高頻射頻電子標(biāo)簽UHF RFID Reader的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4是本發(fā)明所闡述的閱讀器信號解調(diào)的仿真示意圖；(1) 泄漏信號與有用信號的疊加信號包絡(luò)示意圖(低噪聲放大器輸入端)；(2) 補(bǔ)償信號包絡(luò)示意圖(低噪聲放大器輸入補(bǔ)償端)；(3) 低噪聲放大器輸出端的信號包絡(luò)示意圖(去除泄漏信號，并將有用信號放大)； 圖5為本發(fā)明超高頻射頻電子標(biāo)簽閱讀器的泄漏補(bǔ)償方法的流程示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述-本發(fā)明所述的射頻電子標(biāo)簽閱讀器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括天線，環(huán)形隔離器(circulator)， 接收鏈路(包括低噪聲放大器LNA， 1/Q兩路的混頻器Mixer， I/Q兩路的模擬基帶電路， ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器)，發(fā)射鏈路(包括DAC數(shù)模轉(zhuǎn)換器，模擬基帶電路，混頻器Mixer，功 率放大器)，和數(shù)字信號處理電路，其他一些輔助電路模塊，以及天線、環(huán)形隔離器、功 率放大器、低噪聲放大器之間的PCB板走線。所述的天線， 一端為從空間接收射頻RF信號且向空間發(fā)射射頻RF信號，另一端與環(huán) 形隔離器相連。所述的環(huán)形隔離器將采用兩個，其中一個環(huán)形隔離器A (環(huán)形隔離器為三端口器件) 的輸入一端與天線相連，輸出一端為功率放大器的輸出的發(fā)射信號，耦合一端與低噪聲放 大器的輸入端相連輸出射頻RF信號(含有泄漏信號、天線接收到的標(biāo)簽返回的有用信號) 至低噪聲放大器；另一個環(huán)形隔離器B的輸入一端與50歐姆電阻相連，輸出一端也為功 率放大器的輸出的發(fā)射信號，耦合一端與低噪聲放大器的輸入補(bǔ)償端相連，輸出補(bǔ)償信號 (只含有泄漏信號)至低噪聲放大器輸入補(bǔ)償端。所述的天線、環(huán)形隔離器、功率放大器、低噪聲放大器之間的PCB板走線，是指PCB 版上連接上述各模塊的走線；其特征在于功率放大器輸出端至兩個環(huán)形隔離器輸出端的 走線使得該兩條通路上的信號延遲相同(信號相移相同)，兩個環(huán)形隔離器耦合端分別至 低噪聲放大器的輸入端和輸入補(bǔ)償端的走線使得該兩條通路上的信號延遲相同(信號相移 相同)。所述的接收鏈路如下所述的低噪聲放大器，輸入一端連接環(huán)形隔離器A的耦合端，接收射頻RF信號(含 有泄漏信號以及有用信號)；輸入補(bǔ)償端連接環(huán)形隔離器B的耦合端，接收補(bǔ)償信號(與 泄漏信號大小相等、幅度相等)；輸出端輸出放大了的只含有有用信號的射頻RF信號(泄 漏信號通過低噪聲放大器與補(bǔ)償信號相減)至1/Q兩路混頻器的輸入一端。所述的I/Q兩路混頻器，輸入一端為低噪聲放大器的輸出射頻RF信號，輸入另一端 為鎖相環(huán)輸出的本振信號，輸出端為經(jīng)過下變頻的模擬信號，至模擬基帶電路。所述的I/Q兩路模擬基帶電路，輸入端為Mixer輸出端的模擬信號，經(jīng)過濾波和放大 處理，輸出端為模擬輸出信號，至模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC待轉(zhuǎn)換。所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC，輸入端為待轉(zhuǎn)換的模擬輸出信號，輸出數(shù)字信號。所述的數(shù)字信號處理電路，接收模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC輸出的數(shù)字信號，進(jìn)行處理；并采用00K或ASK調(diào)制方式將調(diào)制的數(shù)字信號輸出給數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC。所述的發(fā)射鏈路如下所述的DAC數(shù)模轉(zhuǎn)換器，輸入端為數(shù)字信號處理電路輸出的調(diào)制數(shù)字信號，轉(zhuǎn)換位模 擬信號由輸出端輸出至模擬基帶電路。所述的發(fā)射鏈路的模擬基帶電路，輸入端為MC輸出的模擬信號，經(jīng)過放大和濾波， 輸出端輸出模擬信號至混頻器Mixer。所述的發(fā)射鏈路的混頻器Mixer,輸入一端為待上變頻的模擬信號，輸入另一端為鎖 相環(huán)輸出的本振信號，輸出端為經(jīng)過上變頻的射頻RF信號，平分為兩路至環(huán)形隔離器A 和B各自的輸出端。按照所述的發(fā)明內(nèi)容及其所說的發(fā)明結(jié)構(gòu)，按圖3所示的超高頻射頻電子標(biāo)簽閱讀器 (UHF RFID Reader)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)芯片電路。參考圖5，其中環(huán)形隔離器A、環(huán)形隔離器B、低噪聲放大器、功率放大器之間PCB板 走線要使得相應(yīng)的信號延遲一致，具體方式為(1)功率放大器輸出端分為兩路， 一路 至環(huán)形隔離器A的輸出端，另一路至環(huán)形隔離器B的輸出端，使得該兩路的PCB板走線盡 可能的對稱，并使用相同的走線寬度、間距(PCB板上走線與接地鋪銅層的間距)走過相 同的長度；(2)環(huán)形隔離器A的輸入端與天線相連接，環(huán)形隔離器B的輸入端與50歐姆 電阻相連接(使得該端口具有與天線相同的阻抗特性)；(3)環(huán)形隔離器A的耦合端連 接低噪聲放大器的輸入端，環(huán)形隔離器B的耦合端連接低噪聲放大器的輸入補(bǔ)償端，該兩 路的PCB板走線盡可能的對稱，并使用相同的走線寬度、間距(PCB板上走線與接地鋪銅 層的間距)走過相同的長度；(4)低噪聲放大器設(shè)計(jì)為具有輸入端和輸入補(bǔ)償端，使得 該兩端的信號做相減，然后將相減后的信號放大。上述實(shí)施例中提供了采用環(huán)形隔離器實(shí)現(xiàn)超高頻射頻電子標(biāo)簽閱讀器的泄漏補(bǔ)償方 法，與之對應(yīng)的，可以采用耦合器來實(shí)現(xiàn)上述泄漏補(bǔ)償方法。以上通過詳細(xì)實(shí)施例描述了本發(fā)明所提供的超高頻射頻電子標(biāo)簽閱讀器的泄漏補(bǔ)償 方法及實(shí)現(xiàn)該方法的超高頻射頻電子標(biāo)簽閱讀器的射頻前端，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理 解，在不脫離本發(fā)明實(shí)質(zhì)的范圍內(nèi)，可以對本發(fā)明做一定的變形或修改；該方法也不限于 實(shí)施例中所公開的內(nèi)容。
權(quán)利要求
1、一種超高頻射頻電子標(biāo)簽閱讀器的泄漏補(bǔ)償方法，其步驟包括1)超高頻射頻電子標(biāo)簽閱讀器的射頻前端設(shè)有兩個環(huán)形隔離器或耦合器，環(huán)形隔離器A或耦合器A的輸入端與天線相連接，環(huán)形隔離器B或耦合器B的輸入端與50歐姆電阻相連接；2)將超高頻射頻電子標(biāo)簽閱讀器的功率放大器輸出端分為兩路，一路至環(huán)形隔離器A或耦合器A的輸出端，另一路至環(huán)形隔離器B或耦合器B的輸出端，上述兩路的PCB板走線的信號延遲一致；3)環(huán)形隔離器A或耦合器A的耦合端連接低噪聲放大器的輸入端，環(huán)形隔離器B或耦合器B的耦合端連接低噪聲放大器的輸入補(bǔ)償端；4)低噪聲放大器將輸入端的信號和輸入補(bǔ)償端的信號做相減，去除掉發(fā)射端的泄漏信號。
2、 一種超高頻射頻電子標(biāo)簽閱讀器的射頻前端，其特征在于，包括天線、兩個環(huán)形隔 離器、功率放大器、低噪聲放大器以及它們之間的PCB板走線，所述的天線， 一端為從空間接收射頻RF信號且向空間發(fā)射射頻RF信號，另一端與環(huán) 形隔離器A相連；所述環(huán)形隔離器A的輸出端為功率放大器的輸出的發(fā)射信號，耦合端與低噪聲放大器 的輸入端相連輸出射頻RF信號；所述環(huán)形隔離器B的輸入端與50歐姆電阻相連，輸出端也為功率放大器的輸出的發(fā)射 信號，耦合端與低噪聲放大器的輸入補(bǔ)償端相連，輸出補(bǔ)償信號；所述的環(huán)形隔離器A的耦合端至低噪聲放大器輸入端的PCB板走線與所述的環(huán)形隔離 器B的耦合端與低噪聲放大器輸入補(bǔ)償端的PCB板走線信號延遲相同；所述的低噪聲放大器，輸入端連接環(huán)形隔離器A的耦合端，接收射頻RF信號；輸入補(bǔ) 償端連接環(huán)形隔離器B的耦合端，接收與泄漏信號大小相等、幅度相等的補(bǔ)償信號；所述 低噪聲放大器的輸出端輸出放大了的去除掉泄漏信號的射頻RF信號。
3、 如權(quán)利要求2所述的超高頻射頻電子標(biāo)簽閱讀器的射頻前端，其特征在于，所述功 率放大器輸出端至兩個環(huán)形隔離器輸出端的PCB板走線相互對稱。
4、 一種超高頻射頻電子標(biāo)簽閱讀器的射頻前端，其特征在于，包括天線、兩個耦合器、 功率放大器、低噪聲放大器以及它們之間的PCB板走線，所述的天線， 一端為從空間接收射頻RF信號且向空間發(fā)射射頻RF信號，另一端與耦 合器A相連；所述耦合器A的輸出端為功率放大器的輸出的發(fā)射信號，耦合端與低噪聲放大器的輸 入端相連輸出射頻RF信號；所述耦合器B的輸入端與50歐姆電阻相連，輸出端也為功率放大器的輸出的發(fā)射信號， 耦合端與低噪聲放大器的輸入補(bǔ)償端相連，輸出補(bǔ)償信號；所述的耦合器A的耦合端至低噪聲放大器輸入端的PCB板走線與所述耦合器B的耦合端與低噪聲放大器輸入補(bǔ)償端的PCB板走線信號延遲相同；所述的低噪聲放大器，輸入端連接耦合器A的耩合端，接收射頻RF信號；輸入補(bǔ)償端連接耦合器B的耦合端，接收與泄漏信號大小相等、幅度相等的補(bǔ)償信號；所述低噪聲放大器的輸出端輸出放大了的去除掉泄漏信號的射頻RF信號。
5、 一種超高頻射頻電子標(biāo)簽閱讀器，包括射頻前端，接收鏈路，發(fā)射鏈路，數(shù)字信號 處理電路以及其他一些輔助電路模塊，其特征在于，射頻前端包括天線、兩個環(huán)形隔離器、 功率放大器、低噪聲放大器以及它們之間的PCB板走線，所述的天線的一端為從空間接收射頻RF信號且向空間發(fā)射射頻RF信號，另一端與環(huán) 形隔離器A相連；所述環(huán)形隔離器A的輸出端為功率放大器的輸出的發(fā)射信號，耦合端與低噪聲放大器 的輸入端相連輸出射頻RF信號；所述環(huán)形隔離器B的輸入端與50歐姆電阻相連，輸出端也為功率放大器的輸出的發(fā)射 信號，耦合端與低噪聲放大器的輸入補(bǔ)償端相連，輸出補(bǔ)償信號；所述發(fā)送鏈路的功率放大器輸出端至兩個環(huán)形隔離器輸出端的走線信號延遲相同；所述的接收鏈路的低噪聲放大器，輸入一端連接環(huán)形隔離器A的偶合端，接收射頻RF 信號；輸入補(bǔ)償端連接環(huán)形隔離器B的耦合端，接收與泄漏信號大小相等、幅度相等的補(bǔ) 償信號；其輸出端輸出放大了的去除掉泄漏信號的射頻RF信號。
6、 一種超高頻射頻電子標(biāo)簽閱讀器，包括射頻前端，接收鏈路，發(fā)射鏈路，數(shù)字信號 處理電路以及其他一些輔助電路模塊，其特征在于，射頻前端包括天線、兩個耦合器、功 率放大器、低噪聲放大器以及它們之間的PCB板走線，所述的天線， 一端為從空間接收射頻RF信號且向空間發(fā)射射頻RF信號，另一端與耦 合器A相連；所述耦合器A的輸出端為功率放大器的輸出的發(fā)射信號，耦合端與低噪聲放大器的輸 入端相連輸出射頻RF信號；所述耦合器B的輸入端與50歐姆電阻相連，輸出端也為功率放大器的輸出的發(fā)射信號，耦合端與低噪聲放大器的輸入補(bǔ)償端相連，輸出補(bǔ)償信號；所述的耦合器A的耦合端至低噪聲放大器輸入端的PCB板走線與所述耦合器B的耦合 端與低噪聲放大器輸入補(bǔ)償端的PCB板走線信號延遲相同；所述的低噪聲放大器，輸入端連接耦合器A的耦合端，接收射頻RF信號；輸入補(bǔ)償 端連接耦合器B的耦合端，接收與泄漏信號大小相等、幅度相等的補(bǔ)償信號；所述低噪聲 放大器的輸出端輸出放大了的去除掉泄漏信號的射頻RF信號。
7、 如權(quán)利要求5或6所述的超高頻射頻電子標(biāo)簽閱讀器，其特征在于，所述接收鏈 路進(jìn)一步還包括1/Q兩路的混頻器Mixer， I/Q兩路的模擬基帶電路和ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
8、 如權(quán)利要求5或6所述的超高頻射頻電子標(biāo)簽閱讀器，其特征在于，所述發(fā)射鏈 路進(jìn)一步還包括DAC數(shù)模轉(zhuǎn)換器，模擬基帶電路和混頻器Mixer。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種超高頻射頻電子標(biāo)簽閱讀器的泄漏補(bǔ)償方法及實(shí)現(xiàn)上述補(bǔ)償方法的超高頻射頻電子標(biāo)簽閱讀器的射頻前端，屬于無線射頻技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明核心是，采用兩個環(huán)形隔離器或耦合器，通過控制器件的布局和PCB板的走線，獲得信號延遲相同的兩路信號，一路為疊加了泄漏信號的有用信號，另一路為與泄漏信號大小相等、幅度相同的補(bǔ)償信號，兩個信號通路通過低噪聲放大器做相減操作，即可把泄漏信號去除掉，從而在射頻前端獲得干凈的有用信號，從而提高了超高頻射頻電子標(biāo)簽閱讀器的靈敏度，并極大地降低了傳統(tǒng)閱讀器結(jié)構(gòu)中各電路模塊的設(shè)計(jì)難度，更易于實(shí)現(xiàn)射頻電子標(biāo)簽閱讀器的系統(tǒng)單片集成。
文檔編號G06K7/00GK101246540SQ20081010211
公開日2008年8月20日 申請日期2008年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月18日
發(fā)明者劉軍華, 劉銳強(qiáng), 樂 葉, 廖懷林, 楊淮洲, 趙錦淑, 如 黃 申請人:北京大學(xué)