專利名稱：一種射頻識(shí)別讀寫器接收信號強(qiáng)度檢測電路和檢測方法
一種射頻識(shí)別讀寫器接收信號強(qiáng)度檢測電路和檢測方法本發(fā)明涉及射頻識(shí)別讀寫器，尤其涉及一種射頻識(shí)別讀寫器接收信號強(qiáng)度檢測電路和檢測方法。RSSI (Received Signal Strength Indication)即接收信號強(qiáng)度，一般通信電路中直接通過檢測接收信號的幅度即可獲得其信號強(qiáng)度。在UHF RFID電路中，接收到的標(biāo)簽反射信號及其微弱，而且在接收通道上存在遠(yuǎn)大于接收信號的發(fā)射泄漏信號(即使通過各種方法去抵消，剩余也遠(yuǎn)大于標(biāo)簽發(fā)射信號)。在UHF RFID讀寫器中的RSSI如果在射頻上測量接收通道的信號幅度是不準(zhǔn)確的。目前在國內(nèi)，實(shí)現(xiàn)RSSI功能的讀寫器多采用國外集成讀寫器芯片，沒有自己的電路。在國外的設(shè)計(jì)中，一般是在解調(diào)后的信號直接進(jìn)行高速ADC采樣，然后通過數(shù)字信號處理算法來計(jì)算接收信號強(qiáng)度。采用集成讀寫器芯片的成本比較高，目前讀寫器芯片都需要進(jìn)口，國內(nèi)沒有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。采用高速ADC和數(shù)字信號處理器這種方式測量RSSI比較準(zhǔn)確，但高速ADC和數(shù)字信號處理器成本較高，實(shí)現(xiàn)周期也較長。對國內(nèi)多數(shù)由微控制器來進(jìn)行控制和數(shù)據(jù)處理的讀寫器來說，該方法不易實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種電路成本低、結(jié)構(gòu)簡單，能夠在通用的單片機(jī)控制系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)的射頻識(shí)別讀寫器接收信號強(qiáng)度檢測方法。本發(fā)明另一個(gè)要解決的技術(shù)問題是提供一種實(shí)現(xiàn)成本低、結(jié)構(gòu)簡單，能夠在通用的單片機(jī)控制系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)的射頻識(shí)別讀寫器接收信號強(qiáng)度檢測電路。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是，一種射頻識(shí)別讀寫器接收信號強(qiáng)度檢測方法，微控制器對標(biāo)簽的返回信號進(jìn)行解碼時(shí)，峰值采樣保持電路對標(biāo)簽返回信號的1、Q兩路信號的峰值進(jìn)行采樣和保持；微控制器解碼完成后，通過ADC獲取峰值采樣保持電路保持的1、Q兩路信號的接收信號峰值，并通過1、Q兩路信號的峰值計(jì)算返回信號功率的相對值。以上所述的射頻識(shí)別讀寫器接收信號強(qiáng)度檢測方法，微控制器通過ADC獲取峰值采樣保持電路保持的1、Q兩路信號的接收信號峰值后，對峰值采樣保持電路上儲(chǔ)存的電荷進(jìn)行放電。以上所述的射頻識(shí)別讀寫器接收信號強(qiáng)度檢測方法，計(jì)算返回信號功率相對值的步驟包括將1、Q兩路信號峰值減去直流基準(zhǔn)值，然后求取平方和，用所述的平方和表征返回信號功率的相對值。以上所述的射頻識(shí)別讀寫器接收信號強(qiáng)度檢測方法，用標(biāo)準(zhǔn)信號源進(jìn)行對比測量，獲取電路增益常數(shù)，所述的相對值除以電路增益常數(shù)得到返回信號功率的絕對值。
以上所述的射頻識(shí)別讀寫器接收信號強(qiáng)度檢測方法，，峰值采樣保持電路的采樣輸入點(diǎn)選擇在基帶放大電路的不飽和放大輸出端一種實(shí)現(xiàn)上述方法的射頻識(shí)別讀寫器接收信號強(qiáng)度檢測電路的技術(shù)方案，包括微處理器、基帶放大電路、峰值采樣保持電路和開關(guān)放電電路，基帶放大電路1、Q兩路信號的輸出端接微處理器，峰值采樣保持電路1、Q兩路信號的輸入端接基帶放大電路，峰值采樣保持電路的兩個(gè)輸出端分別接微處理器的ADC兩個(gè)引腳；開關(guān)放電電路接峰值采樣保持電路，開關(guān)放電電路的控制信號輸入端接微處理器的控制信號輸出端。以上所述的射頻識(shí)別讀寫器接收信號強(qiáng)度檢測電路，所述的峰值采樣保持電路包括兩路采樣保持電路，每路采樣保持電路包括第一電壓跟隨器、第二電壓跟隨器、二極管和儲(chǔ)能電容，第一電壓跟隨器的輸入端接基帶放大電路1、Q兩路信號輸出端中的一路，第一電壓跟隨器的輸出端接二極管的陽極，二極管的陰極接儲(chǔ)能電容的第一端，儲(chǔ)能電容的第二端接地；第二電壓跟隨器的輸入端接儲(chǔ)能電容的第一端，第二電壓跟隨器的輸出端接微處理器ADC —個(gè)輸入引腳。以上所述的射頻識(shí)別讀寫器接收信號強(qiáng)度檢測電路，所述的開關(guān)放電電路包括兩路放電電路，每路放電電路包括一個(gè)單刀雙擲開關(guān)，單刀雙擲開關(guān)的輸入腳接接儲(chǔ)能電容的第一端；單刀雙擲開關(guān)的第一輸出腳懸空，第二輸出腳接地；單刀雙擲開關(guān)的控制端接接微處理器的控制信號輸出端。以上所述的射頻識(shí)別讀寫器接收信號強(qiáng)度檢測電路，每路采樣保持電路包括第一分壓電阻、第二分壓電阻、第三分壓電阻、第四分壓電阻和限流電阻，第一分壓電阻與第二分壓電阻串接后一端接所述基帶放大電路1、Q兩路信號輸出端中的一路，另一端接地，第一分壓電阻與第二分壓電阻的連接點(diǎn)接第一電壓跟隨器的輸入端；第三分壓電阻與第四分壓電阻串接后一端接第二電壓跟隨器的輸出端，另一端接地，第三分壓電阻與第四分壓電阻的連接點(diǎn)接所述微處理器ADC—個(gè)輸入引腳；限流電阻的第一端接二極管的陰極，第二端接儲(chǔ)能電容的第一端。以上所述的射頻識(shí)別讀寫器接收信號強(qiáng)度檢測電路，每路放電電路包括放電電阻，單刀雙擲開關(guān)的第一輸出腳通過放電電阻接地；單刀雙擲開關(guān)的輸入腳接所述限流電阻的第一端，通過限流電阻接儲(chǔ)能電容。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)方式簡單，成本低廉。信號強(qiáng)度的測量和計(jì)算在解碼之后來完成，降低了對微處理器的運(yùn)算能力要求，由于有峰值采樣保持電路，對采集模擬信號的ADC速率要求也不高，能夠應(yīng)用在通用的單片機(jī)控制系統(tǒng)中。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)的說明。

圖1是本發(fā)明實(shí)施例射頻識(shí)別讀寫器接收信號強(qiáng)度檢測電路的原理框圖。圖2是本發(fā)明實(shí)施例峰值采樣保持電路的原理圖。圖3是本發(fā)明實(shí)施例開關(guān)放電電路的原理圖。如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例射頻識(shí)別讀寫器接收信號強(qiáng)度檢測電路包括微處理器(MCU)、基帶放大電路、峰值采樣保持電路和開關(guān)放電電路，基帶放大電路1、Q兩路信號的輸出端通過比較判決電路接微處理器，峰值采樣保持電路1、Q兩路信號的輸入端接基帶放大電路第二級基帶放大器1、Q兩路信號的輸出端，峰值采樣保持電路的兩個(gè)輸出端分別接微處理器的ADC兩個(gè)引腳；開關(guān)放電電路接峰值采樣保持電路，開關(guān)放電電路的控制信號輸入端接微處理器的控制信號輸出端。如圖2所示，峰值采樣保持電路包括兩路相同的采樣保持電路，因?yàn)镮和Q兩組信號放大電路是對稱的，下面以Q路信號為例說明信號流向。Q路信號的采樣保持電路包括第一電壓跟隨器、第二電壓跟隨器、二極管D01、儲(chǔ)能電容COl第一分壓電路和第二分壓電路。第一電壓跟隨器和第二電壓跟隨器選用UOl (LM324_N)的兩個(gè)運(yùn)算放大單元，兩個(gè)運(yùn)算放大單元分別連接成兩個(gè)電壓跟隨器。由于輸入信號直流電平較高，需要首先使用第一分壓電路分壓。第一電壓跟隨器的輸入端通過第一分壓電路接基帶放大電路Q路信號輸出端0UT_Q-，分壓后進(jìn)入第一電壓跟隨器進(jìn)行電流放大(單位增益放大)。第一電壓跟隨器的輸出端接二極管DOl的陽極，二極管DOl的陰極接通過限流電阻R05接儲(chǔ)能電容COl的第一端，儲(chǔ)能電容COl的第二端接地。第二電壓跟隨器的輸入端通過限流電阻R05接儲(chǔ)能電容COl的第一端，第二電壓跟隨器同樣進(jìn)行電流放大(單位增益放大)。第二電壓跟隨器的輸出端通過第二分壓電路接微處理器ADC —個(gè)輸入引腳ADC0_1。第一分壓電路包括第一分壓電阻ROl和第二分壓電阻R02。第一分壓電阻ROl與第二分壓電阻R02串接后一端接基帶放大電路Q路信號輸出端0UT_Q-，另一端接地，第一電壓跟隨器的輸入端接第一分壓電阻ROl與第二分壓電阻R02之間的連接點(diǎn)。第一分壓電路包括第一分壓電阻ROl和第二分壓電阻R02。第二分壓電路包括第三分壓電阻R06和第四分壓電阻R09。第三分壓電阻R06與第四分壓電阻R09串接后一端接第二電壓跟隨器的輸出端，另一端接地，第三分壓電阻R06與第四分壓電阻R09之間的連接點(diǎn)接微處理器ADC —個(gè)輸入引腳ADC0_1。如圖3所示，開關(guān)放電電路包括兩路相同的放電電路，每路放電電路包括一個(gè)單刀雙擲開關(guān)。兩路放電電路采用的單刀雙擲開關(guān)是單刀雙擲模擬信號開關(guān)U02 (SGM3002)的兩個(gè)單刀雙擲開關(guān)?，F(xiàn)以第一路放電電路進(jìn)行說明。單刀雙擲開關(guān)的輸入腳(第6腳，CAP1)通過放電電阻R05接儲(chǔ)能電容COl的第一端；單刀雙擲開關(guān)的第一輸出腳(第7腳)懸空，第二輸出腳(第4腳)通過放電電阻R2接地；單刀雙擲開關(guān)的控制腳(第5腳，RESET_Sff)接微處理器的控制信號輸出端。在讀寫器向標(biāo)簽發(fā)射信號時(shí),微控制器控制U02的控制腳5,使輸入腳6和輸出腳4連接，儲(chǔ)能電容COl放電，在二極管DOl的陰極上是低電平放電狀態(tài)；在標(biāo)簽信號返回時(shí)，微控制器控制U02，使輸入腳6接輸出腳7，相當(dāng)于懸空。峰值采樣保持電路正常工作，返回的信號經(jīng)過UOl進(jìn)行電流放大后對儲(chǔ)能電容COl進(jìn)行充電，在COl上保持最高的信號峰值。微控制器解碼完成后，通過ADC讀取峰值采樣保持電路的1、Q兩路信號峰值，完成后再控制U02對儲(chǔ)能電容COl進(jìn)行放電。
將1、0兩路信號峰值減去直流基準(zhǔn)值，然后求取平方和，再除以電路增益常數(shù)，即得到了標(biāo)簽返回的信號強(qiáng)度功率值。電路增益常數(shù)可以通過標(biāo)準(zhǔn)信號源對比測量獲得。本發(fā)明的原理如下本發(fā)明中RSSI的檢測是通過測量解調(diào)后的基帶信號幅度，再經(jīng)過一定的運(yùn)算來實(shí)現(xiàn)的。零中頻解調(diào)的過程可以用下面的數(shù)學(xué)式來進(jìn)行表述
權(quán)利要求
1.一種射頻識(shí)別讀寫器接收信號強(qiáng)度檢測方法，其特征在于，微控制器對標(biāo)簽的返回信號進(jìn)行解碼時(shí)，峰值采樣保持電路對標(biāo)簽返回信號的1、Q兩路信號的峰值進(jìn)行采樣和保持；微控制器解碼完成后，通過ADC獲取峰值采樣保持電路保持的1、Q兩路信號的接收信號峰值，并通過1、Q兩路信號的峰值計(jì)算返回信號功率的相對值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的射頻識(shí)別讀寫器接收信號強(qiáng)度檢測方法，其特征在于，微控制器通過ADC獲取峰值采樣保持電路保持的1、Q兩路信號的接收信號峰值后，對峰值采樣保持電路上儲(chǔ)存的電荷進(jìn)行放電。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的射頻識(shí)別讀寫器接收信號強(qiáng)度檢測方法，其特征在于，計(jì)算返回信號功率相對值的步驟包括將1、Q兩路信號峰值減去直流基準(zhǔn)值，然后求取平方和，用所述的平方和表征返回信號功率的相對值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的射頻識(shí)別讀寫器接收信號強(qiáng)度檢測方法，其特征在于，用標(biāo)準(zhǔn)信號源進(jìn)行對比測量，獲取電路增益常數(shù)，所述的相對值除以電路增益常數(shù)得到返回信號功率的絕對值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的射頻識(shí)別讀寫器接收信號強(qiáng)度檢測方法，其特征在于，峰值采樣保持電路的采樣輸入點(diǎn)選擇在基帶放大電路的不飽和放大輸出端。
6.一種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述方法的射頻識(shí)別讀寫器接收信號強(qiáng)度檢測電路，其特征在于，包括微處理器、基帶放大電路、峰值采樣保持電路和開關(guān)放電電路，基帶放大電路1、Q兩路信號的輸出端接微處理器，峰值采樣保持電路1、Q兩路信號的輸入端接基帶放大電路，峰值采樣保持電路的兩個(gè)輸出端分別接微處理器的ADC兩個(gè)引腳；開關(guān)放電電路接峰值采樣保持電路，開關(guān)放電電路的控制信號輸入端接微處理器的控制信號輸出端。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的射頻識(shí)別讀寫器接收信號強(qiáng)度檢測電路，其特征在于，所述的峰值采樣保持電路包括兩路采樣保持電路，每路采樣保持電路包括第一電壓跟隨器、第二電壓跟隨器、二極管和儲(chǔ)能電容，第一電壓跟隨器的輸入端接基帶放大電路1、Q兩路信號輸出端中的一路，第一電壓跟隨器的輸出端接二極管的陽極，二極管的陰極接儲(chǔ)能電容的第一端，儲(chǔ)能電容的第二端接地；第二電壓跟隨器的輸入端接儲(chǔ)能電容的第一端，第二電壓跟隨器的輸出端接微處理器ADC —個(gè)輸入引腳。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的射頻識(shí)別讀寫器接收信號強(qiáng)度檢測電路，其特征在于，所述的開關(guān)放電電路包括兩路放電電路，每路放電電路包括一個(gè)單刀雙擲開關(guān)，單刀雙擲開關(guān)的輸入腳接接儲(chǔ)能電容的第一端；單刀雙擲開關(guān)的第一輸出腳懸空，第二輸出腳接地；單刀雙擲開關(guān)的控制端接接微處理器的控制信號輸出端。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的射頻識(shí)別讀寫器接收信號強(qiáng)度檢測電路，其特征在于，每路采樣保持電路包括第一分壓電阻、第二分壓電阻、第三分壓電阻、第四分壓電阻和限流電阻，第一分壓電阻與第二分壓電阻串接后一端接所述基帶放大電路1、Q兩路信號輸出端中的一路，另一端接地，第一分壓電阻與第二分壓電阻的連接點(diǎn)接第一電壓跟隨器的輸入端；第三分壓電阻與第四分壓電阻串接后一端接第二電壓跟隨器的輸出端，另一端接地，第三分壓電阻與第四分壓電阻的連接點(diǎn)接所述微處理器ADC —個(gè)輸入引腳；限流電阻的第一端接二極管的陰極，第二端接儲(chǔ)能電容的第一端。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的射頻識(shí)別讀寫器接收信號強(qiáng)度檢測電路，其特征在于，每路放電電路包括放電電阻，單刀雙擲開關(guān)的第一輸出腳通過放電電阻接地；單刀雙擲開關(guān)的輸入腳接所述限流電阻的第一端，通過限流 電阻接儲(chǔ)能電容。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種射頻識(shí)別讀寫器接收信號強(qiáng)度檢測電路和檢測方法。當(dāng)微控制器對標(biāo)簽的返回信號進(jìn)行解碼時(shí)，峰值采樣保持電路對標(biāo)簽返回信號的I、Q兩路信號的峰值進(jìn)行采樣和保持；解碼完成后，通過ADC獲取峰值采樣保持電路保持的接收信號峰值，并通過對信號峰值的計(jì)算返回信號功率的相對值。檢測電路包括峰值采樣保持電路和開關(guān)放電電路，峰值采樣保持電路的輸入端接基帶的輸出端，峰值采樣保持電路的輸出端接微處理器的ADC；開關(guān)放電電路接峰值采樣保持電路，開關(guān)放電電路的控制信號輸入端接微處理器。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)方式簡單，成本低廉；對微處理器的運(yùn)算能力要求和ADC速率要求不高，能夠應(yīng)用在通用的單片機(jī)控制系統(tǒng)中。
文檔編號G06K7/00GK103020566SQ20121054992
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月18日
發(fā)明者高軍, 刁尚華, 鐘干 申請人:深圳市華士精成科技有限公司