專利名稱：多頻段rfid讀寫器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種RFID讀寫器，特別涉及一種可自動識別多種頻率RFID標簽的多頻段RFID讀寫器。
背景技術(shù)：
RFID射頻識別技術(shù)是21世紀十大重要技術(shù)之一，它是一種非接觸式的自動識別技術(shù)，利用射頻信號及其空間耦合、傳輸特性，實現(xiàn)對目標對象自動識別并獲取相關(guān)的數(shù)據(jù)，按照工作的頻率可以分為低頻(120k 135kHz )、高頻(13. 56MHz )、超高頻(860 960MHz)以及微波(2. 4G 5. 8GHz)。讀寫器設(shè)計是射頻識別技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)，伴隨著RFID技術(shù)的廣泛應(yīng)用，對雙頻或 多頻讀寫器的使用越來越廣泛。例如中國發(fā)明專利CN200810230154. 4中披露的一種“多頻段RFID智能讀寫器及其控制方法”，其主要技術(shù)思想是通過其內(nèi)部四個不同頻段的“無線射頻識別模塊”來實現(xiàn)多頻讀寫，從說明書部分可以看出，這四個“無線射頻識別模塊”各自獨立工作，標簽在該讀寫器上之后，需人工操作讀寫器上的“切換鍵”來選擇合適頻段的“識別模塊”。這種方案雖然比攜帶不同頻段的讀寫器要方便，但仍不夠智能。簡單地組合不同頻段的識別模塊(結(jié)合說明書部分，應(yīng)理解為不同的識別模塊包含其各自頻段的天線)使得讀寫器的物理尺寸增大，讀寫器的結(jié)構(gòu)更復雜，更重要的是，不同頻段的識別模塊之間的兼容性差，相互間的電磁干擾大。中國專利CN201120273712. 2中公開了“一種讀取多頻段電子標簽的RFID手持機”，該手持機同樣將有不同頻段的天線和RFID模塊結(jié)合在一起，不同之處在于，該方案通過一軟件自動控制各頻段模塊之間的切換，該軟件替代了前述專利中的切換鍵，實現(xiàn)了自動識別，但仍不能解決電磁兼容的問題，不利于讀寫器小型化。目前的市場上的雙頻或多頻讀寫器也都是將高頻和低頻的天線一起拼入讀寫器中，不同頻段的天線在連接各自的讀寫模塊，這樣簡單將現(xiàn)有頻段的天線和讀寫模塊組合在一起雖可實現(xiàn)多頻讀寫的功能，但存在兼容性差、損耗大、相互干擾大，不利于小型化等缺點。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的之一在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種多頻段RFID讀寫器。本實用新型所要解決的技術(shù)問題可以采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)一種多頻段RFID讀寫器，其特征在于包括一可收發(fā)不同頻段射頻信號的多頻段射頻天線；一射頻處理模塊，包括至少兩個可處理不同頻段信號的射頻處理單元；以及可根據(jù)信號頻段來選擇相應(yīng)的射頻處理單元的一射頻選擇模塊，該射頻選擇單元前端連接多頻段射頻天線，后端連接所述射頻處理模塊；[0013]一微處理器，所述微處理器連接所述射頻處理模塊。進一步，所述射頻處理模塊至少包括一高頻處理單元和一超高頻處理單元。進一步，所述射頻處理模塊至少包括一高頻處理單元和一微波處理單元。進一步，所述射頻處理模塊至少包括一超高頻處理單元和一微波處理單元。進一步，所述射頻處理模塊至少包括一低頻處理單元和一高頻處理單元。進一步，所述射頻處理模塊至少包括一低頻處理單元和一超高頻處理單元。進一步，所述射頻處理模塊至少包括一低頻處理單元和一微波處理單元。進一步，所述射頻處理模塊至少包括高頻處理單元、超高頻處理單元和微波處理單元。進一步，所述射頻處理模塊至少包括低頻處理單元、高頻處理單元和超高頻處理單元。進一步，所述射頻處理模塊至少包括低頻處理單元、高頻處理單元和微波處理單
J Li ο進一步，所述射頻處理模塊至少包括低頻處理單元、超高頻處理單元和微波處理單元。較佳的，所述射頻處理模塊至少包括低頻處理單元、高頻處理單元、超高頻處理單元和微波處理單元。本實用新型多頻段RFID讀寫器，通過設(shè)計可收發(fā)不同頻段射頻信號的多頻段射頻天線，解決了傳統(tǒng)多天線系統(tǒng)的電磁兼容問題，可自動對進入感應(yīng)范圍的不同頻段的射頻標簽進行識別和讀寫；同時，本實用新型多頻段讀寫器具有物理尺寸小、成本低、結(jié)構(gòu)簡單，損耗小等優(yōu)點。

圖I為本實用新型多頻段RFID讀寫器結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實用新型實施例I中的多頻段射頻天線的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本實用新型實施例I結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本實用新型實施例2中的多頻段射頻天線的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為本實用新型實施例2結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為本實用新型實施例3中的多頻段射頻天線的結(jié)構(gòu)示意圖。圖7為本實用新型實施例3結(jié)構(gòu)示意圖。圖8為本實用新型實施例4中的多頻段射頻天線的結(jié)構(gòu)示意圖。圖9為本實用新型實施例4結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
為了使本實用新型實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進一步闡述本實用新型。如圖I所示，本實用新型多頻段RFID讀寫器，多頻段射頻天線10可收發(fā)不同頻段的射頻信號，當有標簽進入磁場感應(yīng)區(qū)域時，其天線產(chǎn)生感應(yīng)電流，從而RFID標簽獲得能量被激活，并向讀寫器發(fā)出自身編碼等信息。多頻段射頻天線10接收標簽發(fā)出的載波信號后，由射頻選擇模塊20根據(jù)該信號的頻率，送至射頻處理模塊30進行解調(diào)、濾波等預處理。隨后，該信號被送至微處理器40進行解碼，解碼后的數(shù)據(jù)通過被傳輸至數(shù)據(jù)終端，該數(shù)據(jù)傳輸可通過微處理器40上的通信裝置401傳輸至外部的數(shù)據(jù)終端(外部設(shè)備，圖中未示出)，該數(shù)據(jù)終端可為一計算機或PDA等。通信裝置401可包括RS232控制器、RS485控制器、USB接口控制器、韋根接口控制器中的一種或幾種，也可以是其他RFID射頻通訊中常用的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。微處理器40解碼后的 數(shù)據(jù)傳輸和處理是公知技術(shù)，本實用新型中的描述是為了更清楚的闡述本實用新型，不是對本實用新型的限制。本實用新型多頻段RFID讀寫器向標簽寫入信息的過程與讀取信息的過程完全相反，本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員只要知道讀取時方法的處理過程，很容易就知道寫入的方法，以下實施例均就讀取過程進行表述，寫入過程不再贅述。實施例I參見圖2,在本實施例中，多頻段射頻天線10為一種雙頻天線,該天線將倒F型天線與線圈天線設(shè)計為一個整體，從而實現(xiàn)多頻功能，可同時收發(fā)高頻或超高頻的射頻信號。多頻段射頻天線10主要由射頻福射單元102和天線調(diào)諧匹配單元6組成,射頻福射單元102通過饋電線和短路線120連接到地面150上。當射頻輻射單元102具有電流時，將引起地面電流的激勵，最終的場是由輻射單元電流及它在地面上的鏡像電流共同形成。射頻輻射單元102包括第一輻射部304和第二輻射部303，第一輻射部304為螺旋繞制多層的線圈，第二輻射部303為圍繞第一輻射部304的未封閉金屬部。天線調(diào)諧匹配單元6包括高頻天線調(diào)諧單元和超高頻天線匹配單元，射頻福射單元102通過短路線120與地面150連接，所述天線調(diào)諧匹配單元6連接在射頻輻射單元102和地面150之間，短路線120靠近第二輻射部303未封閉處。第一輻射部304的外端與所述第二輻射部303的一端連接，所述第二輻射部的另一端與短路線120連接，所述多頻天線調(diào)諧匹配單元6與所述第一輻射部的內(nèi)端連接。第一輻射部304實現(xiàn)的是高頻信號的接收，第二輻射部303實現(xiàn)的是超高頻的接收，可通過天線調(diào)諧匹配單元6和輻射單元102的有效工作長度共同確定所接收信號的頻段，輻射單元102的有效工作長度為對應(yīng)頻段的1/4波長。參見圖3，射頻處理模塊30包括高頻處理單元32和超高頻處理單元33，當高頻的RFID標簽92進入讀寫器的磁場感應(yīng)區(qū)域時，多頻段射頻天線10接收該高頻標簽92發(fā)出的信號后送至射頻選擇模塊20，射頻選擇模塊20判斷該信號為高頻信號，相應(yīng)地將信號送至高頻處理單元32。本實用新型中，射頻選擇模塊20判斷該信號的方法是逐一地判斷該信號符合哪一個頻段的射頻通信協(xié)議，如符合高頻段的協(xié)議，則判斷該信號為高頻信號，如符合超高頻的協(xié)議，則判斷為超高頻信號。當超高頻的RFID標簽93進入讀寫器的磁場感應(yīng)區(qū)域時，多頻段射頻天線10同樣可以接收該超高頻標簽93發(fā)出的信號，此時射頻選擇模塊20判斷該信號為超高頻信號，相應(yīng)地將信號送至超高頻處理單元33進行解調(diào)、濾波等預處理。實施例2參見圖4，本實施例中多頻段射頻天線10可同時收發(fā)低頻信號和微波信號，天線的原理圖與實施例I類似，只是將射頻輻射單元102兩個天線輻射部的有效工作部分長度分別設(shè)計為低頻信號和微波信號波長的1/4，第二輻射部301為微波信號的輻射單元，第一輻射部302為低頻信號的輻射單元，相應(yīng)地天線調(diào)諧匹配單元6應(yīng)包括一低頻信號調(diào)諧單元和一微波信號匹配單元。RFID天線的匹配電路是本領(lǐng)域公知技術(shù)，本實用新型不再詳述天線調(diào)諧匹配單元6中匹配電路的設(shè)計原理。參見圖5，當?shù)皖l的RFID標簽91進入讀寫器的磁場感應(yīng)區(qū)域時，多頻段射頻天線10接收該低頻標簽91發(fā)出的信號后送至射頻選擇模塊20，射頻選擇模塊20判斷該信號為低頻信號，相應(yīng)地將信號送至低頻處理單元31。當2. 4GHz的微波標簽94進入讀寫器的磁場感應(yīng)區(qū)域時，多頻段射頻天線10同樣可以接收該微波標簽94發(fā)出的信號，此時射頻選擇模塊20判斷該信號為微波信號，相應(yīng)地將信號送至微波處理單元34進行解調(diào)和濾波處理?！0048]射頻選擇模塊20判斷信號頻段的方法與實施例I相同。同理，實施例I和實施例2還可以變化出不同的方案，通過調(diào)整多頻段射頻天線10中輻射單元102的兩個輻射部的有效工作長度，并相應(yīng)調(diào)整天線調(diào)諧匹配單元6中的匹配電路，還可以使該多頻段射頻天線10同時收發(fā)任意兩種頻率的信號。與此用時，只要相應(yīng)地將射頻處理模塊30中的處理單元設(shè)計為相應(yīng)頻率的處理單元，即可實現(xiàn)本實用新型目的。按照前段所述，本實用新型還可用于以下不同頻段的標簽同時讀寫a.低頻標簽和高頻標簽，多頻段射頻天線10中兩個天線輻射部的有效工作長度分別為低頻信號和高頻信號波長的1/4，相應(yīng)的射頻處理模塊30中的處理單元分別為低頻處理單元31和高頻處理單元32 ；b.低頻標簽和超高頻標簽，多頻段射頻天線10中兩個天線輻射部的有效工作長度分別為低頻信號和超高頻信號波長的1/4，相應(yīng)的射頻處理模塊30中的處理單元分別為低頻處理單元31和超高頻處理單元33 ；c.高頻標簽和微波標簽，多頻段射頻天線10中兩個天線輻射部的有效工作長度分別為高頻信號和微波信號波長的1/4，相應(yīng)的射頻處理模塊30中的處理單元分別為高頻處理單元32和微波處理單元34 ；d.超高頻標簽和微波標簽，多頻段射頻天線10中兩個天線輻射部的有效工作長度分別為超高頻信號和微波信號波長的1/4，相應(yīng)的射頻處理模塊30中的處理單元分別為超高頻處理單元33和微波處理單元34。實施例3參見圖6，在本實施例中，多頻段射頻天線10為一種三頻段收發(fā)天線，組成結(jié)構(gòu)如圖2所述，與圖2中的雙頻天線的不同之處在于輻射單元102可以實現(xiàn)三個頻段的諧振，射頻輻射單元102的第二輻射部中未封閉處對面部分為一類凹形部。該射頻輻射單元102包含有三個可用的天線子單元，可分別與高頻、超高頻和微波三種頻率的信號發(fā)生諧振，其原理同樣是通過調(diào)整天線單元的有效工作長度。天線調(diào)諧匹配單元6相應(yīng)的要包括高頻調(diào)諧單元、超高頻匹配單元和微波匹配單元。參見圖7，射頻處理模塊30包括高頻處理單元32、超高頻處理單元33和微波處理單元34。當高頻的RFID標簽92進入讀寫器的磁場感應(yīng)區(qū)域時，多頻段射頻天線10接收該高頻標簽92發(fā)出的信號后送至射頻選擇模塊20，射頻選擇模塊20判斷該信號為高頻信號，相應(yīng)地將信號送至高頻處理單元32進行解調(diào)和濾波處理。當超高頻的RFID標簽93進入讀寫器的磁場感應(yīng)區(qū)域時，多頻段射頻天線10同樣可以接收該超高頻標簽93發(fā)出的信號，此時射頻選擇模塊判斷該信號為超高頻信號，相應(yīng)地將信號送至超高頻處理單元33進行解調(diào)和濾波處理。當微波RFID標簽94進入讀寫器的磁場感應(yīng)區(qū)域時，多頻段射頻天線10同樣可以接收該微波標簽94發(fā)出的信號，此時射頻選擇模塊判斷該信號為微波信號，相應(yīng)地將信號送至微波處理單元34進行解調(diào)和濾波處理。同理，實施例3亦可變化出不同的方案，通過調(diào)整多頻段射頻天線10中三個天線子單元的有效工作長度，并相應(yīng)地匹配天線調(diào)諧匹配單元6，還可以使該多頻段射頻天線時同時收發(fā)任意三種頻率的信號。另外再相應(yīng)地將射頻處理模塊30中的處理單元設(shè)計為相
應(yīng)頻率的處理單元，即可實現(xiàn)本實用新型目的。例如將多頻段射頻天線10中三個天線單元的有效工作長度分別設(shè)計為低頻信號、高頻信號、超高頻信號波長的1/4，相應(yīng)的射頻處理模塊30中的處理單元分別為低頻處理單兀31、聞頻處理單兀32和超聞頻處理單兀33,即可自動讀與低頻、聞頻和超聞頻二種不同的標簽。將多頻段射頻天線10中三個天線單元的有效工作長度分別設(shè)計為低頻信號、高頻信號、微波信號波長的1/4，相應(yīng)的射頻處理模塊30中的處理單元分別為低頻處理單元31、高頻處理單元32和微波處理單元34，即可自動讀寫低頻、高頻和微波三種不同的標簽。將多頻段射頻天線10中三個天線單元的有效工作長度分別設(shè)計為低頻信號、超高頻信號、微波信號波長的1/4，相應(yīng)的射頻處理模塊30中的處理單元分別為低頻處理單元31、超高頻處理單元33和微波處理單元34，即可自動讀寫低頻、高頻和超高頻三種不同的標簽。低頻的RFID標簽91進入讀寫器的磁場感應(yīng)區(qū)域時，多頻段射頻天線10接收該低頻標簽91發(fā)出的信號后送至射頻選擇模塊20，射頻選擇模塊20判斷該信號為低頻信號，相應(yīng)地將信號送至低頻處理單元31。實施例4多頻段射頻天線10可收發(fā)低頻、高頻、超高頻和微波四個頻段的信號。如圖8所示，原理同上述實施例f 3，射頻輻射單元102中包含四個天線子單元，有效工作長度分別設(shè)計為低頻信號、高頻信號、超高頻和微波信號波長的1/4。天線調(diào)諧匹配單元6包括一低頻調(diào)諧單元、高頻匹配單元、超高頻匹配單元、微波匹配單元，相應(yīng)的射頻處理模塊30中的處理單元分別為低頻處理單元31、高頻處理單元32、超高頻處理單元33和微波處理單元34，即可自動讀寫低頻、高頻、超高頻和微波三種不同的標簽。參見圖9，低頻的RFID標簽91進入讀寫器的磁場感應(yīng)區(qū)域時，多頻段射頻天線10接收該低頻標簽91發(fā)出的信號后送至射頻選擇模塊20，射頻選擇模塊20判斷該信號為低頻信號，相應(yīng)地將信號送至低頻處理單元31。當高頻的RFID標簽92進入讀寫器的磁場感應(yīng)區(qū)域時，多頻段射頻天線10接收該高頻標簽92發(fā)出的信號后送至射頻選擇模塊20，射頻選擇模塊20判斷該信號為高頻信號，相應(yīng)地將信號送至高頻處理單元32進行解調(diào)和濾波處理。當超高頻的RFID標簽93進入讀寫器的磁場感應(yīng)區(qū)域時，多頻段射頻天線10同樣可以接收該超高頻標簽93發(fā)出的信號，此時射頻選擇模塊判斷該信號為超高頻信號，相應(yīng)地將信號送至超高頻處理單元33進行解調(diào)和濾波處理。當微波RFID標簽94進入讀寫器的磁場感應(yīng)區(qū)域時，多頻段射頻天線10同樣可以接收該微波標簽94發(fā)出的信號，此時射頻選擇模塊判斷該信號為微波信號，相應(yīng)地將信號送至微波處理單元34進行解調(diào)和濾波處理。本實用新型多頻段RFID讀寫器，通過設(shè)計可收發(fā)不同頻段射頻信號的多頻段射頻天線，解決了傳統(tǒng)多天線系統(tǒng)的電磁兼容問題，可自動對進入感應(yīng)范圍的不同頻段的射頻標簽進行識別和讀寫；同時，本實用新型多頻段讀寫器具有物理尺寸小、成本低、結(jié)構(gòu)簡單，損耗小等優(yōu)點。本實用新型多頻段RFID讀寫器使用時，微處理器40通過多頻段天線10不停地發(fā)出不同頻率尋卡指令，接收到射頻標簽發(fā)出的信號后，由射頻選擇模塊20逐一判斷該RF信號是否符合不同頻段的通信協(xié)議，然后根據(jù)其所符合的協(xié)議選擇射頻處理模塊中相應(yīng)的處·理單元進行解調(diào)、濾波處理；處理過的信號送入微處理器40解碼；解碼后的數(shù)據(jù)通過通信裝置401傳輸至數(shù)據(jù)終端。以上顯示和描述了本實用新型的基本原理和主要特征和本實用新型的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下，本實用新型還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型范圍內(nèi)，本實用新型要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
權(quán)利要求1.一種多頻段RFID讀寫器，其特征在于包括 一可收發(fā)不同頻段射頻信號的多頻段射頻天線； 一射頻處理模塊，包括至少兩個可處理不同頻段信號的射頻處理單元； 以及可根據(jù)信號頻段來選擇相應(yīng)的射頻處理單元的一射頻選擇模塊，該射頻選擇單元前端連接多頻段射頻天線，后端連接所述射頻處理模塊； 一微處理器，所述微處理器連接所述射頻處理模塊。
2.如權(quán)利要求I所述的多頻段RFID讀寫器，其特征在于，所述射頻處理模塊至少包括一聞頻處理單兀和一超聞頻處理單兀。
3.如權(quán)利要求I所述的多頻段RFID讀寫器，其特征在于，所述射頻處理模塊至少包括一高頻處理單元和一微波處理單元。
4.如權(quán)利要求I所述的多頻段RFID讀寫器，其特征在于，所述射頻處理模塊至少包括一超高頻處理單元和一微波處理單元。
5.如權(quán)利要求1、2、3或4所述的多頻段RFID讀寫器，其特征在于，射頻處理模塊至少包括高頻處理單元、超高頻處理單元和微波處理單元。
6.如權(quán)利要求I所述的多頻段RFID讀寫器，其特征在于，所述射頻處理模塊至少包括一低頻處理單元和一高頻處理單元。
7.如權(quán)利要求I所述的多頻段RFID讀寫器，其特征在于，所述射頻處理模塊至少包括一低頻處理單元和一超高頻處理單元。
8.如權(quán)利要求1、2、6或7所述的多頻段RFID讀寫器，其特征在于，所述射頻處理模塊至少包括低頻處理單元、高頻處理單元和超高頻處理單元。
9.如權(quán)利要求I所述的多頻段RFID讀寫器，其特征在于，所述射頻處理模塊至少包括一低頻處理單兀和一微波處理單兀。
10.如權(quán)利要求I、3、6或9所述的多頻段RFID讀寫器，其特征在于，所述射頻處理模塊至少包括低頻處理單元、高頻處理單元和微波處理單元。
11.如權(quán)利要求I、4、7或9所述的多頻段RFID讀寫器，其特征在于，所述射頻處理模塊至少包括低頻處理單元、超高頻處理單元和微波處理單元。
12.如權(quán)利要求1、2、3、4、6、7或9所述的多頻段RFID讀寫器，其特征在于，所述射頻處理模塊至少包括低頻處理單元、高頻處理單元、超高頻處理單元和微波處理單元。
專利摘要本實用新型涉及一種多頻段RFID讀寫器，包括一可收發(fā)不同頻段射頻信號的多頻段射頻天線；一射頻處理模塊，包括至少兩個可處理不同頻段信號的射頻處理單元；以及可根據(jù)信號頻段來選擇相應(yīng)的射頻處理單元的一射頻選擇模塊，該射頻選擇單元前端連接多頻段射頻天線，后端連接所述射頻處理模塊；一微處理器，所述微處理器連接所述射頻處理模塊。本實用新型多頻段RFID讀寫器，通過設(shè)計可收發(fā)不同頻段射頻信號的多頻段射頻天線，解決了傳統(tǒng)多天線系統(tǒng)的電磁兼容問題，可自動對進入感應(yīng)范圍的不同頻段的射頻標簽進行識別和讀寫；同時，本實用新型多頻段讀寫器具有物理尺寸小、成本低、結(jié)構(gòu)簡單，損耗小等優(yōu)點。
文檔編號G06K17/00GK202650037SQ201220169908
公開日2013年1月2日 申請日期2012年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月19日
發(fā)明者徐良衡, 高蕓, 王宗國, 劉春艷 申請人:上海天臣防偽技術(shù)股份有限公司, 上海天臣射頻技術(shù)有限公司