專利名稱：一種低成本小型化rfid讀寫器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種射頻識(shí)別讀寫器，尤其涉及一種低成本小型化RFID讀寫器。
背景技術(shù)：
目前，RFID技術(shù)的應(yīng)用與推廣已日趨成熟和廣泛，RFID讀寫器又是這一技術(shù)不可或缺的組成部分，讀寫器的高性能、低成本以及小型化將成為設(shè)計(jì)RFID讀寫器考慮的重要因素。在以往RFID技術(shù)的應(yīng)用中，調(diào)制電路通常是用一個(gè)具有調(diào)制功能的芯片再加一些外圍電路來實(shí)現(xiàn)，在實(shí)現(xiàn)調(diào)制目的的情況下，不僅增加了 PCB布板的面積，也增加了讀寫器的設(shè)計(jì)成本。另外經(jīng)解調(diào)器解調(diào)輸出的1、Q兩路信號(hào)如果同時(shí)送入差分放大器，這使得在電路設(shè)計(jì)中需要使用兩個(gè)差分放大器芯片，同樣增加了 PCB布板的面積。故上述讀寫器的設(shè)計(jì)方式均增大了 RFID讀寫器的體積和成本。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題在于現(xiàn)有RFID讀寫器設(shè)計(jì)中，采用元器件數(shù)量較多導(dǎo)致的RFID讀寫器體積偏大、成本較高的技術(shù)問題。針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種低成本小型化的RFID讀寫器。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種低成本小型化RFID讀寫器，包括發(fā)射電路、接收電路、數(shù)字信號(hào)處理單元，所述發(fā)射電路包括用于產(chǎn)生射頻信號(hào)的信號(hào)源、用于將所述數(shù)字信號(hào)處理單元產(chǎn)生的基帶信號(hào)與所述信號(hào)源產(chǎn)生的第一路射頻信號(hào)進(jìn)行ASK調(diào)制和放大的功率放大器、用于將功率放大器輸出的已調(diào)制的射頻信號(hào)進(jìn)行耦合的耦合器，所述信號(hào)源、功率放大器、耦合器依次連接；所述接收電路包括用于提取標(biāo)簽回波信號(hào)的解調(diào)器，用于對(duì)所述解調(diào)器輸出的1、Q兩路差分對(duì)信號(hào)進(jìn)行選擇的信號(hào)切換單元、用于對(duì)信號(hào)切換單元輸出的一路有效標(biāo)簽回波信號(hào)進(jìn)行信號(hào)放大的差分放大器，所述解調(diào)器、信號(hào)切換單元、差分放大器依次相連，所述解調(diào)器的輸入端與耦合器的輸出端相連，所述差分放大器的信號(hào)輸出端連接所述數(shù)字信號(hào)處理單元的信號(hào)輸入端，所述信號(hào)切換單元的控制端口與所述數(shù)字信號(hào)處理單元的控制端口相連。更進(jìn)一步地，所述信號(hào)切換單元包括第一電子開關(guān)、第二電子開關(guān)，所述第一電子開關(guān)和第二電子開關(guān)均分別與所述解調(diào)器的信號(hào)輸出端、差分放大器的信號(hào)輸入端相連，其控制端口均通過I/O控制線與所述數(shù)字信號(hào)處理單元的控制端口相連。更進(jìn)一步地，所述信號(hào)源的控制端與所述數(shù)字信號(hào)處理單元的SPI總線相連，輸出端分別與所述功率放大器的輸入端和解調(diào)器的本振輸入端相連。更進(jìn)一步地，所述功率放大器為帶有與功率放大器輸出功率有一定線性關(guān)系且具有增益控制特性的VRAMP控制端口，所述VRAMP控制端口與所述數(shù)字信號(hào)處理單元相連。更進(jìn)一步地，所述數(shù)字信號(hào)處理單元包括用于產(chǎn)生基帶信號(hào)并將所述基帶信號(hào)送入所述VRAMP控制端口的D/A轉(zhuǎn)換器單元、用于接收差分放大器輸出的標(biāo)簽反射回波基帶信號(hào)并進(jìn)行采樣分析的A/D轉(zhuǎn)換器單元。本實(shí)用新型通過射頻功率放大器實(shí)現(xiàn)了 ASK調(diào)制，接收電路中通過信號(hào)切換單元實(shí)現(xiàn)1、Q兩路信號(hào)的自動(dòng)切換。節(jié)省了元器件的使用數(shù)量，實(shí)現(xiàn)了讀寫器的小型化，降低了成本。

下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例作進(jìn)一步說明。如圖1所示，一種低成本小型化RFID讀寫器包括發(fā)射電路、接收電路、數(shù)字信號(hào)處理單元。其中，發(fā)射電路由信號(hào)源、功率放大器、耦合器組成，其中信號(hào)源在數(shù)字信號(hào)處理單元的控制下產(chǎn)生一定功率和頻率的射頻信號(hào)RFOUTl輸入功率放大器，數(shù)字信號(hào)處理單元產(chǎn)生的基帶信號(hào)與輸入功率放大器的射頻信號(hào)混頻，實(shí)現(xiàn)ASK調(diào)制。其中與功率放大器的輸出功率有一定線性關(guān)系且具有增益控制特性的VRAMP控制端口對(duì)輸入放大器的基帶信號(hào)的幅度范圍進(jìn)行控制，使最大輸入電壓和最小輸入電壓二者之差滿足設(shè)定值，確保實(shí)現(xiàn)深度調(diào)制。調(diào)制后的射頻信號(hào)經(jīng)功率放大器放大后輸入耦合器并通過天線發(fā)射出去。此處耦合器用于分離發(fā)射電路輸出的發(fā)射信號(hào)和接收電路接收的標(biāo)簽反射回波信號(hào)。接收電路包括解調(diào)器單元，信號(hào)切換單元、差分放大器。標(biāo)簽反射的回波信號(hào)經(jīng)天線接收到耦合器，經(jīng)耦合器耦合輸入到用于提取標(biāo)簽反射回波數(shù)據(jù)信號(hào)的解調(diào)器，在解調(diào)器內(nèi)與信號(hào)源產(chǎn)生的第二路射頻信號(hào)RF0UT2混頻解調(diào)出1、Q兩路基帶信號(hào)，這兩路1、Q信號(hào)不同時(shí)送入差分放大器，而是利用信號(hào)切換單元進(jìn)行信號(hào)切換，信號(hào)切換單元將選擇的其中一路有效信號(hào)輸入差分放大器，與將兩路1、Q信號(hào)對(duì)分別送入差分放大器相比，可以少使用一個(gè)差分放大器，差分放大器用于放大解調(diào)出的標(biāo)簽反射回波信號(hào)。經(jīng)差分放大器放大的標(biāo)簽反射回波信號(hào)進(jìn)入數(shù)字信號(hào)處理單元進(jìn)行采樣解碼處理，解析出標(biāo)簽回波數(shù)據(jù)。其中信號(hào)切換單兀是由電子開關(guān)I和電子開關(guān)2組成，電子開關(guān)I和電子開關(guān)2的輸入端連接解調(diào)器的輸出端，輸出端連接差分放大器的輸入端。其中電子開關(guān)I控制I路差分信號(hào)對(duì)的通斷，電子開關(guān)2控制Q路差分信號(hào)對(duì)的通斷，電子開關(guān)I和電子開關(guān)2的通斷是由數(shù)字信號(hào)處理單元的控制端口通過I/O控制線進(jìn)行控制。下面對(duì)ASK調(diào)制以及1、Q兩路信號(hào)的自動(dòng)切換的實(shí)現(xiàn)過程進(jìn)行具體說明。如圖1所示，信號(hào)源ADF43630-3可以產(chǎn)生四個(gè)功率檔位的射頻信號(hào)，頻率可覆蓋840MHz-960MHz范圍，數(shù)字信號(hào)處理單元STM32F103通過SPI總線控制信號(hào)源產(chǎn)生某一功率檔位和某一頻段的射頻信號(hào)。信號(hào)源產(chǎn)生兩路射頻信號(hào)，第一路射頻信號(hào)RFOUTl在電路實(shí)現(xiàn)過程中被分成兩路，其中一路直接輸出該功率檔位的射頻信號(hào)，另外一路將該功率檔位的射頻信號(hào)衰減一定的值，之后上述兩路信號(hào)再通過數(shù)字信號(hào)處理單元控制導(dǎo)通其中一路射頻信號(hào)輸入功率放大器。第二路射頻信號(hào)RF0UT2則直接輸出給接收電路中的解調(diào)器的本振輸入端。[0019]其中ASK調(diào)制的實(shí)現(xiàn)過程如下:數(shù)字信號(hào)處理單元STM32F103發(fā)送基帶信號(hào)與輸入功率放大器的射頻信號(hào)混頻產(chǎn)生包絡(luò)信號(hào)，經(jīng)放大后輸出。為了保證射頻指標(biāo)占用帶寬滿足國標(biāo)以及FCC要求，調(diào)制深度實(shí)現(xiàn)90 %以上的調(diào)制，需要滿足在VRAMP控制端口的電壓范圍內(nèi)，最大輸入功率與最小輸入功率相差值>=20dB。因此需要將基帶信號(hào)的幅度范圍控制在滿足上述要求的VRAMP電壓范圍內(nèi)，幅度設(shè)置過大或者過小將會(huì)引起調(diào)制波形失真影響占用帶寬及帶外參與能量。此處VRAMP控制端主要用于控制基帶信號(hào)的輸入電壓。1、Q兩路信號(hào)自動(dòng)切換的實(shí)現(xiàn)過程如下:標(biāo)簽回波信號(hào)經(jīng)解調(diào)器SKY73009解調(diào)輸出1、Q兩路差分對(duì)信號(hào)，其中I路差分對(duì)信號(hào)送入電子開關(guān)1，Q路差分對(duì)信號(hào)送入電子開關(guān)2。通過數(shù)字信號(hào)處理單元STM32F103I/O控制線控制電子開關(guān)邏輯電平來選擇其中的一路差分對(duì)送入差分放大器AD8330。1、Q兩路自動(dòng)切換的方法是通過檢測解碼的幀頭信息有效與否，假設(shè)當(dāng)前狀態(tài)在I路，如果沒有識(shí)別到I路有效的幀頭信息，數(shù)字信號(hào)處理單元STM32F103則控制電子開關(guān)的邏輯電平切換到Q路，反之亦然。如果1、Q兩路有一路檢測到有效的幀頭信息，則開關(guān)穩(wěn)定接通在該路，完成對(duì)該路信號(hào)的放大取樣解碼。如果1、Q兩路都沒有檢測到有效幀頭信息，那表示在當(dāng)前狀態(tài)下讀不到標(biāo)簽回波信號(hào)，開關(guān)保持自由切換狀態(tài)循環(huán)搜索有效信號(hào)。以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本實(shí)用新型的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)本實(shí)用新型專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。因此，本實(shí)用新型專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
權(quán)利要求1.一種低成本小型化RFID讀寫器，包括發(fā)射電路、接收電路、數(shù)字信號(hào)處理單元，其特征在于，所述發(fā)射電路包括用于產(chǎn)生射頻信號(hào)的信號(hào)源、用于將所述數(shù)字信號(hào)處理單元產(chǎn)生的基帶信號(hào)與所述信號(hào)源產(chǎn)生的第一路射頻信號(hào)進(jìn)行ASK調(diào)制和放大的功率放大器、用于將功率放大器輸出的已調(diào)制的射頻信號(hào)進(jìn)行耦合的耦合器，所述信號(hào)源、功率放大器、耦合器依次連接；所述接收電路包括用于提取標(biāo)簽回波信號(hào)的解調(diào)器，用于對(duì)所述解調(diào)器輸出的1、Q兩路差分對(duì)信號(hào)進(jìn)行選擇的信號(hào)切換單元、用于對(duì)信號(hào)切換單元輸出的一路有效標(biāo)簽回波信號(hào)進(jìn)行信號(hào)放大的差分放大器，所述解調(diào)器、信號(hào)切換單元、差分放大器依次相連，所述解調(diào)器的輸入端與耦合器的輸出端相連，所述差分放大器的信號(hào)輸出端連接所述數(shù)字信號(hào)處理單元的信號(hào)輸入端，所述信號(hào)切換單元的控制端口與所述數(shù)字信號(hào)處理單元的控制端口相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低成本小型化RFID讀寫器，其特征在于，所述信號(hào)切換單元包括第一電子開關(guān)、第二電子開關(guān)，所述第一電子開關(guān)和第二電子開關(guān)均分別與所述解調(diào)器的信號(hào)輸出端、差分放大器的信號(hào)輸入端相連，其控制端口均通過I/O控制線與所述數(shù)字信號(hào)處理單元的控制端口相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種低成本小型化RFID讀寫器，其特征在于，所述信號(hào)源的控制端與所述數(shù)字信號(hào)處理單元的SPI總線相連，輸出端分別與所述功率放大器的輸入端和解調(diào)器的本振輸入端相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種低成本小型化RFID讀寫器，其特征在于，所述功率放大器為帶有與功率放大器輸出功率有一定線性關(guān)系且具有增益控制特性的VRAMP控制端口，所述VRAMP控制端口與所述數(shù)字信號(hào)處理單元相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種低成本小型化RFID讀寫器，其特征在于，所述數(shù)字信號(hào)處理單元包括用于產(chǎn)生基帶信號(hào)并將所述基帶信號(hào)送入所述VRAMP控制端口的D/A轉(zhuǎn)換器單元、用于接收差分放大器輸出的標(biāo)簽反射回波基帶信號(hào)并進(jìn)行采樣分析的A/D轉(zhuǎn)換器單j Li o
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種低成本小型化RFID讀寫器，包括發(fā)射電路、接收電路、數(shù)字信號(hào)處理單元，其特征在于，所述發(fā)射電路包括用于產(chǎn)生射頻信號(hào)的信號(hào)源、用于將所述數(shù)字信號(hào)處理單元產(chǎn)生的基帶信號(hào)與所述信號(hào)源產(chǎn)生的第一路射頻信號(hào)進(jìn)行ASK調(diào)制和放大的功率放大器、用于將功率放大器輸出的已調(diào)制的射頻信號(hào)進(jìn)行耦合的耦合器，所述信號(hào)源、功率放大器、耦合器依次連接；所述接收電路包括用于提取標(biāo)簽回波信號(hào)的解調(diào)器，用于對(duì)所述解調(diào)器輸出的I、Q兩路差分對(duì)信號(hào)進(jìn)行選擇的信號(hào)切換單元、用于對(duì)信號(hào)切換單元輸出的一路有效標(biāo)簽回波信號(hào)進(jìn)行信號(hào)放大的差分放大器，所述解調(diào)器、信號(hào)切換單元、差分放大器依次相連，所述解調(diào)器的輸入端與耦合器的輸出端相連，所述差分放大器的信號(hào)輸出端連接所述數(shù)字信號(hào)處理單元的信號(hào)輸入端，所述信號(hào)切換單元的控制端口與所述數(shù)字信號(hào)處理單元的控制端口相連。
文檔編號(hào)G06K17/00GK203025731SQ20122060941
公開日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2012年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月16日
發(fā)明者胡建軍, 曾三妹, 王朝暉 申請(qǐng)人:深圳市遠(yuǎn)望谷信息技術(shù)股份有限公司