本發(fā)明涉及射頻技術(shù)領(lǐng)域,特別是涉及一種自適應(yīng)移相網(wǎng)絡(luò)的超高頻射頻識別讀寫器及方法。
背景技術(shù):
射頻識別(radiofrequencyidentification,rfid)是一種無線通信技術(shù),是利用射頻信號空間耦合來實現(xiàn)識別目標(biāo)并獲取目標(biāo)數(shù)據(jù)的一種非接觸式自動識別技術(shù)。rfid技術(shù)最重要的優(yōu)點是非接觸識別,并且具有能穿透雪、霧、冰、涂料、塵垢等條形碼無法使用的惡劣環(huán)境閱讀標(biāo)簽,還能夠同時識別多個標(biāo)簽,標(biāo)簽本身具有體積小型化、形狀多樣化、抗污染能力強、可重復(fù)使用、數(shù)據(jù)的記憶容量大和可以加密等優(yōu)點。隨著rfid技術(shù)的發(fā)展,其應(yīng)用領(lǐng)域日趨廣泛,如食品安全溯源、圖書借還系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、倉儲管理、停車場管理系統(tǒng)、交通監(jiān)控管理等等眾多領(lǐng)域。曾有專家指出,rfid技術(shù)有可能成為繼移動通訊技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)之后的又一項影響全球經(jīng)濟與生活的新技術(shù)。
rfid電子標(biāo)簽根據(jù)獲取能量來源方式的不同分為:有源、無源、半有源半無源等三種電子標(biāo)簽。有源電子標(biāo)簽又稱主動標(biāo)簽,標(biāo)簽的工作電源完全由內(nèi)部電池供給,同時電子標(biāo)簽與閱讀器通訊所需的射頻能量也是由電池提供;標(biāo)簽讀/寫距離較遠(yuǎn),外型尺寸較大、較厚、較重,成本高,應(yīng)用領(lǐng)域受限,且電池不能長久使用,能量耗盡后需更換電池。半有源電子標(biāo)簽又稱半主動式標(biāo)簽,電池僅對標(biāo)簽內(nèi)維持?jǐn)?shù)據(jù)的電路供電;標(biāo)簽未進人工作狀態(tài)前,一直處于休眠狀態(tài),相當(dāng)于無源標(biāo)簽;當(dāng)標(biāo)簽進入閱讀器的讀出區(qū)域時,受到閱讀器發(fā)出的射頻信號激勵,進人工作狀態(tài);標(biāo)簽的優(yōu)缺點與有源標(biāo)簽基本一樣。無源電子標(biāo)簽又稱被動式標(biāo)簽,沒有內(nèi)裝電池,標(biāo)簽從閱讀器發(fā)出的射頻能量中轉(zhuǎn)化一部分能量為其工作所需的電源;標(biāo)簽具有外型小巧,輕,薄,安裝方便,成本很低并具有很長的使用壽命,適用各種使用場合,可做到免維護。另外超高頻rfid(國際標(biāo)準(zhǔn)iso18000-6c規(guī)定了860-960mhz的工作頻段)相對于高頻13.56mhz及其低頻125khz其工作波長較短,天線尺寸小巧靈活,應(yīng)用靈活,因此超高頻的無源標(biāo)簽和讀寫器成為近年來物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域發(fā)展的重點方向。
目前市場上采用分離元器件方案搭建出超高頻射頻識別讀寫器1,如圖1所示,包括控制模塊11、發(fā)射模塊12、耦合模塊13、天線模塊14、接收模塊15、接口模塊16以及電源模塊17,其中接收模塊15包括混頻器、中頻濾波器以及中頻放大器。由于無源rfid標(biāo)簽是靠讀寫器發(fā)射的射頻信號供電并發(fā)送出存儲在芯片中的信息,標(biāo)簽返回的信號如果與載波信 號正交,則在所述接收模塊15的混頻器的作用下將轉(zhuǎn)變?yōu)閹缀鯖]有噪聲的中頻信號。但實際當(dāng)中由于標(biāo)簽離讀寫器的位置是不固定的,無法控制標(biāo)簽的位置(即相位),這樣就導(dǎo)致標(biāo)簽返回的信號進入混頻器的時候與載波信號是不一定正交的,可以說大部分的時候是不正交的,這就會使得混頻器的輸出中頻信號中會帶有噪聲分量,這一部分的噪聲分量由于與有用的信號非常接近,中頻濾波器對其幾乎不起作用,而中頻放大器會將噪聲分量與有用信號一起放大送入控制模塊11中,噪聲分量過大會導(dǎo)致控制模塊11判斷出現(xiàn)錯誤或者甚至是無法判斷出有用信號,影響讀寫器讀寫標(biāo)簽的效果及距離。
因此研發(fā)出一款高性能的超高頻讀寫器,減小中頻信號中的噪聲分量,提高超高頻讀寫器的解調(diào)能力已成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的問題之一。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點,本發(fā)明的目的在于提供一種自適應(yīng)移相網(wǎng)絡(luò)的超高頻射頻識別讀寫器及方法,用于解決現(xiàn)有技術(shù)中標(biāo)簽返回的信號與載波信號不正交帶來的噪聲分量影響讀寫器讀寫標(biāo)簽的效果及距離的問題。
為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的,本發(fā)明提供一種自適應(yīng)移相網(wǎng)絡(luò)的超高頻射頻識別讀寫器,所述自適應(yīng)移相網(wǎng)絡(luò)的超高頻射頻識別讀寫器至少包括:
控制模塊、發(fā)射模塊、定向耦合模塊、天線模塊、移相網(wǎng)絡(luò)模塊、接收模塊、接口模塊及電源模塊;
所述控制模塊用于對收發(fā)的信號進行處理,并產(chǎn)生控制所述移相網(wǎng)絡(luò)模塊的數(shù)字相位控制信號;
所述發(fā)射模塊與所述控制模塊連接,用于產(chǎn)生并發(fā)送寫入標(biāo)簽的射頻調(diào)制信號;
所述定向耦合模塊與所述發(fā)射模塊、所述天線模塊及所述接收模塊連接,用于將寫入標(biāo)簽的射頻調(diào)制信號傳導(dǎo)至所述天線模塊,或?qū)?biāo)簽返回的射頻信號耦合至所述接收模塊;
所述天線模塊與所述定向耦合模塊連接,用于將寫入標(biāo)簽的射頻調(diào)制信號以自由空間中的電磁波的形式傳導(dǎo)至標(biāo)簽并接收從標(biāo)簽返回的射頻信號;
所述移相網(wǎng)絡(luò)模塊與所述控制模塊及所述接收模塊連接,受所述控制模塊的控制產(chǎn)生與標(biāo)簽返回的射頻信號正交的本振信號;
所述接收模塊與所述定向耦合模塊、所述移相網(wǎng)絡(luò)模塊及所述控制模塊連接,根據(jù)所述本振信號將所述定向耦合模塊輸出的射頻信號混頻為中頻信號,并減小噪聲分量;
所述接口模塊用于數(shù)據(jù)的傳輸;
所述電源模塊用于向所述自適應(yīng)移相網(wǎng)絡(luò)的超高頻射頻識別讀寫器供電。
優(yōu)選地,所述發(fā)射模塊包括:壓控振蕩器、功率分配器以及功率放大器;所述壓控振蕩器連接于所述控制模塊連接的輸出端,所述功率分配器連接于所述壓控振蕩器的輸出端,將所述壓控振蕩器的輸出信號分為兩路,一路與所述功率放大器連接,另一路與所述移相網(wǎng)絡(luò)模塊連接。
優(yōu)選地,所述接收模塊包括:混頻器、中頻濾波器及中頻放大器;所述混頻器接收所述定向耦合模塊輸出的射頻信號及所述移相網(wǎng)絡(luò)模塊輸出的本振信號,通過下變頻將所述定向耦合模塊輸出的射頻信號轉(zhuǎn)換為中頻信號;所述中頻濾波器與所述混頻器連接,對所述混頻器輸出的中頻信號進行濾波;所述中頻放大器與所述中頻濾波器連接,對所述中頻濾波器輸出的中頻信號進行放大并輸出到所述控制模塊。
優(yōu)選地,所述移相網(wǎng)絡(luò)模塊為數(shù)字移相器,通過所述控制模塊輸出的數(shù)字相位控制信號調(diào)整所述發(fā)射模塊中的載波信號的相位,以得到與標(biāo)簽返回的射頻信號正交的本振信號。
優(yōu)選地,所述移相網(wǎng)絡(luò)模塊的精度至少達(dá)到8位。
為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的,本發(fā)明提供一種自適應(yīng)移相網(wǎng)絡(luò)的超高頻射頻識別讀寫方法,所述自適應(yīng)移相網(wǎng)絡(luò)的超高頻射頻識別讀寫方法至少包括:
發(fā)送狀態(tài):產(chǎn)生寫入標(biāo)簽的射頻調(diào)制信號,并將寫入標(biāo)簽的射頻調(diào)制信號以自由空間中的電磁波的形式傳導(dǎo)至標(biāo)簽;
接收狀態(tài):天線模塊接收從標(biāo)簽返回的射頻信號,標(biāo)簽返回的射頻信號與一相位正交的本振信號混頻得到中頻信號,減小噪聲分量。
優(yōu)選地,通過數(shù)字相位控制信號調(diào)整載波信號的相位,以得到與標(biāo)簽返回的射頻信號正交的本振信號。
更優(yōu)選地,通過遍歷的方法對所述數(shù)字相位控制信號進行遍歷,以找到噪聲的最小點。
如上所述,本發(fā)明的自適應(yīng)移相網(wǎng)絡(luò)的超高頻射頻識別讀寫器及方法,具有以下有益效果:
本發(fā)明的自適應(yīng)移相網(wǎng)絡(luò)的超高頻射頻識別讀寫器及方法通過移相網(wǎng)絡(luò)模塊將混頻器的本振信號調(diào)整至與標(biāo)簽返回的射頻信號正交,以此將標(biāo)簽返回的射頻信號混頻至中頻,大大減小輸出中頻信號中的噪聲分量,有效提高了讀寫器的解調(diào)能力、讀寫標(biāo)簽的效果,增加了讀寫距離。
附圖說明
圖1顯示為現(xiàn)有技術(shù)中的超高頻射頻識別讀寫器的示意圖。
圖2顯示為本發(fā)明的自適應(yīng)移相網(wǎng)絡(luò)的超高頻射頻識別讀寫器的示意圖。
圖3顯示為本發(fā)明的自適應(yīng)移相網(wǎng)絡(luò)的超高頻射頻識別讀寫器的一實施例示意圖。
元件標(biāo)號說明
1超高頻射頻識別讀寫器
11控制模塊
12發(fā)射模塊
13耦合模塊
14天線模塊
15接收模塊
16接口模塊
17電源模塊
2自適應(yīng)移相網(wǎng)絡(luò)的超高頻射頻識別讀寫器
21控制模塊
22發(fā)射模塊
221壓控振蕩器
222功率分配器
223功率放大器
23定向耦合模塊
24天線模塊
25移相網(wǎng)絡(luò)模塊
26接收模塊
261混頻器
262中頻濾波器
263中頻放大器
27接口模塊
28電源模塊
具體實施方式
以下通過特定的具體實例說明本發(fā)明的實施方式,本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭露 的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的具體實施方式加以實施或應(yīng)用,本說明書中的各項細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點與應(yīng)用,在沒有背離本發(fā)明的精神下進行各種修飾或改變。
請參閱圖2~圖3。需要說明的是,本實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發(fā)明的基本構(gòu)想,遂圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實際實施時的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制,其實際實施時各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變,且其組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。
如圖2~圖3所示,本發(fā)明提供一種自適應(yīng)移相網(wǎng)絡(luò)的超高頻射頻識別讀寫器2,所述自適應(yīng)移相網(wǎng)絡(luò)的超高頻射頻識別讀寫器2至少包括:
控制模塊21、發(fā)射模塊22、定向耦合模塊23、天線模塊24、移相網(wǎng)絡(luò)模塊25、接收模塊26、接口模塊27以及電源模塊28。
如圖2所示,所述控制模塊21用于對收發(fā)的信號進行處理,并產(chǎn)生控制所述移相網(wǎng)絡(luò)模塊25的數(shù)字相位控制信號。在本實施例中,所述控制模塊21通過遍歷的方法對所述數(shù)字相位控制信號進行遍歷,以找到噪聲的最小點。
具體地,如圖3所示,所述控制模塊21與所述發(fā)射模塊22、所述接收模塊27及所述移相網(wǎng)絡(luò)模塊25連接,用于向所述發(fā)射模塊22輸出寫入標(biāo)簽的ask調(diào)制控制信號;從所述接收模塊26接收標(biāo)簽返回的數(shù)字信號并存儲與識別;根據(jù)從所述接收模塊26接收到的信號產(chǎn)生控制所述移相網(wǎng)絡(luò)模塊25的數(shù)字相位控制信號。
如圖2所示,所述發(fā)射模塊22與所述控制模塊21連接,用于產(chǎn)生并發(fā)送寫入標(biāo)簽的射頻調(diào)制信號。
具體地,如圖3所示,所述發(fā)射模塊22包括:壓控振蕩器221、功率分配器222及功率放大器223。所述壓控振蕩器221與所述控制模塊21連接,將所述控制模塊21輸出的數(shù)字控制信號加載到載波信號上;所述功率分配器222將所述壓控振蕩器221輸出的信號分為兩路,兩個輸出端口之間具有一定的隔離度,以避免互相影響;其中一路輸出至所述功率放大器222進行功率放大,另一路輸出至所述移相網(wǎng)絡(luò)模塊25。
如圖2所示,所述定向耦合模塊23與所述發(fā)射模塊22、所述天線模塊24及所述接收模塊26連接,用于將寫入標(biāo)簽的射頻調(diào)制信號傳導(dǎo)至所述天線模塊24,或?qū)?biāo)簽返回的射頻信號耦合至所述接收模塊26。
具體地,如圖3所示,所述定向耦合模塊23為四端口器件,對所述自適應(yīng)移相網(wǎng)絡(luò)的超高頻射頻識別讀寫器2發(fā)送的載波信號與接收鏈路起到一定的隔離作用。
如圖2所示,所述天線模塊24與所述定向耦合模塊24連接,用于將寫入標(biāo)簽的射頻調(diào)制信號通過電磁波的形式傳導(dǎo)至標(biāo)簽并接收從標(biāo)簽返回的射頻信號。
具體地,如圖3所示,在本實施例中,所述天線模塊24為天線,所述天線模塊24將傳輸線上傳播的導(dǎo)行波與自由空間的電磁波信號相互轉(zhuǎn)化,以實現(xiàn)無線通信。
如圖2所示,所述移相網(wǎng)絡(luò)模塊25與所述控制模塊21及所述接收模塊26連接,受所述控制模塊21的控制產(chǎn)生與標(biāo)簽返回的射頻信號正交的本振信號。
具體地,如圖3所示,在本實施例中,所述移相網(wǎng)絡(luò)模塊25為數(shù)字移相器,接收所述控制模塊1輸出的數(shù)字相位控制信號以及所述功率分配器222輸出的載波信號,根據(jù)所述數(shù)字相位控制信號調(diào)整所述載波信號的相位,得到與標(biāo)簽返回的射頻信號正交的信號,作為所述混頻器261的本振信號。由于器件的誤差,所述本振信號無法達(dá)到完全的與標(biāo)簽返回的射頻信號正交,通過調(diào)整所述移相網(wǎng)絡(luò)模塊25的精度可實現(xiàn)對正交偏差的調(diào)整。所述移相網(wǎng)絡(luò)模塊25的精度越高,所述本振信號與標(biāo)簽返回的射頻信號正交的偏差越小,混頻后噪聲分量越小,可根據(jù)實際應(yīng)用對所述移相網(wǎng)絡(luò)模塊25的精度做調(diào)整。在本實施例中,為了得到正交偏差小的本振信號,所述移相網(wǎng)絡(luò)模塊25的精度至少達(dá)到8位。
如圖2所示,所述接收模塊26與所述定向耦合模塊23、所述移相網(wǎng)絡(luò)模塊25及所述控制模塊21連接,根據(jù)所述本振信號將所述定向耦合模塊23輸出的射頻信號混頻為中頻信號,并減小噪聲分量。
具體地,如圖3所示,所述接收模塊26包括:混頻器261、中頻濾波器262以及中頻放大器263。所述混頻器261與所述定向耦合模塊23及所述移相網(wǎng)絡(luò)模塊25連接,接收所述定向耦合模塊23輸出的射頻信號及所述移相網(wǎng)絡(luò)模塊25輸出的本振信號,通過下變頻將所述定向耦合模塊23輸出的射頻信號轉(zhuǎn)換為中頻信號,由于所述本振信號與所述定向耦合模塊23輸出的射頻信號正交,因此經(jīng)過混頻后的中頻信號中的與有用信號頻率相近的噪聲分量將減少。所述中頻濾波器262與所述混頻器261連接,用于對所述中頻信號濾波。所述中頻放大器263與所述中頻濾波器262連接,用于放大混頻下來的中頻信號。
如圖2~圖3所示,所述超高頻射頻識別讀寫器還包括接口模塊27和電源模塊28,所述接口模塊27用于數(shù)據(jù)傳輸,所述電源模塊28用于向所述自適應(yīng)移相網(wǎng)絡(luò)的超高頻射頻識別讀寫器2供電。
如圖2~圖3所示,本發(fā)明還提供一種自適應(yīng)移相網(wǎng)絡(luò)的超高頻射頻識別讀寫方法,在本實施例中,采用所述自適應(yīng)移相網(wǎng)絡(luò)的超高頻射頻讀寫器2實現(xiàn),所述自適應(yīng)移相網(wǎng)絡(luò)的超高頻射頻識別讀寫方法至少包括:
發(fā)送狀態(tài):產(chǎn)生寫入標(biāo)簽的射頻調(diào)制信號,并將寫入標(biāo)簽的射頻調(diào)制信號以自由空間中的電磁波的形式傳導(dǎo)至標(biāo)簽。
具體地,如圖2~圖3所示,所述控制模塊21將寫入標(biāo)簽的信號以數(shù)字信號形式的輸出,通過所述發(fā)射模塊22加載到載波信號上以射頻信號方式輸出,通過所述定向耦合模塊23傳輸?shù)剿鎏炀€模塊24,寫入標(biāo)簽的信號通過所述天線模塊24被轉(zhuǎn)化為自由空間中的電磁波進行無線傳輸。
接收狀態(tài):天線模塊24接收從標(biāo)簽返回的射頻信號,標(biāo)簽返回的射頻信號與一相位正交的本振信號混頻得到中頻信號,減小噪聲分量。
具體地,如圖2~圖3所示,標(biāo)簽返回的射頻信號通過所述天線模塊24被接收,所述移相網(wǎng)絡(luò)模塊25接收所述數(shù)字相位控制信號及所述頻率分配器222輸出的載波信號,得到與標(biāo)簽返回的射頻信號正交的本振信號,兩者混頻得到中頻信號,進而減小噪聲分量。在本實施例中,通過遍歷的方法對所述數(shù)字相位控制信號進行遍歷,以找到噪聲的最小點。所述混頻器261接收所述本振信號及所述定向耦合器23輸出的射頻信號,通過下變頻將所述定向耦合模塊23輸出的射頻信號轉(zhuǎn)換為中頻信號,由于所述本振信號與所述定向耦合模塊23輸出的射頻信號正交,因此經(jīng)過混頻后的中頻信號中的與有用信號頻率相近的噪聲分量將減少。通過中頻濾波和中頻放大后將中頻信號輸出到所述控制模塊21。
如上所述,本發(fā)明的自適應(yīng)移相網(wǎng)絡(luò)的超高頻射頻識別讀寫器及方法,具有以下有益效果:
本發(fā)明的自適應(yīng)移相網(wǎng)絡(luò)的超高頻射頻識別讀寫器及方法通過移相網(wǎng)絡(luò)模塊將混頻器的本振信號調(diào)整至與標(biāo)簽返回的射頻信號正交,以此將標(biāo)簽返回的射頻信號混頻至中頻,大大減小輸出中頻信號中的噪聲分量,有效提高了讀寫器的解調(diào)能力、讀寫標(biāo)簽的效果,增加了讀寫距離。
綜上所述,本發(fā)明提供一種自適應(yīng)移相網(wǎng)絡(luò)的超高頻射頻識別讀寫器及方法,包括:控制模塊;發(fā)送寫入標(biāo)簽信號的發(fā)射模塊;定向耦合模塊;天線模塊;用于產(chǎn)生與標(biāo)簽返回的射頻信號正交的本振信號的移相網(wǎng)絡(luò)模塊;接收標(biāo)簽返回的射頻信號,并將其下變頻為中頻信號的接收模塊;接口模塊以及電源模塊。本發(fā)明的自適應(yīng)移相網(wǎng)絡(luò)的超高頻射頻識別讀寫器通過控制模塊將混頻器的本振信號調(diào)整至與標(biāo)簽返回的射頻信號正交,以此將標(biāo)簽返回的射頻信號混頻至中頻,大大減小輸出中頻信號中的噪聲分量,有效提高了讀寫器的解調(diào)能力、讀寫標(biāo)簽的效果,增加了讀寫距離。所以,本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點而具高度產(chǎn)業(yè)利用價值。
上述實施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效,而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下,對上述實施例進行修飾或改變。因此,舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變,仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。