Rfid前端自適應(yīng)單元及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及RFID技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種RFID前端自適應(yīng)單元及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前現(xiàn)有技術(shù)的RFID通信系統(tǒng)如附圖1所示:包括中控單元(亦稱基帶處理單元)、發(fā)射單元(亦稱射頻處理單元)、接收單元(亦稱射頻處理單元)、收發(fā)切換單元和天線單元。所述中控單元、發(fā)射單元、收發(fā)切換單元和天線單元依次串聯(lián)，所述接收單元與中控單元相連，并與發(fā)射單元并聯(lián)。
[0003]所述中控單元負責信號的調(diào)制解調(diào)以及協(xié)議解析，所述發(fā)射單元和接收單元負責數(shù)字信號向高頻信號的搬移以及模擬調(diào)制，所述收發(fā)切換單元負責接收和發(fā)射通路的隔離及切換，所述天線單元負責將信號從電路板到空間輻射及接收。
[0004]RFID天線作為整個RFID通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其實有著舉足輕重作用，首先天線承擔著把功率更有效率的輸送到自然空間中的功能，其次天線應(yīng)減少發(fā)射功率在天線端由于失配造成的反射，由此可以看出從性能和功耗角度出發(fā)，匹配性良好的天線對于整個RFID通信系統(tǒng)非常重要。
[0005]目前大部分RFID集成商僅機械式的將天線和讀卡器連在一起，并沒有考慮其中由于失配所造成的性能損失，使得整個系統(tǒng)的效率降低。
[0006]綜上所述，目前現(xiàn)有技術(shù)的RFID通信系統(tǒng)對天線收發(fā)缺少有效切換措施使得RFID通信息系統(tǒng)靈敏性較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明針對以上技術(shù)問題提供一種通過為RFID天線提供有效切換措施從而提高RFID靈敏性的RFID前端自適應(yīng)單元及其控制方法。
[0008]為了達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種RFID前端自適應(yīng)單元，包括中控單元、發(fā)射單元、接收單元、收發(fā)切換單元和天線單元，所述中控單元、發(fā)射單元、收發(fā)切換單元和天線單元依次電連接，所述接收單元與中控單元電連接并與發(fā)射單元并聯(lián)，還包括GP1控制修正單元和匹配修正單元，所述GP1控制修正單元的一端與中控單元連接，另一端與匹配修正單元連接，所述匹配修正單元串接在收發(fā)切換單元與天線單元之間，還包括反射功率檢測單元，所述反射功率檢測單元的一端與中控單元連接，另一端與收發(fā)切換單元連接。
[0009]根據(jù)上述方案可以看出本發(fā)明具有如下優(yōu)點:這種設(shè)計首先在收發(fā)切換單元后端，增加了一路功率檢測單元，檢測反射回來的功率大小，通過和發(fā)射功率的對比，計算端口的失配情況，從而防止在使用過程中，環(huán)境的變化所造成天線相關(guān)參數(shù)的變化，通過調(diào)節(jié)前端的匹配，可以有效地克服這種問題，通過使用這種RFID前段自適應(yīng)單元，可以從多方面對整個RFID讀寫系統(tǒng)的讀寫性能進行較大的提升。
[0010]1、通過前端的這種自適應(yīng)技術(shù)，可以更有效的將系統(tǒng)的輸出功耗傳輸?shù)教炀€端，從而增加了整個輻射場的能量分布，對于無源RFID標簽來說，其讀寫距離也有一定提升。
[0011]2、對于整個RFID系統(tǒng)來說，通過這種自適應(yīng)技術(shù)，可以使整個RFID模塊始終工作在其最優(yōu)化的狀態(tài)上。
[0012]3、對于RFID模塊接收性能來說，這種前段自適應(yīng)技術(shù)可以有效的優(yōu)化射頻前段的VSWR，進而減少發(fā)射鏈路的功率反射干擾，從而有效地提升設(shè)備的接收靈敏度。
[0013]4.對于RFID模塊的功耗特性來說，其自適應(yīng)技術(shù)可以從后端優(yōu)化PA的1adpull，是PA的工作狀態(tài)得以優(yōu)化，使其工作在最佳效率點和最大功率點之間，從而減少整個模塊的輸出功耗。
[0014]5.對于RFID模塊的天線引入來說，自適應(yīng)技術(shù)可以有效地適應(yīng)各種外置天線連接時所造成的失配影響，通過自適應(yīng)的調(diào)節(jié)技術(shù)，使得模塊對于外置天線的適應(yīng)性得以增強。
[0015]6.通過這種RFID前段自適應(yīng)單元，可以增強系統(tǒng)的魯棒性，使得整個RFID系統(tǒng)更穩(wěn)定，從某種程度上解決了 RFID系統(tǒng)對于環(huán)境的依賴性。
[0016]作為優(yōu)選，所述自適應(yīng)匹配單元采用場效應(yīng)結(jié)構(gòu)IC構(gòu)成；
[0017]作為改進，所述自適應(yīng)匹配單元采用二極管與電容電感組合構(gòu)成；
[0018]作為優(yōu)選，所述反射功率檢測單元為功率檢測器件；
[0019]作為優(yōu)選，所述反射功率檢測單元為檢波管；
[0020]作為優(yōu)選，所述反射功率檢測單元為檢壓管；
[0021]針對該結(jié)構(gòu)的RFID前端自適應(yīng)單元研發(fā)出最優(yōu)的控制方案如下:
[0022]一種RFID前端自適應(yīng)單元的控制方法，包括如下步驟:
[0023]步驟一:初始狀態(tài)，即功率檢測單元，檢測反射回來的功率大小，通過和發(fā)射功率的對比，計算端口的失配情況；
[0024]步驟二:優(yōu)選狀態(tài)，通過GP1輸出控制不同的參數(shù)，分別調(diào)整匹配修正單元，測得每種情況下反射功率與接收功率的比率；
[0025]步驟三:參數(shù)調(diào)整，中控單元分別記錄各種數(shù)據(jù)，并選取反射與發(fā)射功率比的最小值為最優(yōu)結(jié)果；
[0026]步驟四:最優(yōu)狀態(tài)，當反射與發(fā)射功率比；
[0027]的最小值為最優(yōu)結(jié)果時的各種數(shù)據(jù)進行記錄并通過GP1輸出控制將發(fā)射單元、接收單元、收發(fā)切換單元和天線單元的參數(shù)進行調(diào)整至最優(yōu)狀態(tài)。
[0028]根據(jù)上述方案可以看出本發(fā)明具有如下優(yōu)點:這個過程都是由中控單元進行操作，通過GP1輸出控制不同的參數(shù)，分別調(diào)整匹配修正單元，測得每種情況下反射功率與接收功率的比率，中控單元分別記錄各種數(shù)據(jù)，并選取反射與發(fā)射功率比的最小值為最優(yōu)結(jié)果。
【附圖說明】
[0029]附圖1為現(xiàn)有技術(shù)的RFID通信系統(tǒng)的連接框圖。
[0030]附圖2為本發(fā)明的RFID前端自適應(yīng)單元的連接框圖。
[0031]附圖3為本發(fā)明的RFID前端自適應(yīng)單元的控制方法的流程圖。
[0032]附圖4為本發(fā)明的通過自適應(yīng)匹配得到的不同參數(shù)下的Sll參數(shù)圖。
[0033]附圖5為本發(fā)明的通過自適應(yīng)匹配得到的不同參數(shù)下的VSWR參數(shù)圖。
【具體實施方式】
[0034]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行進一步說明。
[0035]—種RFID前端自適應(yīng)單元，包括中控單元、發(fā)射單元、接收單元、收發(fā)切換單元和天線單元，所述中控單元、發(fā)射單元、收發(fā)切換單元和天線單元依次電連接，所述接收單元與中控單元電連接并與發(fā)射單元并聯(lián)，其特征在于:還包括GP1控制修正單元和匹配修正單元，所述GP1控制修正單元的一端與中控單元連接，另一端與匹配修正單元連接，所述匹配修正單元串接在收發(fā)切換單元與天線單元之間，還包括反射功率檢測單元，所述反射功率檢測單元的一端與中控單元連接，另一端與收發(fā)切換單元連接；所述自適應(yīng)匹配單元采用場效應(yīng)結(jié)構(gòu)IC構(gòu)成或二極管與電容電感組合構(gòu)成；所述反射功率檢測單元為功率檢測器件或檢波管或檢壓管。
[0036]通過前端的自適應(yīng)技術(shù)提高RFID系統(tǒng)的工作性能，使得RFID系統(tǒng)的魯棒性得以增強，提高了 RFID系統(tǒng)的推廣適應(yīng)性，促進其推廣普及。
[0037]通過前段的自適應(yīng)技術(shù)，使RFID模塊的功耗得以降低，同時其讀寫性能得以優(yōu)化。
[0038]針對該結(jié)構(gòu)的RFID前端自適應(yīng)單元研發(fā)出最優(yōu)的控制方案如下:
[0039]—種RFID前端自適應(yīng)單元的控制方法，包括如下步驟:
[0040]步驟一:初始狀態(tài)，即功率檢測單元，檢測反射回來的功率大小，通過和發(fā)射功率的對比，計算端口的失配情況；
[0041]步驟二:優(yōu)選狀態(tài)，通過GP1輸出控制不同的參數(shù)，分別調(diào)整匹配修正單元，測得每種情況下反射功率與接收功率的比率；
[0042]步驟三:參數(shù)調(diào)整，中控單元分別記錄各種數(shù)據(jù)，并選取反射與發(fā)射功率比的最小值為最優(yōu)結(jié)果；
[0043]步驟四:最優(yōu)狀態(tài)，當反射與發(fā)射功率比；
[0044]的最小值為最優(yōu)結(jié)果時的各種數(shù)據(jù)進行記錄并通過GP1輸出控制將發(fā)射單元、接收單元、收發(fā)切換單元和天線單元的參數(shù)進行調(diào)整至最優(yōu)狀態(tài)。
[0045]首先、RFID系統(tǒng)的強壯性，適合不同場景應(yīng)用；其次、RFID設(shè)備的適應(yīng)性，適合不同設(shè)備中的移植，其次、從發(fā)射端可以，提高發(fā)射效率，降低失配造成的額外功耗；其次、從發(fā)射端可以，提高發(fā)射效率，降低失配造成的額外功耗；再次、通過前端匹配，可以減少插入損耗，提高發(fā)射距離；最后、通過前端匹配，可以有效減少反射，提高接收距離。
[0046]可以理解的是，以上關(guān)于本發(fā)明的具體描述，僅用于說明本發(fā)明而并非受限于本發(fā)明實施例所描述的技術(shù)方案，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解，仍然可以對本發(fā)明進行修改或等同替換，以達到相同的技術(shù)效果；只要滿足使用需要，都在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種RFID前端自適應(yīng)單元，包括中控單元、發(fā)射單元、接收單元、收發(fā)切換單元和天線單元，所述中控單元、發(fā)射單元、收發(fā)切換單元和天線單元依次電連接，所述接收單元與中控單元電連接并與發(fā)射單元并聯(lián)，其特征在于:還包括GP1控制修正單元和匹配修正單元，所述GP1控制修正單元的一端與中控單元連接，另一端與匹配修正單元連接，所述匹配修正單元串接在收發(fā)切換單元與天線單元之間，還包括反射功率檢測單元，所述反射功率檢測單元的一端與中控單元連接，另一端與收發(fā)切換單元連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的RFID前端自適應(yīng)單元，其特征在于:所述自適應(yīng)匹配單元采用場效應(yīng)結(jié)構(gòu)IC構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的RFID前端自適應(yīng)單元，其特征在于:所述自適應(yīng)匹配單元采用二極管與電容電感組合構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的RFID前端自適應(yīng)單元，其特征在于:所述反射功率檢測單元為功率檢測器件。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的RFID前端自適應(yīng)單元，其特征在于:所述反射功率檢測單元為檢波管。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的RFID前端自適應(yīng)單元，其特征在于:所述反射功率檢測單元為檢壓管。
7.一種RFID前端自適應(yīng)單元的控制方法，其特征在于:包括如下步驟: 步驟一:初始狀態(tài)，即功率檢測單元，檢測反射回來的功率大小，通過和發(fā)射功率的對比，計算端口的失配情況； 步驟二:優(yōu)選狀態(tài)，通過GP1輸出控制不同的參數(shù)，分別調(diào)整匹配修正單元，測得每種情況下反射功率與接收功率的比率； 步驟三:參數(shù)調(diào)整，中控單元分別記錄各種數(shù)據(jù)，并選取反射與發(fā)射功率比的最小值為最優(yōu)結(jié)果； 步驟四:最優(yōu)狀態(tài)，當反射與發(fā)射功率比的最小值為最優(yōu)結(jié)果時的各種數(shù)據(jù)進行記錄并通過GP1輸出控制將發(fā)射單元、接收單元、收發(fā)切換單元和天線單元的參數(shù)進行調(diào)整至最優(yōu)狀態(tài)。
【專利摘要】本發(fā)明涉及RFID技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種針對現(xiàn)有技術(shù)的RFID通信系統(tǒng)對天線收發(fā)缺少有效切換措施使得RFID通信息系統(tǒng)靈敏性較低這一問題研發(fā)的RFID前端自適應(yīng)單元及其控制方法，所述RFID前端自適應(yīng)單元包括中控單元、發(fā)射單元、接收單元、收發(fā)切換單元和天線單元，所述中控單元、發(fā)射單元、收發(fā)切換單元和天線單元依次電連接，所述接收單元與中控單元電連接并與發(fā)射單元并聯(lián)，其特征在于：還包括GPIO控制修正單元和匹配修正單元，所述GPIO控制修正單元的一端與中控單元連接，另一端與匹配修正單元連接，所述匹配修正單元串接在收發(fā)切換單元與天線單元之間，還包括反射功率檢測單元，所述反射功率檢測單元的一端與中控單元連接，另一端與收發(fā)切換單元連接。
【IPC分類】G06K17-00, H04B1-40, H04B17-12, H04B1-44
【公開號】CN104617976
【申請?zhí)枴緾N201410844700
【發(fā)明人】戴立君, 李華, 孫平, 劉軍
【申請人】無錫識凌科技有限公司
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2014年12月30日