Pci卡式讀寫器模塊的製作方法

2023-10-18 08:06:29 1

專利名稱：Pci卡式讀寫器模塊的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種射頻識別設備，特別是一種射頻識別設備的讀寫器。
背景技術：
在射頻識別設備中，PCI (Peripheral Component Interconnect,即外設部 件互連標準)卡式讀寫器模塊可以遠距離(與電子標籤相距4米)對滿足 IS018000-6B/C協議的電子標籤中的內容進行讀寫，並對所讀寫的電子標籤的信 息通過串行接口或網絡接口送入上端PC機進行處理。現有技術的固定式讀寫器 具有較大的物理尺寸和外形，採用外部交流電源供電， 一般僅適合於安裝在固 定的地點使用。隨著EPC Global組織推出的EPC C1G2標準(後來成為 IS018000-6C標準)成為物流領域的實施標準後，大量的企業、零售超市、物流 行業開始應用RFID (Radio Frequency Identification,即射頻識別技術)技術 跟蹤和管理商品的生產、流通、零售等，為了減小設備集成的體積和解決讀寫 器的供電問題，在現場需要一種適合現場應用的讀寫器，以便對標籤進行讀寫。 發明內容
本實用新型的目的是提供一種PCI卡式讀寫器模塊，要解決的技術問題是 使讀寫器體積小，價格低廉，可以集成在PC機內。
本實用新型採用以下技術方案 一種PCI卡式讀寫器模塊，所述PCI卡式
讀寫器模塊包括微波射頻模塊、編解碼處理單元、控制及協議處理部分、io輸
出控制處理部分及PCI接口；所述微波射頻模塊包括發射電路和接收電路，發 射電路包括順序連接的載波合成電路、前置放大器、混頻電路、濾波電路、末級功率放大電路，接收電路包括順序連接的標籤反射信號解調電路、差分放大
電路、低通濾波電路和比較電路；所述編解碼處理單元包括有編碼和解碼單元； 所述控制及協議處理部分具有與編碼和解碼單元連接的微處理器；所述比較電 路接編碼和解碼單元；編碼和解碼單元與載波合成電路、調製驅動電路連接， 調製驅動連接混頻電路。
本實用新型的載波合成電路由溫補晶體振蕩器和頻率綜合器組成，溫補晶 體振蕩器採用T12.8H4S，頻率合成器採用PLL400-915A。
本實用新型的前置放大器採用射頻晶片RF2381。
本實用新型的混頻電路採用混頻器HMC207S8，所述濾波電路採用聲表濾波 器SF2904;所述末級功率放大電路採用功率放大晶片PF01411A。
本實用新型的反射信號解調電路由四個雙向二極體構成相距八分之一波長 微帶線的四路二極體解調電路，所述差分放大電路由四組三極體構成二級差動 放大器；所述低通濾波電路採用二個可編程濾波器PAC80構成，所述比較電路 由比較晶片MAX942構成。
本實用新型的調製驅動電路由可編程濾波器、第---三極體構成，第一
一一三極體的基極接編碼和解碼單元，集電極接可編程濾波器輸出端，發射極 接地，可編程濾波器輸出信號至混頻器。
本實用新型的編碼和解碼單元採用APA150。
本實用新型的編碼和解碼單元與比較晶片之間連接有信號驅動單元。 本實用新型的微處理器採用MC9S12NE62。
本實用新型的IO輸出控制處理部分及PCI接口具有繼電器驅動電路，繼電 器驅動電路由第一至第三三極體分別構成三組驅動電路，5V電源與第一至第三 三極體發射極之間串接有反向的二極體，各個二極體兩端分別接繼電器控制線圈兩端。
本實用新型與現有的技術相比，採用微波射頻模塊、編解碼處理單元、控制 及協議處理部分、IO輸出控制處理部分及PCI接口，讀寫器發射微波能量激勵 電子標籤工作，同時發給電子標籤命令，電子標籤取得微波能量後，根據讀寫 器發送的命令反射回來相應的結果，PCI卡式讀寫器模塊通過對標籤反射回來的 回波信號解調、放大，解碼、解碼處理實現讀取標籤內存儲的固定數據和數據 區的數據，也可以對數據區內的數據進行改寫，體積小，價格低廉，可廣泛應
用於滿足IS018000-6B/C協議的電子標籤的讀寫，讀寫距離大於3米，可以方
便的插在PC機的PC插槽上工作，解決了安裝和供電問題。


圖1是本實用新型實施例的微波射頻發射電路原理圖。 圖2是本實用新型實施例的標籤反射信號解調及差分放大電路原理圖。 圖3是本實用新型實施例的低通濾波及比較電路原理圖。 圖4是本實用新型實施例的編解碼處理單元電路原理圖。 圖5是本實用新型實施例的控制及協議處理電路原理圖。 圖6是本實用新型實施例的IO輸出控制處理電路原理圖。 圖7是本實用新型實施例的PCI接口電路原理圖。
具體實施方式

以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步詳細說明。本實用新型的PCI
卡式讀寫器模塊包括四個部分微波射頻模塊、編解碼處理單元、控制及協議 處理部分、IO輸出控制處理部分及PCI接口。
微波射頻模塊包括發射電路、接收電路。如圖1所示，微波射頻模塊的發射電路包括順序連接的載波合成電路、 前置放大器、混頻電路、濾波電路、末級功率放大電路，其中，混頻電路連接
有調製驅動電路。(1)載波合成電路由溫補晶體振蕩器T100 (T12.8H4S)、頻率 綜合器U105 (PLL400-915A)組成；(2)前置放大器由射頻晶片U106 (RF2381) 構成；(3)混頻電路採用混頻器U107 (HMC207S8);射頻晶片U106輸出的信號 至U107的2腳，再由其7腳輸出至U108的2腳；(4)濾波電路採用聲表濾波 器U108 (SF2904); (5)末級功率放大電路由功率放大晶片U109 (PF01411A) 構成，其1腳接U108的5腳，4腳為功率輸出端；(6)調製驅動電路由可編程
濾波器UllO (PAC80)、第---三極體Ulll (3904)構成，三極體的基極接編
解碼處理單元的編碼和解碼單元U2，集電極接U110的9腳，發射極接地，U110 的14腳接U107的5腳。
微波射頻模塊的接收電路包括順序連接的標籤反射信號解調電路、差分 放大電路、低通濾波電路和比較電路。
如圖2所示，(7)標籤反射信號解調電路，由第一O—雙向二極體DIOI、 第一 0 二雙向二極體102、第一 0六雙向二極體D106、第一 0七雙向二極體107 構成相距八分之一波長微帶線的四路二極體解調電路，各二極體解調電路分別 經第一一五電容C115、第一五二電容C152、第一五三電容C153、第一六三電容 C163，接濾波器U104 (LFCN-1000)的3腳，U104與天線連接，第一五四電容 C154—端接U104的3腳，另一端接地，各二極體解調電路輸出端分別並聯有一 組電容(C101， C105, C136, C140，)和電阻(R102， R104, R120， R122),其 後分別串接有第一0二電容C102、第一0四電容C104、第一三七電容C137、第 一三九電容C139。(8)差分放大電路MAT04由四組三極體U100A U100D、U101A U101D、 U102A U102D、 U103A U103D構成二級差動放大器，分別接收四路二極體解調電路輸出的信號。如圖3所示，低通濾波電路採用二個可編程濾波器Ull、 U12 (PAC80)構成， 比較電路由比較晶片U13 (MAX942)構成。如圖4所示，編解碼處理單元包括編碼和解碼單元U2 (APA150)、時鐘單 元X2(24MHz晶振)、連接在編碼和解碼單元U2與比較電路的比較晶片U13之間 的信號驅動單元U3、 U4 (74HCT245)。如圖5所示，控制及協議處理部分包括微處理器U1 (MC9S12NE62)、時鐘 單元X1 (25MHz晶振)，乙太網變壓器及RJ-45接口 Tl， NJ1，接口的驅動晶片 U5採用ADM202。如圖6所示，10輸出控制處理部分包括由第一至第三三極體Q1 Q3 (PMB3906)分別構成三組繼電器驅動電路，5V電源與三極體Q1 Q3發射極之 間串接有反向的二極體D1 D3 (IN4148)， 二極體D1 D3兩端分別接繼電器 RLY1 RLY3 (TQ2-5V)控制線圈兩端。如圖7所示，PCI接口 J1採用PCIC0N62。本實用新型的PCI卡式讀寫器模塊的工作流程PCI卡式讀寫器模塊接通電 源時，除微波射頻模塊中的末級功率放大電路外，其餘的功能單元均被供電， 處理器軟體通過乙太網接口或串行接口與PC機連接並接受PC機的操作指令。 主要功能單元的工作原理微波射頻模塊的發射電路(TIOO、 U105、 U106、 U107、 U108、 U109、 UllO、 Ulll)的頻率合成器U105，由編解碼單元的U2通過串行總線(CL0CK、 DATA、 EN) 控制其產生902 928MHz頻段範圍的單點載波，載波的功率為OdBm，溫補晶體 振蕩器TlOO為該頻率合成器提供頻率基準；生成的載波經過前置功率放大器U106後其輸出功率為14dBm;放大後的載波進入混頻器U107，對將要發射的信 號進行調製，該混頻器是無源混頻器，會有大約9個dB的衰減，經過調製後的 射頻信號功率約為5dBm;調製後的信號輸入到聲錶帶通濾波器U108濾除雜波後， 功率衰減為2dBm，帶通濾波器的輸出信號直接送到功放模塊並放大到大約 32.3dBm，通過微帶線(射頻通道)經天線輻射出去。來自編碼和解碼單元U2的要發射的信號先經調製驅動電路的第---三極體Ulll處理、再經可編程濾波器Ul 10濾除帶外雜波後送入混頻器U107進行調製。標籤回波信號經由天線接收後，通過由四個在相距八分之一波長微帶線處 接入的由二極體D101 102， D105 106搭建的解調電路進行解調，解調輸出四 路基帶信號，經耦合電容(C102， C104， C137, C139)後隔去了解調輸出的直 流成份，基帶信號再輸入由差分放大器U100 U103為核心器件搭建的二級差分 放大電路，放大為編解碼處理所要求的幅度40kHz，再送入低通濾波和比較電路。經解調電路解調並放大後的四路標籤回波信號先由可編程濾波器Ull、 U12 組成的濾波電路濾波，濾波後的四路回波信號，分別將反相的兩路信號通過差 分比較器U13進行比較後，輸出經過整型的兩路正交的標籤回波信號送到編碼 和解碼單元U2做解碼處理。編解碼處理單元(U2、 U3、 U4、 X2)中的編碼和解碼單元U2與控制及協議 單元的微處理器U1通過數據總線通訊，將來自Ul的發碼數據進行編碼後將信 號傳遞給微波射頻模塊的發射電路的頻率合成器。編碼和解碼單元U2將比較器 輸出的兩路標籤回波信號進行編碼和解碼，解碼產生的數據存儲在其緩存中， 通過中斷方式通知微處理器Ul讀取數據。U3、 U4為驅動晶片，增加比較晶片 U13輸出信號的驅動能力。X2是U2的時鐘。微處理器U1是Freescale的16位處理器，在本實用新型中承擔整個系統控制功能以及IS018000-6B/C協議的實現。串行接口的驅動晶片U5將TTL電平轉 換為RS232電平。TI， NJ1為乙太網的轉換和接口電路。X1是U1的時鐘。來自微處理器U1的三路繼電器信號分別驅動三個三極體，進而控制三個繼 電器實現開合動作，繼電器提供給用戶用以控制一些信號，如指示燈等。PCI接 口單元為標準PCI接口的PCB金手指封裝，用於將本實用新型的PCI卡式讀寫 器模塊插入連接至PC機的PCI插槽內。
權利要求1.一種PCI卡式讀寫器模塊，其特徵在於所述PCI卡式讀寫器模塊包括微波射頻模塊、編解碼處理單元、控制及協議處理部分、IO輸出控制處理部分及PCI接口；所述微波射頻模塊包括發射電路和接收電路，發射電路包括順序連接的載波合成電路、前置放大器、混頻電路、濾波電路、末級功率放大電路，接收電路包括順序連接的標籤反射信號解調電路、差分放大電路、低通濾波電路和比較電路；所述編解碼處理單元包括有編碼和解碼單元(U2)；所述控制及協議處理部分具有與編碼和解碼單元(U2)連接的微處理器(U1)；所述比較電路接編碼和解碼單元(U2)；編碼和解碼單元(U2)與載波合成電路、調製驅動電路連接，調製驅動連接混頻電路。
2. 根據權利要求1所述的PCI卡式讀寫器模塊，其特徵在於所述載波合成電路由溫補晶體振蕩器(T100)和頻率綜合器(U105)組成，溫補晶體振蕩器 (T100)採用T12.8H4S，頻率合成器(U5)採用PLL400-915A。
3. 根據權利要求2所述的PCI卡式讀寫器模塊，其特徵在於所述前置放大器 採用射頻晶片(U106) RF2381。
4. 根據權利要求3所述的PCI卡式讀寫器模塊，其特徵在於所述混頻電路採 用混頻器(U107) HMC207S8，所述濾波電路採用聲表濾波器(U108) SF2904; 所述末級功率放大電路採用功率放大晶片(U109) PF01411A。
5. 根據權利要求4所述的PCI卡式讀寫器模塊，其特徵在於所述反射信號解 調電路由四個雙向二極體構成相距八分之一波長微帶線的四路二極體解調 電路，所述差分放大電路由四組三極體構成二級差動放大器；所述低通濾波 電路採用二個可編程濾波器(Ull、 U12) PAC80構成，所述比較電路由比較晶片(U13) MAX942構成。
6. 根據權利要求5所述的PCI卡式讀寫器模塊，其特徵在於所述調製驅動電路由可編程濾波器(U110)、第---三極體(U111)構成，第---三極體(U111)的基極接編碼和解碼單元(U2)，集電極接可編程濾波器(U110) 輸出端，發射極接地，可編程濾波器(U110)輸出信號至混頻器(U107)。
7. 根據權利要求6所述的PCI卡式讀寫器模塊，其特徵在於所述編碼和解碼 單元(U2)採用APA150。
8. 根據權利要求7所述的PCI卡式讀寫器模塊，其特徵在於所述編碼和解碼 單元(U2)與比較晶片(U13)之間連接有信號驅動單元(U3、 U4 )。
9. 根據權利要求8所述的PCI卡式讀寫器模塊，其特徵在於:所述微處理器(U1) 採用MC9S12NE62。
10. 根據權利要求9所述的PCI卡式讀寫器模塊，其特徵在於所述IO輸出控 制處理部分及PCI接口具有繼電器驅動電路，繼電器驅動電路由第一至第三 三極體(Q1 Q3)分別構成三組驅動電路，5V電源與第一至第三三極體(Q1 Q3)發射極之間串接有反向的二極體(D1 D3)，各個二極體(D1 D3)兩 端分別接繼電器(RLY1 RLY3)控制線圈兩端。
專利摘要本實用新型公開了一種PCI卡式讀寫器模塊，要解決的技術問題是使讀寫器體積小，價格低廉，本實用新型包括微波射頻模塊、編解碼處理單元、控制及協議處理部分、IO輸出控制處理部分及PCI接口，微波射頻模塊包括發射和接收電路，編解碼處理單元包括編碼和解碼單元，控制及協議處理部分具有微處理器，本實用新型與現有的技術相比，讀寫器發射微波能量激勵電子標籤工作，同時發給電子標籤命令，電子標籤取得微波能量後，根據發送的命令反射回來結果，讀寫器模塊對標籤反射回來的回波信號解調、放大，解碼、解碼處理實現讀取標籤內存儲的固定數據和數據區的數據，也可對數據區內的數據進行改寫，體積小，價格低廉。
文檔編號G06K7/08GK201117010SQ20072017091
公開日2008年9月17日 申請日期2007年11月15日 優先權日2007年11月15日
發明者劉春江, 劉瑞濤, 文藝清, 春 曹 申請人:深圳市遠望谷信息技術股份有限公司