Uhf射頻識別讀寫器的製作方法

2023-04-24 10:04:56

專利名稱：Uhf射頻識別讀寫器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種UHF (UltraHighFrequency超高頻)電子標籤識別的讀 寫器，可以與工作在840-960MHz頻段的無源RFID (Radio Frequency Identification的縮寫，即射頻識別)標籤進行無線遠距離數據通訊。
背景技術：
射頻識別技術是利用無線射頻方式與電子標籤進行非接觸雙向通信，以達 到識別目的並交換數據的自動識別技術。UHF射頻識別讀寫器用於對RFID標籤進行信息讀寫操作，UHF射頻識別讀 寫器將待發射的基帶信號調製到載波上，發送給RFID標籤，然後連續發射無調 制的載波用以提供標籤持續工作的能量和標籤反射調製需要的載波。RFID標籤 從UHF射頻識別讀寫器的載波中獲取能量，根據接收到的讀寫器指令內容，將 RFID標籤的返回信息反射調製加載到讀寫器的連續載波上。UHF射頻識別讀寫 器從連續載波中識別出標籤的返回信號。然而，現有的UHF射頻識別讀寫器集成度較低，結構較複雜，成本較高。實用新型內容本實用新型的目的在於，針對現有技術的缺陷提供一種新型的UHF射頻識 別讀寫器。本實用新型的目的通過如下技術方案實現一種UHF射頻識別讀寫器，包括RFID標籤及RFID讀寫器，RFID讀寫器 包括天線、RF接口模塊和基帶處理模塊，其特徵在於，所述基帶處理模塊包括 單片機及與單片機連接的相互獨立的基帶發送模塊和基帶接收模塊，所述RF接 口模塊包括相互獨立的RF發送模塊和RF接收模塊，RF發送模塊與基帶發送 模塊連接，RF接收模塊與基帶接收模塊連接，且RF發送模塊和RF接收模塊 通過環形器連接到讀寫器的天線上，基帶發送模塊控制RF發送模塊產生射頻信號提供給RFID標籤，基帶接收模塊將RF接收模塊傳送回來的標籤信號進行解 碼。所述基帶發送模塊由AN231E04、 AT25040A及低通濾波器LPF配合單片機 ATmegal28L實現。所述基帶接收模塊由AN238K04配合單片機ATmegal28L實現，AN238K04 晶片由兩塊AN238E04和一塊AN238C04組成。所述RF發射模塊中使用的器件包括射頻調製器LT5568、帶通濾波器 B4637、放大器MAR-3和MAVll SM、 AGC系統、功率放大器AH312、及環 行器晶片HY902-928B，其中，AGC系統由AGC模塊AV105-12、 AGC模塊 LTC5505-1、 AGC模塊LRDC-20-2組成；射頻調製器LT5568產生RFID發射信 號，經過帶通濾波器B4637濾波，然後經過放大器MAR-3和MAV11 SM進行 兩級放大，再輸入AGC系統，發射信號經過AGC系統控制後，輸出到功率放 大器AH312進行末級放大，最後進入環行器晶片HY902-928B，再輸出到天線 上。所述RF接收模塊使用的器件包括環行器晶片HY902-928B、帶通濾波器 B4637、低噪放MAR-3和放大器MAV11 SM組成的放大模塊、VGA系統、後 段放大模塊、及RF解調器LT5516，其中，VGA系統由MAXIM公司的VGA 晶片MAX2056，功率檢測器MAX2015和運算放大器MAX4231組成；接收信 號從天線進入環行器晶片HY902-928B，經過帶通濾波器B4637濾波，又經過低 噪放MAR-3和放大器MAV 11 SM組成的放大模塊放大，再進入VGA系統，接 收信號經過VGA系統控制後，再經後段放大模塊放大，並輸出到RF解調器 LT5516進行零中頻直接解調。本實用新型與現有技術相比的顯著效果本實用新型的UHF射頻識別讀寫 器的電路集成度高，結構簡單，性能穩定，可以適應從可攜式到基站式各種不 同應用場合的需要。


圖1為本實用新型的UHF射頻識別讀寫器中基帶控制模塊的結構示意圖；5圖2為本實用新型的UHF射頻識別讀寫器中基帶發送模塊的結構示意圖； 圖3為本實用新型的UHF射頻識別讀寫器中基帶接收模塊的結構示意圖； 圖4為本實用新型的UHF射頻識別讀寫器中射頻發射模塊的結構示意圖； 圖5為本實用新型的UHF射頻識別讀寫器中射頻接收模塊的結構示意圖。
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的說明 如圖1所示，本實施例提供的UHF射頻識別讀寫器的基帶處理模塊包括如 下器件ATMEL公司的ATmegal28L單片機、Anadigm公司的動態可配置的模 擬信號處理器(DSASP: Dynamically Reconfigumble Analog Signal Processor) AN231E04、 ATMEL公司的AT25040A、低通濾波器LPF、 Anadigm公司的 AN238K04,其中AN238K04由兩個現場可編程模擬陣列(FPAA: Field Programmable Analog Array) AN238E04禾卩RFID狀態機(State Machine) AN238C04組成。上述各器件組成圖2所示的基帶發送模塊和圖3所示的基帶接 收模塊兩個子模塊，下面分別進行詳細說明。如圖1及圖2所示，基帶處理模塊中的基帶發送模塊由AN231E04、 AT25040A及低通濾波器LPF配合單片機ATmegal28L實現。ATmegal28L將要 發送的RFID指令按照標準規定進行信源編碼後發送數位訊號給AN231E04， AN231E04將該數位訊號濾波放大後轉換為模擬基帶信號然後發送給調製器。 AN231E04可以完成對信號的調整、濾波、放大、整流、求和、相減、相乘等操 作，通過設計工具AnadigmDesigner可以對其進行可視化圖形配置，然後通過 SPI方式下載到目標晶片中，AN231E04通過將晶片內部I/0 口的運算放大器配 置為平滑濾波器，可以實現將數位訊號轉換為模擬信號差分輸出。AT25040A是 SPI方式EEPROM，在RFID讀寫器脫機運行時，其可以用來對AN231E04內部 寄存器進行配置。如圖3所示，基帶處理模塊中的基帶接收模塊採用了現場可編程模擬陣列 (FPAA: Field Programmable Analog Array)技術，由AN238K04配合單片機 ATmegal28L實現。AN238K04晶片支持EPC Global Classl Genl&Gen2和IS018000-6標準，由兩塊AN238E04和一塊AN238C04組成，其中的AN238C04 是對AN238E04進行配置的狀態機，而AN23 8E04是Field Programmable Analog Arrays(FPAAs)， AN238E04主要完成低通濾波，將模擬信號轉換為數位訊號等 功能。AN238K04從解調器接收到基帶模擬信號後，在其內部進行低通濾波並提 供數字和模擬基帶輸出，選擇數字基帶信號輸出並將此傳輸給單片機。採用2 片AN238E04可以分別處理由I/Q解調器輸出的兩路基帶信號，接收時使用I/Q 正交解調法，每一路需要一個AN238E04，而這兩個AN238E04可以通過一個 AN238C04進行配置，單片機ATmegal28L的PE2與PE3接收I/Q兩路數字信 號。如圖4所示，本實施例提供的UHF射頻識別讀寫器中的RF發送模塊包括 如下器件Linear公司的射頻調製器LT5568、 EPCOS公司的帶通濾波器B4637、 Mini-Circuits公司的放大器MAR-3和MAV11 SM(在圖中的Gain Block系統內)、 AGC系統，AGC系統(由Skyworks公司的AGC模塊AV105-12、 Linear公司 的AGC模塊LTC5505-1、 Mini-Circuits公司的AGC模塊LRDC-20-2組成)、 WJ Communications公司的功率放大器AH312及深圳華揚公司的環行器晶片 HY902-928B。圖4中各級器件之間所標高的參數為經過各級晶片後發射信號的 功率。上述RF發送模塊採用直接調製的方式產生RFID系統的本振信號和載波信 號。其中，射頻調製器LT5568產生RFID發射信號，經過帶通濾波器B4637濾 波，然後經過Gain Block系統(包括Mini-Circuits公司的放大器MAR-3和MAV11 SM)進行兩級放大，再輸入AGC系統，發射信號經過AGC系統控制後，輸出 到功率放大器AH312進行末級放大，最後進入環行器晶片HY902-928B，再輸 出到天線上。如圖5所示，本實施例提供的UHF射頻識別讀寫器中的RF接收模塊包括 如下器件深圳華揚公司的環行器晶片HY902-928B、 EPCOS公司的帶通濾波 器B4637、 Mini-Circuits公司的低噪放MAR-3和放大器MAV 11 SM組成的放大 模塊(圖5中標示為Amplifier)、 VGA系統(VGA系統由MAXIM公司的VGA 晶片MAX2056，功率檢測器MAX2015和運算放大器MAX4231組成)、後段放7大模塊、及Linear公司的RF解調器LT5516，其中RF接收模塊與圖4所示的 RF發送模塊共用環行器晶片HY902-928B。圖5中各級器件之間所標高的參數 為經過各級晶片後接收信號的功率。上述RF接收模塊採用零中頻接收電路結構，直接混頻產生I/Q兩路基帶信 號。接收信號從天線進入環行器晶片HY902-928B，經過帶通濾波器B4637濾波， 又經過低噪放MAR-3和放大器MAV 11 SM組成的放大模塊放大，再進入VGA 系統，接收信號經過VGA系統控制後，再經放大，並輸出到RF解調器LT5516 進行零中頻直接解調。本實施例提供的超高頻電子標籤識別器還包括電源電路及指示燈電路，電 源電路為識別器中各器件供電，顯示電路與單片機連接，顯示單片機的信息處 理結果。該超高頻電子標籤識別器在使用時可以通過RS232與計算機通訊。
權利要求1.一種UHF射頻識別讀寫器，其特徵在於，包括天線、RF接口模塊和基帶處理模塊，所述基帶處理模塊包括單片機及與單片機連接的相互獨立的基帶發送模塊和基帶接收模塊，所述RF接口模塊包括相互獨立的RF發送模塊和RF接收模塊，RF發送模塊與基帶發送模塊連接，RF接收模塊與基帶接收模塊連接，且RF發送模塊和RF接收模塊通過環形器連接到讀寫器的天線上，基帶發送模塊控制RF發送模塊產生射頻信號提供給RFID標籤，基帶接收模塊將RF接收模塊傳送回來的標籤信號進行解碼。
2. 根據權利要求1所述的UHF射頻識別讀寫器，其特徵在於，所述基帶發送模 塊由AN231E04、 AT25040A及低通濾波器LPF配合單片機ATmegal28L實現。
3. 根據權利要求1所述的超高頻電子標籤識別器，其特徵在於，所述基帶接收 模塊由AN238K04配合單片機ATmegal28L實現，AN238K04晶片由兩塊 AN238E04和一塊AN238C04組成。
4. 根據權利要求1所述的UHF射頻識別讀寫器，其特徵在於，所述RF發射模 塊中使用的器件包括射頻調製器LT5568、帶通濾波器B4637、放大器MAR-3 和MAV11SM、 AGC系統、功率放大器AH312、及環行器晶片HY902-928B， 其中，AGC系統由AGC模塊AV105-12、 AGC模塊LTC5505-1、 AGC模塊 LRDC-20-2組成；射頻調製器LT5568產生RFID發射信號，經過帶通濾波器 B4637濾波，然後經過放大器MAR-3和MAV11 SM進行兩級放大，再輸入AGC 系統，發射信號經過AGC系統控制後，輸出到功率放大器AH312進行末級放 大，最後進入環行器晶片HY902-928B，再輸出到天線上。
5. 根據權利耍求1所述的UHF射頻識別讀寫器，其特徵在於，所述RF接收模 塊使用的器件包括環行器晶片HY卯2-928B、帶通濾波器B4637、低噪放MAR-3 和放大器MAVll SM組成的放大模塊、VGA系統、後段放大模塊、及RF解調 器LT5516，其中，VGA系統由MAXIM公司的VGA晶片MAX2056,功率檢 測器MAX2015和運算放大器MAX4231組成；接收信號從天線進入環行器晶片 HY902-928B，經過帶通濾波器B4637濾波，又經過低噪放MAR-3和放大器MAV 11 SM組成的放大模塊放大，再進入VGA系統，接收信號經過VGA系統控制 後，再經後段放大模塊放大，並輸出到RF解調器LT5516進行零中頻直接解調。6.根據權利要求1所述的UHF射頻識別讀寫器，其特徵在於，還包括電源電路 及指示燈電路，電源電路為識別器中各器件供電，顯示電路與單片機連接，顯 示單片機的信息處理結果。
專利摘要本實用新型公開了一種UHF射頻識別讀寫器，可以與工作在超高頻(860-960MHz)頻段的無源射頻識別標籤進行遠距離無線數據通訊。本實用新型公開的UHF射頻識別讀寫器結構，由射頻接口模塊和基帶處理模塊組成。射頻接口模塊採用零中頻電路結構代替傳統的超外差混頻電路結構，提高了系統的可靠性。基帶處理模塊採用了動態可配置的模擬信號處理器(DSASPDynamically Reconfigurable Analog Signal Processor)作為讀寫器的基帶信號調製平臺，採用了可編程模擬系統晶片(Field Programmable Analog Array，FPAA)作為讀寫器的基帶信號解調平臺，簡化了電路設計，降低了讀寫器成本。本實用新型的電子標籤識別器結構簡單，性能穩定，可以適應從可攜式到基站式各種不同應用場合的需要。
文檔編號G06K17/00GK201111095SQ200720056748
公開日2008年9月3日 申請日期2007年9月10日 優先權日2007年9月10日
發明者餘愛民, 謝澤明, 賴聲禮, 陳一天 申請人:華南理工大學;廣東科學技術職業學院