一種應用於移動數據終端的uhf讀寫模塊的製作方法
2023-05-01 10:12:36 2
專利名稱：一種應用於移動數據終端的uhf讀寫模塊的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及ー種應用於移動數據終端的UHF讀寫模塊。
背景技術：
超高頻射頻識別技術具有讀寫距離遠，多標籤識別，安全性高等優點，廣泛應用於物流、酒類防偽、服裝、人員監控、食品安全、菸草管理等行業。移動數據終端的超高頻讀寫模塊的作用是向ー個或ー個以上的標籤發送調製波 信號，標籤通過同樣的調製射頻載波接收功率，被激活的標籤反向散射信號，讀寫模塊通過對電子標籤反向散射信號進行解調、放大、解碼和解碼處理，實現對電子標籤內部存儲的固定或者特有數據的讀取，也可以對電子標籤的數據進行改寫。移動數據終端對超高頻讀寫模塊讀取的標籤信息進行存儲，並通過通訊模塊傳送給後臺伺服器。超高頻RFID讀寫模塊的工作頻段為860 960MHz，無線接ロ標準兼容ISO組織制定的IS018000-6B/C以及EPCglobal組織制定的EPC Gen2標準。讀寫模塊可以對滿足上述兩種標準的電子標籤進行遠距離讀取。目前UHF讀寫模塊存在功耗大，標籤讀取距離短，多標籤識別讀取性能差，而且尺寸比較大，不能方便集成在一些移動數據終端上等ー些問題。
實用新型內容針對上述技術問題，本實用新型目的是提供ー種尺寸小，功耗低，發射功率高，抗幹擾能力強的應用於移動數據終端的UHF讀寫模塊。本實用新型採用如下方案，包括電源單元，處理控制單元和射頻單元，電源單元包括電源變壓電路，射頻單元包括RFID讀寫晶片和RFID讀寫晶片外圍電路，電源單元分別與RFID讀寫晶片和RFID讀寫晶片外圍電路連接，RFID讀寫晶片和RFID讀寫晶片外圍電路相互連接構成發射電路和接收電路，處理控制單元與RFID讀寫晶片相互連接，RFID讀寫晶片外圍電路包括功率放大器、定向I禹合器和濾波器，其中功率放大器的輸出端與濾波器的輸入端連接，濾波器的輸出端與定向耦合器的輸入端連接，電源單元還包括電源線性穩壓器晶片電路。所述電源變壓電路包括電源無源濾波電路、電源升壓電路，其中電源無源濾波電路的輸出端與電源升壓電路的輸入端連接。所述電源線性穩壓器晶片電路中包括由處理控制單元控制，用於對功率放大器的控制增益的電壓進行佔空比大小控制的線性穩壓器晶片。所述應用於移動數據終端的UHF讀寫模塊的工作電壓由外接鋰電池電壓源供電。所述處理控制單元是意法半導體公司的STM32F系列的32位cortex M3處理器。[0011 ] 所述應用於移動數據終端的UHF讀寫模塊的工作頻段為840 960MHz。 本實用新型提供了ー種尺寸小，功耗低，發射功率高，抗幹擾能力強的應用於移動數據終端的UHF讀寫模塊。具有功耗低，而且尺寸小，標籤讀寫距離遠，多標籤讀取速率快，可以方便的集成在各種移動數據終端上的優點。
圖I為一個典型的移動數據終端框圖；圖2為本實用新型的整體模塊框圖；圖3為本實用新型UHF讀寫模塊的電源單元拓撲圖；圖4為本實用新型UHF讀寫模塊的RFID讀寫晶片外圍電路拓撲圖。
具體實施方式
下面結合說明書附圖對本實用新型的具體實施方式
作進一步詳細的說明。如圖2、圖3和圖4所示，本實用新型涉及的一種應用於移動數據終端的UHF讀寫模塊，包括電源單元，處理控制單元和射頻單元，射頻單元包括RFID讀寫晶片和RFID讀寫晶片外圍電路，其中電源單元分別與RFID讀寫晶片和RFID讀寫晶片外圍電路連接，RFID讀寫晶片和RFID讀寫晶片外圍電路相互連接構成發射電路和接收電路，處理控制單元與RFID讀寫晶片相互連接進行交互，並且RFID讀寫晶片為處理控制單元進行供電，RFID讀寫晶片外圍電路包括功率放大器、定向耦合器和濾波器，其中功率放大器的輸出端與濾波器的輸入端連接，濾波器的輸出端與定向耦合器的輸入端連接，電源單元包括電源變壓電路和電源線性穩壓器晶片電路，電源變壓電路包括電源無源濾波電路、電源升壓電路，其中電源無源濾波電路的輸出端與電源升壓電路的輸入端連接，電源單元外接鋰電池電壓源分別與電源無源濾波電路的輸入端、電源線性穩壓器晶片電路的輸入端連接。所述電源線性穩壓器晶片電路中包括由處理控制單元控制，用於對功率放大器的控制增益的電壓進行佔空比大小控制的線性穩壓器晶片。所述應用於移動數據終端的UHF讀寫模塊的工作電壓由外接鋰電池電壓源供電。所述處理控制單元是意法半導體公司的STM32F系列的32位cortex M3處理器。所述RFID讀寫晶片是RFID專用讀寫晶片。所述應用於移動數據終端的UHF讀寫模塊的工作頻段為840 960MHz。射頻單元中的發射和接收信號的處理(包括調製解調、編碼解碼)、基帶信號的擴頻等操作都集成在RFID讀寫晶片內部，RFID讀寫晶片的基帶信號源採用外部溫度補償晶體振蕩器，然後通過內部鎖相環電路形成所需的射頻信號。射頻單元中的發射電路,發射信號由RFID讀寫晶片輸出端輸出，由於發射信號功率低，使用功率放大器進行功率放大，放大後的發射信號依次經過濾波器、定向耦合器等器件後輸出到天線接口，其中濾波器的作用是抑制UHF讀寫模塊發射信號對其他通訊模塊的鄰近信道幹擾。射頻單元中的接收電路由天線接口接收標籤信號經過定向耦合器輸入到RFID讀寫晶片的輸入端，接收和發射天線採用同一天線，定向耦合器的作用就是隔離射頻發射信號和接收反向散射信號，這樣可以使UHF讀寫模塊更加小型化。RFID讀寫晶片外圍電路中功率放大器的控制增益的電壓由電源線性穩壓器晶片電路中的線性穩壓器晶片實現，並且線性穩壓器晶片的使能腳由處理控制單元控制。這樣功率放大器的控制增益的電壓為一定佔空比的方波，功率放大器的工作方式為非連續性，通過佔空比的不同實現不同程度功耗的降低。本實用新型應用於移動數據終端的UHF讀寫模塊的工作電壓由外接鋰電池電壓源供電，其中鋰電池電壓依次經過電源無源濾波電路、電源升壓電路後對RFID讀寫晶片供電，功率放大器直接採用鋰電池電壓，且功率放大器的控制增益的電壓由電源線性穩壓器晶片電路中的線性穩壓器晶片實現。所述應用於移動數據終端的UHF讀寫模塊的尺寸不超過56mmX35. 6mmX5mm。如圖I所示，本實用新型的UHF讀寫模塊應用於移動數據終端，移動數據終端的作業系統處理平臺內實現對標籤的應用處理，本實用新型的UHF讀寫模塊不僅可以與其他自動識別的模塊如一維掃描頭或者攝像頭兼容實用，而且可以與GSM或者WIFI通信模塊兼容實用。圖3顯示了本實用新型的UHF讀寫模塊的電源單元拓撲圖，UHF讀寫模塊的處理控制單元主要實現對電子標籤的各種協議處理，對RFID讀寫晶片實現控制，對功率放大器 實現功率控制，以及與移動數據終端的接ロ，實現上位機對標籤的各種操作。UHF讀寫模塊的RFID讀寫晶片內部集成了發射機，接收機，鎖相環PLL的壓控震蕩器和鑑相器，還集成了 UHF協議規定對電子標籤數據的調製解調，編解碼等。如圖3本實用新型的UHF讀寫模塊的電源単元拓撲圖所示，UHF讀寫模塊的工作電壓由外接鋰電池電壓源供電，UHF讀寫模塊的供電的使能並不在UHF讀寫模塊內部實現，這樣可以使UHF讀寫模塊更加小型化。UHF讀寫模塊的RFID讀寫晶片的工作電壓是5V，必須使用電源升壓電路給RFID讀寫晶片供電，才能使RFID讀寫晶片正常工作。RFID讀寫晶片正常工作時可以作為電壓源，給處理控制單元以及溫度補償晶體振蕩器等晶片供電，減少電源晶片的使用，而且RFID讀寫晶片的輸出電源比較穩定，減少電源拓撲的複雜度，利於縮小讀寫模塊的尺寸，方便集成。圖3中在電源升壓電路之前増加了電源無源濾波電路，電源升壓電路的工作原理使得輸入端的電源的紋波變大，這ー紋波作為電源幹擾源必須進行有效的抑制，其中功率放大器的性能對工作電壓的要求嚴格，所以採用電源無源濾波電路進行隔離兩路電源。本實用新型的UHF讀寫模塊的處理控制単元與RFID讀寫晶片採用井口通信，並ロ通信可以更快的實現RFID讀寫晶片的數據傳輸和存儲。RFID讀寫晶片的射頻信號的輸入和輸出都採用差分形式，減少了輸入端和輸出端的信號幹擾，在輸入端和輸出端使用非平衡平衡轉換器等。UHF讀寫模塊的發射機部分採用濾波器進行濾波，既可以實現阻抗匹配，減少模塊的帶外幹擾信號以及信號的衰減等。本實用新型的UHF讀寫模塊只有一個天線接ロ，發送和接收採用同一個天線，模塊的發射與接收的隔離採用定向耦合器來實現。本實用新型的UHF讀寫模塊的主要功耗元器件為功率放大器，功率放大器的工作方式為只有當上位機軟體發送查詢命令時才工作，所以功率放大器的並不是連續工作的，而且通過功率控制電壓的控制實現不同佔空比，這樣不同程度的降低整個UHF讀寫模塊的功耗。本實用新型的UHF讀寫模塊是應用於移動數據終端的，應用中能與其它通信比如通信模塊GSM、WIFI、EVD0等兼容使用。對於模塊的射頻部分以及數字基帶處理部分進行屏蔽，這樣既可以實現模塊對外幹擾也可以抑制其他模塊對UHF模塊的幹擾，使模塊能正常穩定的工作。[0037]本實用新型的UHF讀寫模塊的尺寸小，可以集成在移動數據終端上，匹配相應的天線，就可以對符合UHF協議的電子標籤進行遠距離讀寫。本實用新型的UHF讀寫模塊的功耗低，並且兼容讀取IS018000-6系列和EPC Gen2協議的標籤，通過後期的再次研發，可廣泛地應用於物流、服裝、酒類防偽、菸草等眾多行業。上面結合附圖對本實用新型的實施方式作了詳細說明，但是本實用新型並不限於 上述實施方式，在本領域普通技術人員所具備的知識範圍內，還可以在不脫離本實用新型宗旨的前提下做出各種變化。
權利要求1.一種應用於移動數據終端的UHF讀寫模塊，包括電源單元，處理控制單元和射頻單元，電源單元包括電源變壓電路，射頻單元包括RFID讀寫晶片和RFID讀寫晶片外圍電路，電源單元分別與RFID讀寫晶片和RFID讀寫晶片外圍電路連接，RFID讀寫晶片和RFID讀寫晶片外圍電路相互連接構成發射電路和接收電路，處理控制單元與RFID讀寫晶片相互連接，其特徵在於=RFID讀寫晶片外圍電路包括功率放大器、定向耦合器和濾波器，其中功率放大器的輸出端與濾波器的輸入端連接，濾波器的輸出端與定向耦合器的輸入端連接，電源單元還包括電源線性穩壓器晶片電路。
2.根據權利要求I所述一種應用於移動數據終端的UHF讀寫模塊，其特徵在於所述電源變壓電路包括電源無源濾波電路、電源升壓電路，其中電源無源濾波電路的輸出端與電源升壓電路的輸入端連接。
3.根據權利要求I所述一種應用於移動數據終端的UHF讀寫模塊，其特徵在於所述電源線性穩壓器晶片電路中包括由處理控制單元控制，用於對功率放大器的控制增益的電壓進行佔空比大小控制的線性穩壓器晶片。
4.根據權利要求I所述一種應用於移動數據終端的UHF讀寫模塊，其特徵在於所述應用於移動數據終端的UHF讀寫模塊的工作電壓由外接鋰電池電壓源供電。
5.根據權利要求I所述一種應用於移動數據終端的UHF讀寫模塊，其特徵在於所述處理控制單元是意法半導體公司的STM32F系列的32位cortex M3處理器。
6.根據權利要求I所述一種應用於移動數據終端的UHF讀寫模塊，其特徵在於所述應用於移動數據終端的UHF讀寫模塊的工作頻段為840 960MHz。
專利摘要本實用新型涉及一種應用於移動數據終端的UHF讀寫模塊，包括電源單元，處理控制單元和射頻單元，射頻單元包括RFID讀寫晶片和RFID讀寫晶片外圍電路，電源單元包括電源無源濾波電路、電源升壓電路和電源線性穩壓器晶片電路，本實用新型具有功耗低，而且尺寸小，標籤讀寫距離遠，多標籤讀取速率快，可以方便的集成在各種移動數據終端上的優點，匹配相應的UHF天線，對電子標籤的讀取距離超過2米，廣泛的應用於物流、酒類防偽、服裝、人員監控、食品安全、菸草管理等各種行業。
文檔編號G06K17/00GK202472698SQ20112054601
公開日2012年10月3日 申請日期2011年12月23日 優先權日2011年12月23日
發明者王正坤, 田曉明, 陳惠 , 黃洲泓 申請人:江蘇東大集成電路系統工程技術有限公司