基於移動通信網絡的rfid讀寫器的製作方法

2023-07-08 21:27:21 1

專利名稱：基於移動通信網絡的rfid讀寫器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種RFID讀寫器，特別是一種基於移動通信網絡的RFID讀寫器，屬於射頻識別技術領域。
背景技術：
無線射頻識別技術(Radio Frequency Idenf ication,簡稱RFID)是一種非接觸式的自動識別技術，其基本原理是利用射頻信號和空間耦合(電感或電磁耦合)或雷達反射的傳輸特性，實現對被識別物體的自動識別。RFID讀寫器通過天線與RFID電子標籤進行無線通信，可以實現對標籤識別碼和內存數據的讀出或寫入操作。典型的RFID讀寫器包含有RFID射頻模塊(發送器和接收器)、控制單元以及閱讀器天線。射頻識別系統中，電子標籤又稱為射頻標籤、應答器、數據載體；讀寫器又稱為讀出裝置、掃描器、通訊器、讀取器(取決於 電子標籤是否可以無線改寫數據)。電子標籤與閱讀器之間通過耦合元件實現射頻信號的空間(無接觸)耦合，在耦合通道內，根據時序關係，實現能量的傳遞、數據的交換。

實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題在於提供一種基於移動通信網絡的RFID讀寫器，實現將移動通信終端與RFID讀寫器相結合，使人們可以隨時隨地得到RFID標籤信息及相關聯的服務。為解決上述技術問題，本實用新型的技術方案一種基於移動通信網絡的RFID讀寫器。該RFID讀寫器的構成包括天線模塊、RFID無源標籤、RFID射頻模塊、RFID控制模塊和移動通信智能終端；天線模塊通過定向耦合器連接RFID射頻模塊，RFID射頻模塊連接RFID控制模塊，RFID控制模塊通過通訊接口連接移動通信智能終端。上述的基於移動通信網絡的RFID讀寫器中，所述的RFID射頻模塊包含傳送器和接收器，接收器通過頻率合成器連接傳送器；RFID控制模塊包含編解碼器和處理器，處理器連接編解碼器；編解碼器通過D/A連接傳送器，並且編解碼器通過A/D連接接收器；處理器通過通訊接口連接移動通信智能終端。前述的基於移動通信網絡的RFID讀寫器中，所述的移動通信智能終端包括手機處理器和TD-SCDMA模塊，TD-SCDMA模塊連接手機處理器，手機處理器通過通訊接口連接RFID控制模塊的處理器。前述的基於移動通信網絡的RFID讀寫器中，所述的接收器為零中頻接收器，頻率合成器為A 2分數分頻鎖相環頻率合成器。本實用新型的有益效果與現有技術相比，本實用新型提供了一種將移動通信智能終端與RFID (無線射頻識別技術)相結合的手段，通過將移動通信智能終端與RFID讀寫器的結合，可將RFID技術應用到移動通信領域，實現RFID與移動通信網絡的無縫連接，使人們可以隨時隨地得到RFID標籤信息及相關聯的服務，擴展了移動通信網絡和RFID的應用領域，具有巨大的市場空間。針對移動RFID的設計要求，為滿足其便攜、待機時間長、低成本、低功耗的要求，本實用新型的模塊設計採用CMOS工藝的SOC系統。本實用新型的接收器採用具有相干解調法的零中頻接收器，能夠減少功耗，降低電路複雜度，降低接收誤碼率，而頻率合成器採用改進的A I分數分頻鎖相環頻率合成器，可以提高接收器的靈敏度。

圖I是本實用新型的系統結構圖；圖2是本實用新型的正交零中頻接收技術原理圖； 圖3是本實用新型的混頻器原理圖；圖4是本實用新型的頻率合成器原理圖；圖5是本實用新型的壓控振蕩器原理圖。
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步的說明。
具體實施方式
實施例I。如圖I所示，本實用新型的構成包括天線模塊、RFID無源標籤、RFID射頻模塊、RFID控制模塊和移動通信智能終端；天線模塊通過定向耦合器連接RFID射頻模塊，RFID射頻模塊連接RFID控制模塊，RFID控制模塊通過通訊接口連接移動通信智能終端。天線模塊採用直接匹配天線的設計。由於空間限制，RFID射頻模塊與天線模塊之間通過導線直接連接。天線模塊採用鐵氧體屏蔽和電磁屏蔽設計，鐵氧體屏蔽用於減少金屬對天線的影響，電磁屏蔽用於減少由天線線圈本身產生的磁場。RFID射頻模塊包含傳送器和接收器，接收器通過頻率合成器連接傳送器；接收器採用具有相干解調法的零中頻接收器，其原理圖如圖2所示。由於省去了中頻環節，能夠減少功耗，降低電路複雜度，天線接收進來的射頻信號通過環形器直接進入下變頻器，轉換完成的基帶信號通過LNA放大、低通濾波，輸出兩路I、Q基帶信號交由基帶進行數位訊號處理。其中解調器採用正交解調法，方法如下設讀寫器接收信號為S (t)，I路經過與本振的混頻後結果為
4B.V7(Z) = .S (/)cos vr0/ =7(1 + cos2w/) + ^■片(/)[cos(2uy + 0) + cos0]經過LPF後將高頻分量2 O。濾除，經過隔直流將A/2直流分量濾除，剩餘的部分為|g(/)COS0。Q路經過本振的混頻後結果為
ABSt}(J) = ,SXOsin WuI = —sin 2wI——g(/)[sin(2wy + 0)- sm 0]
一 2 2 經過LPF後將高頻分量2 co 0濾除，經過隔直流將A/2直流分量濾除，剩餘的部分為
-辱洲sin6>。最後將I/Q兩路信號平方相加結果為[|^(/)]2 ,使得最終解調的信息只與
電子標籤的數據信息有關。由於場效應電晶體的非線性，傳統的吉爾伯特混頻器線性度不能滿足實際要求。本實用新型採用一種高線性度的CMOS無源開關混頻器，其原理圖如圖3所示。FET開關具有良好的線性度，混頻器具有較高的PldB，混頻器輸出產生的直流偏移可以通過直流偏置電路消除。本實用新型採用的無源開關變頻器同時具有較低的1/f噪聲。本實用新型的頻率合成器採用改進的A 2分數分頻鎖相環頻率合成器，其原理如圖4所示，本實用新型結合分數鎖相環頻率合成器的思想，引入A I (DSM)到鎖相環的反饋迴路中，DSM的作用在於實現對反饋分頻比的隨機化，並使其分頻以後得到時鐘周期均值等於參考時鐘周期，這樣A I分數分頻鎖相環不但可以實現很小的信道帶寬，同時還可以避免分數分頻器所產生的雜散泛音。片外的IOMHz晶振提供參考頻率，LC-VCO輸出信號的中心頻率為I. 8GHz，經過二分頻電流後，產生正交本振信號供給上下混頻器使用。分數分頻器中，DSM調製器控制可編程脈衝計數器，產生供給PFD使用的反饋頻率信號。DSM調製器位寬為16位，量化器的階數為3。頻率精度fx為
廣 frcf \0MHz trr一fx =~ = 152.59Hz滿足最小信道間隔200KHZ的系統要求。壓
JLd控振蕩器是鎖相環工作頻率最高的部分，其性能對鎖相環有著極其重要的影響，為了達到較好的選頻能力和帶外信號抑制能力，採用電容電感諧振壓控振蕩器。其原理圖如圖5所示電路採用PM0S/CM0S互補交叉耦合對，可以有效地改善VCO在1/f2區域的相位噪聲性能，同時能夠給後級電路提供一個更為方便接受的輸出電壓，在調諧電壓中心值為時，VCO可以充分地利用可變電容的有效範圍。本實用新型的RFID控制模塊包含編解碼器和處理器，處理器連接編解碼器；編解碼器通過D/A (數模轉換器)連接傳送器，並且編解碼器通過A/D (模數轉換器)連接接收器；處理器通過通訊接口連接移動通信智能終端。移動通信智能終端包括手機處理器和TD-SCDMA模塊，TD-SCDMA模塊連接手機處理器，手機處理器通過通訊接口連接RFID控制模塊的處理器。本實用新型的主要技術指標如下(I)移動通信終端(手機)能識讀IS018000-6B或IS018000-6C的電子標籤；(2)識讀距離>10cm ；
(3)發射頻譜符合中國UHF電子標籤無線頻譜規範，發射數據速率達到40kbps，接收靈敏度達到_60dbm,接收數據速率達到80kbps。本實用新型的實施方式不限於上述實施例，在不脫離本實用新型宗旨的前提下做出的各種變化均屬於本實用新型的保護範圍之內。
權利要求1.一種基於移動通信網絡的RFID讀寫器，其特徵在於包括天線模塊、RFID無源標籤、RFID射頻模塊、RFID控制模塊和移動通信智能終端；天線模塊通過定向耦合器連接RFID射頻模塊，RFID射頻模塊連接RFID控制模塊，RFID控制模塊通過通訊接口連接移動通信智能終端。
2.根據權利要求I所述的基於移動通信網絡的RFID讀寫器，其特徵在於所述的RFID射頻模塊包括傳送器和接收器，接收器通過頻率合成器連接傳送器；RFID控制模塊包含編解碼器和處理器，處理器連接編解碼器；編解碼器通過D/A連接傳送器，並且編解碼器通過A/D連接接收器；處理器通過通訊接口連接移動通信智能終端。
3.根據權利要求I或2所述的基於移動通信網絡的RFID讀寫器，其特徵在於所述的移動通信智能終端包括手機處理器和TD-SCDMA模塊，TD-SCDMA模塊連接手機處理器，手機處理器通過通訊接口連接RFID控制模塊的處理器。
4.根據權利要求2所述的基於移動通信網絡的RFID讀寫器，其特徵在於所述的接收 器為零中頻接收器，頻率合成器為A I分數分頻鎖相環頻率合成器。
專利摘要本實用新型公開的是一種基於移動通信網絡的RFID讀寫器，其構成包括天線模塊、RFID無源標籤、RFID射頻模塊、RFID控制模塊和移動通信智能終端；天線模塊通過定向耦合器連接RFID射頻模塊，RFID射頻模塊連接RFID控制模塊，RFID控制模塊通過通訊接口連接移動通信智能終端。本實用新型將移動通信智能終端與RFID讀寫器相結合，實現RFID與移動通信網絡的無縫連接，使人們可以隨時隨地得到RFID標籤信息及相關聯的服務，擴展了移動通信網絡和RFID的應用領域，具有巨大的市場空間。
文檔編號G06K17/00GK202795415SQ20122049366
公開日2013年3月13日 申請日期2012年9月25日 優先權日2012年9月25日
發明者司兵, 胡聖波, 李黔蜀, 鄢富玉, 舒恆, 黎玉成 申請人:貴州省新技術研究所