一種基於智能交通應用的uhf頻段rfid讀寫器的製造方法
2023-10-08 05:41:59
一種基於智能交通應用的uhf頻段rfid讀寫器的製造方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種基於智能交通應用的UHF頻段RFID讀寫器，包括ARM控制模塊、FPGA模塊、前端模塊、鎖相環模塊、功放模塊、定向耦合器模塊、射頻開關模塊、載波功率消除模塊、IQ解調放大模塊，其中，ARM控制模塊通過網線與位於道路兩側的工控機相連，ARM控制模塊上連接有FPGA模塊，FPGA模塊控制鎖相環模塊，FPGA模塊通過前端模塊與功放模塊、定向耦合器模塊、射頻開關模塊、載波功率消除模塊、IQ解調放大模塊相連，射頻開關模塊通過同軸電纜與天線相連。本實用新型將RFID技術引入智能交通應用中，與視頻抓拍相配合，能彌補視頻抓拍在霧霾和雨雪天氣無法清楚抓拍車牌照片的缺點。
【專利說明】—種基於智能交通應用的UHF頻段RFID讀寫器
【技術領域】
[0001 ] 本實用新型涉及一種基於智能交通應用的UHF頻段RFID讀寫器，具體的說是能夠安裝在公路龍門架上，實時採集高速自由流車輛載有的RFID標籤數據的設備。
【背景技術】
[0002]傳統的智能交通應用是指在公路上架設龍門架，安裝用於車輛監控的設備，設備包含視頻抓拍攝像頭、閃光燈、球機等。RFID讀寫器是指與天線和饋線配合，用於讀取和寫入RFID標籤信息的設備。
[0003]現在RFID技術尚未弓I入智能交通應用，傳統的智能交通應用在霧霾和雨雪天氣無法清楚抓拍車牌照片。
實用新型內容
[0004]本實用新型將RFID技術引入智能交通應用中，與視頻抓拍相配合，能彌補視頻抓拍在霧霾和雨雪天氣無法清楚抓拍車牌照片的缺點。
[0005]本實用新型包括ARM控制模塊、FPGA模塊、前端模塊、鎖相環模塊、功放模塊、定向耦合器模塊、射頻開關模塊、載波功率消除模塊、IQ解調放大模塊，其中，ARM控制模塊通過網線與位於道路兩側的工控機相連，ARM控制模塊上連接有FPGA模塊，FPGA模塊控制鎖相環模塊，FPGA模塊通過前端模塊與功放模塊、定向耦合器模塊、射頻開關模塊、載波功率消除模塊、IQ解調放大模塊相連，射頻開關模塊通過同軸電纜與天線相連。
[0006]進一步改進，所述的功放模塊由低噪聲放大器RF3827和功率放大器RFPA3800組成。
[0007]進一步改進，所述的前端模塊上連接有功率檢測模塊。
[0008]本實用新型的有益效果在於:
[0009]1、將RFID技術引入智能交通應用中，與視頻抓拍相配合，能彌補視頻抓拍在霧霾和雨雪天氣無法清楚抓拍車牌照片的缺點。
[0010]2、既可實時採集車輛攜帶的RFID標籤數據、又可以非常方便的檢測所接饋線和天線的狀態，提高了設備的環境適應性和易維護性。
[0011]3、由於採用了高速的FPGA模塊進行編解碼工作，所以提高了標籤回波的速率到640kbps，又由於採用了載波功率消除模塊減少了發射信號洩露對接收支路的影響，將讀寫器的接收靈敏度提高到了 -70dBm，所以可以滿足車輛在時速超過120公裡每小時的情況下被讀寫器讀取到標籤信息。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1為本實用新型模塊示意圖。
【具體實施方式】[0013]如圖1所示，本實用新型由如下部分構成:讀寫器的工作控制中心ARM控制模塊、實現基帶波形濾波整形算法的FPGA模塊、實現數模和模數轉換的前端模塊、實現頻率合成的鎖相環模塊、實現發射信號線性放大的功放模塊、實現收發隔離的定向耦合器模塊、實現多路輸出的射頻開關模塊、實現發射功率和接收功率檢測的功率檢測模塊、實現降低接收信道阻塞的載波功率消除模塊、實現基帶信號放大的IQ解調放大模塊。
[0014]控制模塊採用集成了乙太網MAC和PHY的luminary ARM7晶片，具有高性能、低功耗，內置資源豐富，外圍電路設計簡單的優點。根據需要設置相應的數據與網絡接口。
[0015]基帶波形濾波整形算法實現模塊採用了 XILINX、XC3S400系列晶片，具有性價比高、封裝焊接簡單的特點。
[0016]數模和模數轉換前端模塊採用MAX19713晶片，集成了 A/D和D/A功能，具有轉換速率快、精度高和通道多的特點。
[0017]鎖相環模塊採用了 LMX2531晶片，該晶片具有功耗低，集成度高，內置VC0，相位噪聲低的特點。
[0018]功率放大模塊由低噪聲放大器RF3827和功率放大器RFPA3800組成，具有增益大、線性度高的特點。
[0019]定向耦合器模塊採用RCP890M10晶片，具有帶寬寬、隔離度高的特點。
[0020]射頻開關模塊採用PE42641晶片，具有單刀四擲和靜電防護功能。
[0021]功率檢測模塊採用MAX2016晶片，具有同時檢測發射功率、接收功率和駐波的功倉泛。
[0022]載波功率消除模塊採用MAX2047晶片，具有高增益和相位、幅度可調功
[0023]IQ解調放大模塊O採用MAX2021晶片，具有出色的線性度和噪聲指標。
[0024]本實用新型的工作過程是:
[0025]將讀寫器放置於道路上端6米處高的龍門架上，4個天線懸掛於龍門架下半米處，讀寫器射頻開關模塊的4個埠通過四根同軸電纜與天線相連。
[0026]讀寫器的ARM控制模塊通過RJ45網線與位於道路兩側的工控機相連，工控機向ARM控制模塊發送讀取標籤信息的命令，ARM控制模塊控制FPGA模塊2產生基帶數位訊號，該信號經過數模模數轉換前端模塊產生模擬調製信號，該信號控制鎖相環模塊和功放模塊產生UHF頻段的已調波信號，該信號經過經過定向耦合器後，絕大部分功率的信號經過射頻開關傳給天線後發射出去與貼在車輛擋風玻璃上的RFID標籤通信，一小部分信號作為本振信號提供給載波功率消除模塊，和解調放大模塊O，載波功率消除模塊需要FPGA模塊實時發送控制相位和幅度信號來最大程度的減小發射載波對基帶信號的阻塞。RFID標籤的返回信號被天線接收後，經過解調放大模塊O後，被模數轉換前端模塊數位化並送入FPGA模塊2進行數字濾波和解碼。
[0027]解碼後的卡號經過ARM控制模塊傳給工控機。
[0028]如果天線和饋線因為超高車輛的撞擊等原因損壞，後臺控制人員可通過遠程登錄工控機來發送查詢天線駐波的命令，該命令送到ARM控制模塊後，通過比較功率檢測模塊測得的發射功率和接收功率的數值，可得出天線駐波，如果駐波大於1.5，則判斷天線損壞，需要維修，這樣大大節約了人員去現場檢測天線性能的工作量。
[0029]由於讀寫器與龍門架上的拍照爆閃燈等設備共用220V交流電源，而爆閃燈在點亮瞬間會嚴重影響交流電壓，最低時只剩下IOOV左右，所以該讀寫器可採用寬輸入電壓範圍的開關電源，輸入電壓範圍達到了 84V164V，足以應付複雜的供電環境。
[0030]由於採用了高速的FPGA模塊進行編解碼工作，所以提高了標籤回波的速率到640kbps，又由於採用了載波功率消除模塊減少了發射信號洩露對接收支路的影響，將讀寫器的接收靈敏度提高到了 -70dBm，所以可以滿足車輛在時速超過120公裡每小時的情況下被讀寫器讀取到標籤信息。
[0031]本實用新型具體應用途徑很多，以上所述僅是本實用新型的優選實施方式，應當指出，對於本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以作出若干改進，這些改進也應視為本實用新型的保護範圍。
【權利要求】
1.一種基於智能交通應用的UHF頻段RFID讀寫器，其特徵在於:包括ARM控制模塊、FPGA模塊、前端模塊、鎖相環模塊、功放模塊、定向耦合器模塊、射頻開關模塊、載波功率消除模塊、IQ解調放大模塊，其中，ARM控制模塊通過網線與位於道路兩側的工控機相連，ARM控制模塊上連接有FPGA模塊，FPGA模塊控制鎖相環模塊，FPGA模塊通過前端模塊與功放模塊、定向耦合器模塊、射頻開關模塊、載波功率消除模塊、IQ解調放大模塊相連，射頻開關模塊通過同軸電纜與天線相連。
2.根據權利要求1所述的基於智能交通應用的UHF頻段RFID讀寫器，其特徵在於:所述的功放模塊由低噪聲放大器RF3827和功率放大器RFPA3800組成。
3.根據權利要求1所述的基於智能交通應用的UHF頻段RFID讀寫器，其特徵在於:所述的前端模塊上連接有功率檢測模塊。
【文檔編號】G06K17/00GK203405836SQ201320513088
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年8月22日 優先權日:2013年8月22日
【發明者】李一春, 王效東, 夏中權, 高建坡, 劉川, 王賢根 申請人:江蘇瑞福智能科技有限公司