專利名稱：超高頻射頻識別讀寫器模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于射頻識別技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種超高頻射頻識別讀寫器模塊。
背景技術(shù)：
射頻識別(RFID，RadioFrequency Identification)是一種通信技術(shù)，可通過無線電信號識別特定目標并讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)，而無需識別系統(tǒng)與特定目標之間建立機械或光學(xué)接觸，其基本的工作原理是利用讀寫器發(fā)射特定頻率的無線電波能量，實現(xiàn)對進入讀寫范圍的標簽的自動識別。通過把標簽貼在物品上，可以實現(xiàn)對物品的全程跟蹤和管理。射頻識別系統(tǒng)一般由讀寫器模塊、天線和標簽三部分構(gòu)成。讀寫器模塊產(chǎn)生射頻能量，通過天線向電子標簽發(fā)射射頻能量，電子標簽(無源)接收到射頻能量之后被激活，電子標簽取得射頻能量和指令之后反射信號，讀寫器模塊通過天線接收電子標簽反射回來的信號，對標簽反射回來的信號進行濾波、放大、混頻、解調(diào)、解碼和譯碼處理，使射頻信號轉(zhuǎn)換成外部終端能夠處理的數(shù)字信號，實現(xiàn)對標簽內(nèi)存儲的固定數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)區(qū)的數(shù)據(jù)進行讀的操作，另外， 還可以對標簽進行寫、鎖和殺死操作。目前，讀寫器模塊普遍存在的問題是功耗大、讀寫距離近、讀寫靈敏度差和不能兼容多種協(xié)議。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是為了解決上述現(xiàn)有讀寫器模塊存在的問題，提出了一種超高頻射頻識別設(shè)備的讀寫器模塊。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是一種超高頻射頻識別設(shè)備的讀寫器模塊，包括電源單元、控制單元和射頻單元，電源單元為控制單元和射頻單元提供工作電壓， 控制單元控制射頻單元的工作，并對射頻單元返回的數(shù)據(jù)進行處理，射頻單元完成數(shù)據(jù)的編碼、解碼、調(diào)制和解調(diào)，并對產(chǎn)生的射頻信號進行放大，射頻單元包括發(fā)射電路和接收電路，其特征在于，電源單元由第一級的開關(guān)電源芯片和由控制單元控制的第二級的線性電源芯片組成，所述的開關(guān)電源芯片為TPS61086。所述的發(fā)射電路由射頻收發(fā)芯片、平衡轉(zhuǎn)不平衡電路、功率放大器電路和耦合器組成，射頻收發(fā)芯片產(chǎn)生的射頻信號經(jīng)過外部匹配電路匹配到50歐姆，再經(jīng)平衡轉(zhuǎn)不平衡電路轉(zhuǎn)換為單端信號，經(jīng)功率放大器電路和耦合器發(fā)射出去。所述的接收電路由耦合器、衰減電路、不平衡轉(zhuǎn)平衡電路、匹配電路和射頻收發(fā)芯片組成，接收到的信號經(jīng)濾波器濾波，從耦合器的耦合端輸出，經(jīng)過不平衡轉(zhuǎn)平衡電路轉(zhuǎn)換為平衡信號后，再經(jīng)過匹配電路輸入到射頻收發(fā)芯片。上述射頻收發(fā)芯片為AS3992。本實用新型的有益效果本實用新型的讀寫器模塊中的電源單元一方面通過開關(guān)電源芯片TPS61086的高效率提高了電源利用率，再通過由控制單元控制的第二級的線性電源芯片，可以使得線性電源芯片間歇性工作，進而可以降低整個讀寫器模塊的功耗。通過發(fā)射電路中的功率放大器電路，實現(xiàn)高功率和高線性度，進而可以提高讀寫距離，采用專用的射頻收發(fā)芯片AS3992提高靈敏度并且能兼容多種協(xié)議。
圖1是本實用新型超高頻射頻識別讀寫器模塊的原理框圖。圖2是本實用新型實施例的開關(guān)穩(wěn)壓電源電路原理圖。圖3是本實用新型實施例的給功率放大器電路供電的電源電路原理圖。圖4是本實用新型實施例的射頻收發(fā)芯片電路原理圖。圖5是本實用新型實施例的射頻功率放大電路原理圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步的說明。本實用新型的超高頻射頻識別讀寫器模塊的原理框圖如圖1所示，包括電源單元、控制單元和射頻單元，電源單元為控制單元和射頻單元提供工作電壓，控制單元控制射頻單元的工作，并對射頻單元返回的數(shù)據(jù)進行處理，射頻單元完成數(shù)據(jù)的編碼、解碼、調(diào)制和解調(diào)，并對產(chǎn)生的射頻信號進行放大，射頻單元包括發(fā)射電路、接收電路，電源單元由第一級的開關(guān)電源芯片和由控制單元控制的第二級的線性電源芯片組成。這里的發(fā)射電路由射頻收發(fā)芯片、平衡轉(zhuǎn)不平衡電路、功率放大器電路和耦合器組成，射頻收發(fā)芯片產(chǎn)生的射頻信號經(jīng)過外部匹配電路匹配到50歐姆，再經(jīng)平衡轉(zhuǎn)不平衡電路轉(zhuǎn)換為單端信號，經(jīng)功率放大器電路和耦合器發(fā)射出去。這里的接收電路由耦合器、衰減電路、不平衡轉(zhuǎn)平衡電路、匹配電路和射頻收發(fā)芯片組成。接收到的信號經(jīng)濾波器濾波，從耦合器的耦合端輸出，經(jīng)過不平衡轉(zhuǎn)平衡電路轉(zhuǎn)換為平衡信號后，再經(jīng)過匹配電路輸入到射頻收發(fā)芯片。這里的控制單元屬于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員公知的常識，在此不再進行詳細描述。 為了敘述方便，在下面的敘述中部分以PICM來表示控制單元。下面對上述電路單元具體展開說明如下電源單元的功能是為超高頻RFID讀寫器模塊的各個單元提供電源。如圖2和3 所示，電源單元為射頻單元、控制單元供電，為射頻收發(fā)芯片AS3992提供5. 2V電源，為功率放大器電路提供5V電源。具體的實施方式如下如圖2所示，外部輸入的電壓(3-5V)經(jīng)電容Cl和C2濾波后輸入到第一級的開關(guān)電源芯片U1，即TPS61086的8腳，使能端腳3連接到8腳，作為芯片的使能信號，9腳連接到8腳使芯片工作在重負載的狀態(tài)下，4腳和5腳連接到地，6腳和7腳通過電感Ll連接到8腳，2腳連接到電阻Rl、R2，提供輸出所需的基準電壓，1腳通過電阻R2和電容C3連接到地，給芯片提供工作頻率，10腳經(jīng)過電容Cll連接到地。6、7腳經(jīng)過二極管D520和濾波電容C4后，輸出5. 5V的電壓。如圖3所示，第一級開關(guān)電源芯片產(chǎn)生的5. 5V電壓分成2路，一路經(jīng)C8濾波后輸入到第二級的線性電源芯片U3，即MIC3775BMM的2腳，U3的2腳連接到1腳，作為芯片的使能信號，5、6、7、8連接到地，3腳連接到R6，R7，提供輸出電壓所需的基準電壓，4腳連接到電阻R7，經(jīng)電容C9濾波后，輸出5. 2V電壓；另一路經(jīng)電容CllO濾波后輸入到第二級的線性電源芯片U88，即MIC39102BM的2腳，U88的1腳為芯片的使能輸入信號引腳，通過電阻 R2011連接到控制單元。U88的4腳為基準電壓輸出引腳，連接到電阻R2090和R2100，3腳連接到電阻R2090后，經(jīng)電容Clll濾波后輸出5V電壓，給功率放大器電路供電。這里電源單元一方面通過開關(guān)電源芯片的高效率提高了電源利用率，再通過由控制單元控制的第二級的線性電源芯片，可以使得線性電源芯片間歇性工作，進而可以降低整個讀寫器模塊的功耗。射頻單元的功能是由射頻收發(fā)芯片產(chǎn)生射頻載波，經(jīng)功率放大器電路放大，通過天線發(fā)射射頻載波，通過載波的射頻能量激活電子標簽，并將調(diào)制于載波的數(shù)據(jù)信息傳遞給電子標簽，同時接收標簽返回的數(shù)據(jù)信息，通過天線傳輸至接收電路。對于符合ISO 18000-6A/B/C協(xié)議的電子標簽，射頻收發(fā)芯片不僅完成對數(shù)據(jù)的調(diào)制/解調(diào)、整形，還會啟動其芯片內(nèi)部的底層協(xié)議處理器，完成對標簽數(shù)據(jù)的編解，包括讀標簽、寫標簽、鎖標簽和殺死標簽。射頻單元分為發(fā)射電路和接收電路。發(fā)射電路具體如下如圖4和5所示，射頻收發(fā)芯片U4即AS3992的腳32，33輸出差分信號經(jīng)匹配電路C36、C37、C38匹配后輸入到平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器，即U5的3，4腳。射頻收發(fā)芯片U4的腳19輸出的電壓經(jīng)C35、L6、L7濾波和扼流后輸入到U4的32和33腳，給內(nèi)部發(fā)射電路供電。U5的腳1經(jīng)C39匹配后輸入到外部功放，如圖5所示，U5的腳1輸出的信號經(jīng)輸入隔直電容C71連接到U8，即SPA2118的腳3，線性電源芯片U88輸出的5V電壓經(jīng)C72濾波后輸入到U8的腳1，U88輸出的5V經(jīng)Ll 1后分成2路，一路輸入到U8的腳2， 另一路經(jīng)電阻RM輸入到U8的腳3。U88輸出的5V電壓經(jīng)電容C73、C74濾波后經(jīng)電阻R26 限流和電容C78濾波后輸入到U8的腳4。U88輸出的5V電壓經(jīng)電容C75和C76濾波后經(jīng)電感L12扼流和電阻R25分流后連接到U8的輸出端，即腳5、6、7、8。U8的輸出端，即腳5、 6、7、8經(jīng)輸出匹配電路L121、C77和C79后輸出到雙定向耦合器，即U9的腳1，經(jīng)U9的腳2 輸出向外輻射。接收電路具體為標簽反射的電磁波經(jīng)天線接收后輸入到雙定向耦合器，即U9的腳2，經(jīng)耦合后從耦合端，即腳3輸入到接收衰減電路R30、R31、R32。衰減后的接收信號輸入到平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器，即Ull的1腳，平衡端輸出端口 3和4分別經(jīng)耦合電容C80、C81 輸入到U4的腳7和腳9。另如圖4所示，射頻收發(fā)芯片U4，即AS3992的62腳輸出電流脈沖，經(jīng)電容C62、 〇63、064、065、066、電阻1 19、1 211整形后輸入到U4的60腳，作為VCO的輸入?yún)⒖茧妷?。這里，通過發(fā)射電路中的功率放大器電路，實現(xiàn)高功率和高線性度，進而可以提高讀寫距離，采用專用的射頻收發(fā)芯片AS3992提高靈敏度并可實現(xiàn)多協(xié)議的讀寫。本實用新型超高頻RFID讀寫器模塊的工作流程連接好電路，接通電源，打開超高頻RFID讀寫器模塊，各部分電路開始正常工作，超高頻RFID讀寫器模塊根據(jù)外部終端發(fā)送的指令進行相應(yīng)的操作。在外部終端的控制下，讀寫符合ISO 18000-6A/B/C的電子標簽，控制單元啟動射頻單元的接收/發(fā)射電路，同時打開功率放大器U8的供電電路，整個電路進入工作狀態(tài)，編解碼的數(shù)據(jù)在控制單元PICM和射頻芯片AS3992之間交互處理。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會意識到，這里所述的實施例是為了幫助讀者理解本實用新型的原理，應(yīng)被理解為實用新型的保護范圍并不局限于這樣的特別陳述和實施例。凡是根據(jù)上述描述做出各種可能的等同替換或改變，均被認為屬于本實用新型的權(quán)利要求的保護范圍。
權(quán)利要求1.一種超高頻射頻識別讀寫器模塊，包括電源單元、控制單元和射頻單元，電源單元為控制單元和射頻單元提供工作電壓，控制單元控制射頻單元的工作，并對射頻單元返回的數(shù)據(jù)進行處理，射頻單元完成數(shù)據(jù)的編碼、解碼、調(diào)制和解調(diào)，并對產(chǎn)生的射頻信號進行放大，射頻單元包括發(fā)射電路和接收電路，其特征在于，電源單元由第一級的開關(guān)電源芯片和由控制單元控制的第二級的線性電源芯片組成，所述的開關(guān)電源芯片為TPS61086。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超高頻射頻識別讀寫器模塊，其特征在于，所述的發(fā)射電路由射頻收發(fā)芯片、平衡轉(zhuǎn)不平衡電路、功率放大器電路、耦合器和濾波器組成，射頻收發(fā)芯片產(chǎn)生的射頻信號經(jīng)過外部匹配電路匹配到50歐姆，再經(jīng)平衡轉(zhuǎn)不平衡電路轉(zhuǎn)換為單端信號，經(jīng)功率放大器電路、耦合器和濾波器發(fā)射出去。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超高頻射頻識別讀寫器模塊，其特征在于，所述的接收電路由耦合器、衰減電路、不平衡轉(zhuǎn)平衡電路、匹配電路和射頻收發(fā)芯片組成，接收到的信號經(jīng)濾波器濾波，從耦合器的耦合端輸出，經(jīng)過不平衡轉(zhuǎn)平衡電路轉(zhuǎn)換為平衡信號后，再經(jīng)過匹配電路輸入到射頻收發(fā)芯片。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的超高頻射頻識別讀寫器模塊，其特征在于，所述的射頻收發(fā)芯片為AS3992。
專利摘要本實用新型公開了一種超高頻射頻識別讀寫器模塊。具體包括電源單元、控制單元和射頻單元，電源單元為控制單元和射頻單元提供工作電壓，控制單元控制射頻單元的工作，并對射頻單元返回的數(shù)據(jù)進行處理，射頻單元完成數(shù)據(jù)的編碼、解碼、調(diào)制和解調(diào)，并對產(chǎn)生的射頻信號進行放大，射頻單元包括發(fā)射電路、接收電路，電源單元由第一級的開關(guān)電源芯片和由控制單元控制的第二級的線性電源芯片組成。通過開關(guān)電源芯片TPS61086的高效率提高了電源利用率，再通過由控制單元控制的第二級的線性電源芯片使得線性電源芯片間歇性工作，進而可以降低整個讀寫器模塊的功耗；通過采用專用的射頻收發(fā)芯片AS3992提高靈敏度并且能兼容多種協(xié)議。
文檔編號G06K17/00GK201993781SQ20112006806
公開日2011年9月28日 申請日期2011年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月16日
發(fā)明者唐偉偉, 文光俊, 李沈飛 申請人:成都鴻福潤德科技有限公司