專利名稱：一種通信距離可調(diào)的超高頻rfid閱讀器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種RFID閱讀器領(lǐng)域，具體說(shuō)是一種通信距離可調(diào)的超高頻 RFID閱讀器。
背景技術(shù)：
RFID是一種無(wú)線系統(tǒng)，由閱讀器和電子標(biāo)簽組成，同時(shí)輔以天線、外圍網(wǎng)絡(luò)、中間件、管理系統(tǒng)，從而形成完整的RFID應(yīng)用系統(tǒng)。目前，RFID技術(shù)在工業(yè)自動(dòng)化、物體跟蹤、 交通運(yùn)輸控制管理、防偽和軍事用途方面有著廣泛的應(yīng)用，與條碼、磁卡、IC卡等相比，具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量大、安全性高、讀取距離遠(yuǎn)、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。電子標(biāo)簽按供電方式分為有源 (Active)標(biāo)簽和無(wú)源(Passive)標(biāo)簽；按工作頻率分為低頻(LF)標(biāo)簽、高頻(HF)標(biāo)簽、超高頻(UHF)標(biāo)簽以及微波(uW)標(biāo)簽。閱讀器根據(jù)電子標(biāo)簽的類型進(jìn)行設(shè)計(jì)。目前研究較多的主要集中在低頻閱讀器，通信距離只有幾厘米到十幾厘米，如論文“多通道多模式的低頻 RFID閱讀器設(shè)計(jì)”(單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用.2011年11卷7期)；其次，有很多的領(lǐng)域采用有源電子標(biāo)簽，加大了系統(tǒng)的通信距離，但需給電子標(biāo)簽提供外加電源，且電子標(biāo)簽體積較大，如申請(qǐng)?zhí)枮?01110349941. 2的專利申請(qǐng)一種基于射頻有源 RFID技術(shù)的商品防偽溯源電子標(biāo)簽；另外，RFID系統(tǒng)一般都是專用的，不同領(lǐng)域的閱讀器在兼容性上存在不足，主要是受通信距離是否可調(diào)、通信協(xié)議是否多樣等因素的影響。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型提供了一種通信距離可調(diào)的超高頻RFID閱讀器，目的是克服現(xiàn)有 RFID閱讀器技術(shù)存在的不足，具有體積小、功耗低、兼容性高、通信距離可調(diào)、應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。為實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目標(biāo)所采用的技術(shù)方案是一種通信距離可調(diào)的超高頻 RFID閱讀器由微處理器、配置接口、RFID收發(fā)子系統(tǒng)、射頻前端子系統(tǒng)和天線組成，配置接口和RFID收發(fā)子系統(tǒng)分別與微處理器相連，同時(shí)配置接口通過(guò)USB總線使超高頻RFID閱讀器與外置的PC機(jī)相連；RFID收發(fā)子系統(tǒng)與射頻前端子系統(tǒng)相連，射頻前端子系統(tǒng)通過(guò)電阻R3與天線相連；射頻前端子系統(tǒng)由定向耦合器、低噪聲放大器、功率放大器、平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器I和平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器2組成，其中，低噪聲放大器由低噪聲放大芯片、耦合電容Cl、C2和電感L組成，定向耦合器由定向耦合芯片和電阻R2組成，低噪聲放大器通過(guò)電阻Rl和耦合電容C3與平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器I相連，定向耦合器與功率放大器相連，功率放大器通過(guò)耦合電容C4與平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器2相連。所述的微處理器采用嵌入式芯片LPC2114，RFID收發(fā)子系統(tǒng)采用無(wú)線射頻芯片 AS3992，定向耦合器采用芯片XC0900A-20，低噪聲放大器采用芯片SGL-0363Z，功率放大器采用芯片PFO1411，平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器I和平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器2均采用芯片ADTL2-18。所述的嵌入式芯片LPC2114的引腳16、12、8、4、48、44、40、36、32、19和21分別對(duì)應(yīng)連接無(wú)線射頻芯片AS3992的引腳41、42、43、44、45、46、47、48、39、50和40 ;無(wú)線射頻芯片AS3992的引腳7和9分別連接平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器I的引腳6和4 ;無(wú)線射頻芯片 AS3992的引腳32和33分別連接平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器2的引腳I和2 ;平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器I的引腳3接地，引腳2和5均為空引腳，引腳I接濾波電容C3的一端；平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器2的引腳6接地，引腳2和5均為空引腳，引腳4接濾波電容C4的一端；低噪聲放大器 SGL-0363Z的引腳2、3和5分別接地，引腳I接濾波電容C2的一端，引腳6接電源，引腳4 接電阻Rl的一端；電阻Rl的另一端和濾波電容C3的另一端相連；電感分別連接濾波電容 C2的另一端和地；濾波電容Cl分別連接C2和定向耦合器XC0900A-20的引腳3 ;功率放大器PF01411的4個(gè)引腳G均接地，引腳2接電源，引腳I接濾波電容C4的另一端，引腳3 接電源，引腳4接定向耦合器XC0900A-20的引腳I ;定向耦合器XC0900A-20的引腳4接電阻R3的一端，引腳2接電阻R2的一端；電阻R3的另一端接天線；電阻R2的另一端接地。所述的天線是定向天線陣列。本實(shí)用新型的有益效果是使用低功耗超高頻射頻芯片，能兼容IS018000-6A、 6B、6C和EPC Classl-Gen2電子標(biāo)簽，讀寫(xiě)器不提供直接對(duì)最終用戶開(kāi)放的物理接口，確保了安全性。可以通過(guò)PC對(duì)閱讀器進(jìn)行配置，設(shè)置使用功率以調(diào)整通信距離，并可增減天線數(shù)量調(diào)整通信角度，可用于道路車流量檢測(cè)、停車場(chǎng)管理等多個(gè)領(lǐng)域。

圖I是本實(shí)用新型的閱讀器的結(jié)構(gòu)框圖；圖2是本實(shí)用新型的射頻前端子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；圖3是本實(shí)用新型的閱讀器的實(shí)施例電路圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖詳細(xì)描述本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
。圖I中，101為微處理器；102為配置接口 ； 103為RFID收發(fā)子系統(tǒng)；104為射頻前端子系統(tǒng)；105為天線。配置接口(102)和RFID收發(fā)子系統(tǒng)(103)分別與微處理器(101) 相連，天線(105)和RFID收發(fā)子系統(tǒng)(103)分別與射頻前端子系統(tǒng)(104)相連。圖2中，201為定向耦合器；202為低噪聲放大器；203為功率放大器；204為平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器I ;205為平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器2。定向耦合器(201)和平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器I (204)分別與低噪聲放大器(202)相連，定向耦合器(201)和平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器2 (205)分別與功率放大器(203)相連。圖3中，Ul為微處理器；U2為無(wú)線射頻芯片；U3和U4分別為平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器 I和平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器2 ；U5為低噪聲放大器;U6為功率放大器；U7為定向耦合器；E為天線。實(shí)施例I本實(shí)施例微處理器Ul采用LPC2114微處理器；無(wú)線射頻芯片U2采用AS3992微處理器；平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器I U3和平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器2 U4都采用ADTL2-18平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器；低噪聲放大器U5采用SGL-0363Z低噪聲放大器；功率放大器U6采用PR)1411功率放大器；定向耦合器U7采用XC0900A-20定向耦合器；天線E采用定向天線陣列。依照附圖1、2和3所述的結(jié)構(gòu)和器件，完成如下連接[0019]微處理器Ul的引腳16、12、8、4、48、44、40、36、32、19和21分別連接無(wú)線射頻芯片 U2的引腳41、42、43、44、45、46、47、48、39、50和40 ;無(wú)線射頻芯片U2的引腳7和9分別連接平衡不平衡轉(zhuǎn)換器I U3的引腳6和4 ;無(wú)線射頻芯片U2的引腳32和33分別連接平衡不平衡轉(zhuǎn)換器2 U4的引腳I和2 ;平衡不平衡轉(zhuǎn)換器I U3的引腳3接地，引腳2和5均為空引腳，引腳I接電容C3的一端；平衡不平衡轉(zhuǎn)換器2 U4的引腳6接地，引腳2和5均為空引腳，引腳4接電容C4的一端；低噪聲放大器U5的引腳2、3和5分別接地，引腳I接電容C2的一端，引腳6接電源VCC，引腳4接電阻Rl的一端；電阻Rl的另一端和電容C3的另一端相連；電感L分別連接電容C2的另一端和地；電容Cl分別連接C2和定向耦合器U7 的引腳3 ;功率放大器U6的4個(gè)引腳G均接地，引腳2接電源Vapc,引腳I接電容C4的另一端，引腳3接電源VCC，引腳4接定向耦合器U7的引腳I ;定向耦合器U7的引腳4接電阻R3的一端，引腳2接電阻R2的一端；電阻R3的另一端接天線E ；電阻R2的另一端接地； 電源VCC和Vapc分別由外部直流電源和電源分壓電路提供。通過(guò)上述連接后，即可提供一種通信距離可調(diào)的超高頻RFID閱讀器。實(shí)施例2通信距離可調(diào)的超高頻RFID閱讀器應(yīng)用于“基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的停車場(chǎng)車位引導(dǎo)裝置”中車流檢測(cè)系統(tǒng)。采用實(shí)施例所述的連接方式完成超高頻RFID閱讀器的裝配，同時(shí)配置接口通過(guò) USB總線與外置的PC機(jī)相連。使用時(shí)，通過(guò)配置接口將閱讀器的通信距離調(diào)節(jié)到10米，并將閱讀器部署至各個(gè)路口，每輛機(jī)動(dòng)車分配得到一個(gè)唯一車載RFID標(biāo)簽，即車載RFID標(biāo)簽
I、車載RFID標(biāo)簽2、車載RFID標(biāo)簽3……；超高頻RFID閱讀器工作時(shí)，連續(xù)向外發(fā)送射頻信號(hào)，讀取并統(tǒng)計(jì)其有效讀取范圍內(nèi)的所有車載RFID標(biāo)簽信息，如果判斷出在其有效讀取范圍內(nèi)存在多個(gè)車載RFID標(biāo)簽，則調(diào)用多標(biāo)簽防沖突算法，一一讀取每個(gè)車載RFID標(biāo)簽。 通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與終端用戶交通管理部門(mén)進(jìn)行通信，傳送采集的車流信息。終端用戶交通管理部門(mén)了解本區(qū)域各路段車流量以及擁堵情況數(shù)據(jù)后，制定疏通引流方案，及時(shí)作出調(diào)配警力，切換智能化紅綠燈系統(tǒng)等等。
權(quán)利要求1.一種通信距離可調(diào)的超高頻RFID閱讀器，其特征在于閱讀器由微處理器、配置接口、RFID收發(fā)子系統(tǒng)、射頻前端子系統(tǒng)和天線組成，配置接口和RFID收發(fā)子系統(tǒng)分別與微處理器相連，RFID收發(fā)子系統(tǒng)與射頻前端子系統(tǒng)相連，射頻前端子系統(tǒng)通過(guò)電阻R3與天線相連，配置接口通過(guò)USB總線與PC進(jìn)行連接；射頻前端子系統(tǒng)由定向耦合器、低噪聲放大器、功率放大器、平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器I和平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器2組成，其中，低噪聲放大器由低噪聲放大芯片、耦合電容C1、C2和電感L組成，定向耦合器由定向耦合芯片和電阻R2組成，低噪聲放大器通過(guò)電阻Rl和耦合電容C3與平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器I相連，定向耦合器與功率放大器相連，功率放大器通過(guò)耦合電容C4與平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器2相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種通信距離可調(diào)的超高頻RFID閱讀器，其特征在于采用無(wú)線射頻芯片AS3992，定向耦合器采用芯片XC0900A-20，低噪聲放大器采用芯片SGL-0363Z， 功率放大器采用芯片PFO1411，平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器I和平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器2均采用芯片 ADTL2-18。
3.根據(jù)權(quán)利要求I和2所述的一種通信距離可調(diào)的超高頻RFID閱讀器，其特征在于所述的嵌入式芯片LPC2114的引腳16、12、8、4、48、44、40、36、32、19和21分別對(duì)應(yīng)連接無(wú)線射頻芯片AS3992的引腳41、42、43、44、45、46、47、48、39、50和40 ;無(wú)線射頻芯片AS3992 的引腳7和9分別連接平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器I的引腳6和4 ;無(wú)線射頻芯片AS3992的引腳 32和33分別連接平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器2的引腳I和2 ;平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器I的引腳3接地，引腳2和5均為空引腳，引腳I接濾波電容C3的一端；平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器2的引腳6 接地，引腳2和5均為空引腳，引腳4接濾波電容C4的一端；低噪聲放大器SGL-0363Z的引腳2、3和5分別接地，引腳I接濾波電容C2的一端，引腳6接電源，引腳4接電阻Rl的一端；電阻Rl的另一端和濾波電容C3的另一端相連；電感分別連接濾波電容C2的另一端和地；濾波電容Cl分別連接C2和定向耦合器XC0900A-20的引腳3 ;功率放大器PF01411的 4個(gè)引腳G均接地，引腳2接電源，引腳I接濾波電容C4的另一端，引腳3接電源，引腳 4接定向耦合器XC0900A-20的引腳I ;定向耦合器XC0900A-20的引腳4接電阻R3的一端， 引腳2接電阻R2的一端；電阻R3的另一端接天線；電阻R2的另一端接地。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種通信距離可調(diào)的超高頻RFID閱讀器，其特征在于天線是定向天線陣列。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種通信距離可調(diào)的超高頻RFID閱讀器。閱讀器由微處理器、配置接口、RFID收發(fā)子系統(tǒng)、射頻前端子系統(tǒng)和天線組成，配置接口和RFID收發(fā)子系統(tǒng)分別與微處理器相連，天線和RFID收發(fā)子系統(tǒng)分別與射頻前端子系統(tǒng)相連，同時(shí)配置接口通過(guò)USB總線與外置的PC機(jī)相連。本實(shí)用新型的有益效果是使用低功耗超高頻射頻芯片，能兼容ISO18000-6A、6B、6C和EPCClass1-Gen2電子標(biāo)簽，讀寫(xiě)器不提供直接對(duì)最終用戶開(kāi)放的物理接口，確保了安全性?？梢酝ㄟ^(guò)PC對(duì)閱讀器進(jìn)行配置，設(shè)置使用功率以調(diào)整通信距離，并可增減天線數(shù)量調(diào)整通信角度，可用于道路車流量檢測(cè)、停車場(chǎng)管理等多個(gè)領(lǐng)域。
文檔編號(hào)G06K7/10GK202453905SQ201220067988
公開(kāi)日2012年9月26日 申請(qǐng)日期2012年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月28日
發(fā)明者施文灶, 王平, 黃晞 申請(qǐng)人:福建師范大學(xué)