專利名稱：基于Impinjr1000芯片的超高頻RFID讀寫器模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種基于ImpinjrlOOO芯片的超高頻RFID讀寫器模塊，特別是一種小型的，可以方便嵌入到RFID設(shè)備中的超高頻讀寫器模塊。
背景技術(shù)：
無線射頻標(biāo)識RFID是一種非接觸的自動識別技術(shù)，它利用射頻信號和空間耦合來實(shí)現(xiàn)對物體的自動識別。RFID技術(shù)應(yīng)用于不同的場合，如物流、倉儲、交通運(yùn)輸、工業(yè)生產(chǎn)等場合，依據(jù)行業(yè)及具體應(yīng)用的不同，對于RFID讀寫器的功能、外觀形狀、接口類型也有不同的要求。目前市面上大部分RFID讀寫器都是通用型設(shè)計(jì)，只能滿足部分應(yīng)用需求，對于很多特定的RFID項(xiàng)目需求都不能很好的滿足。然而，由于RFID項(xiàng)目類型眾多，對于RFID 讀寫器的需求也是多種多樣，不可能針對每個應(yīng)用重新開發(fā)一款針對性的讀寫器產(chǎn)品。因此，如果能將RFID讀寫器的主要功能做成核心模塊的形式，然后通過外圍擴(kuò)展可以形成各種形狀、各種接口、各種配套功能的讀寫器產(chǎn)品，則能一方面很好的滿足特定應(yīng)用需求，一方面加快產(chǎn)品開發(fā)進(jìn)度，同時節(jié)約開發(fā)成本。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種基于ImpinjrlOOO芯片的超聞頻RFID讀與器|旲塊，要解決的技術(shù)問題是保證性能的情況下使得讀寫器模塊小型化、低成本、高集成度。本實(shí)用新型所述基于ImpinjrlOOO芯片的超高頻RFID讀寫器模塊包括射頻電路、基帶控制電路、電源管理電路?；鶐Э刂齐娐吠ㄟ^串行接口和射頻電路相連接，對射頻電路的工作參數(shù)進(jìn)行設(shè)置和管理；電源管理電路為射頻電路和基帶控制電路提供5. 0V、3. 3V、1.8V直流電源供電。所述射頻電路包栝射頻發(fā)射電路(2 )、功率檢測電路(3 )和射頻接收電路(4 )。所述的射頻發(fā)射電路(2)包括射頻收發(fā)芯片，巴倫，外部功放，30db定向耦合器，IOdb定向稱合器,帶通濾波器，微波開關(guān)，最后和天線相連接。所述的射頻接收電路(4)包括巴倫，帶通濾波和衰減網(wǎng)絡(luò)。所述的功率檢測電路(3)包栝反向功率檢測，衰減網(wǎng)絡(luò)。所述的射頻發(fā)射電路(2)的射頻收發(fā)芯片，微波開關(guān)，天線輸出端口和基帶控制電路(I)相連，射頻發(fā)射電路(2)的射頻收發(fā)芯片和功率檢測電路(3)的反向功率檢測，衰減網(wǎng)絡(luò)，射頻接收電路(4)的巴倫相連，所述的射頻發(fā)射電路(2)的30db定向耦合器和功率檢測電路(3)的反向功率檢測，衰減網(wǎng)絡(luò)相連，射頻發(fā)射電路(2)的IOdb定向耦合器和射頻接收電路(4)的衰減網(wǎng)絡(luò)相連。所述基帶控制電路(I )，其MCU選用Atmel AT91SAM7S256的高性能32位精簡指令A(yù)RM，連接的4個天線采用分時的工作方式，增加了讀寫器的有效空間覆蓋范圍；同時通過串行方式與射頻電路(2、4)相連接，對外提供USB和UART接口。所述電源管理電路(圖3)，其外部供電電源為9V，通過開關(guān)電源穩(wěn)壓芯片TPS54286轉(zhuǎn)換為5. 5V和3. 8V，然后通過低壓差線性穩(wěn)壓芯片LP38692-1. 8、LP38692-3. 3、LP38692-5. O轉(zhuǎn)換為模塊內(nèi)部所需的射頻器件供電。其中MCU的3. 3V供電電流較小，沒有選用單獨(dú)的電源穩(wěn)壓芯片。本實(shí)用新型基于ImpinjrlOOO芯片的超高頻RFID讀寫器模塊是這樣實(shí)現(xiàn)的所述射頻電路，完成基帶信號的調(diào)制，以及對回波信號的解調(diào)處理，其選用集成射頻收發(fā)芯片ImpinjrlOOO為核心芯片，通過內(nèi)部鎖相環(huán)以24MHz為參考頻率，生成UHF調(diào)制差分跳頻信號，經(jīng)巴倫平衡后通過外部功放進(jìn)行放大，輸送給30db定向耦合器，之后經(jīng)過IOdb定向耦合器進(jìn)行收發(fā)隔離，再通過帶通濾波器后與微波開關(guān)相連接，最后再連接天線進(jìn)行信號的發(fā)射其中外部功放選用ASX520集成功率放大器，供電電壓5V，電流600mA ；30db定向耦合器選用RCP890A30，耦合度為10db，線性指標(biāo)為15db，用于發(fā)射信號功率檢測和外部本振輸入；10db定向耦合器用于收發(fā)隔離，可以實(shí)現(xiàn)25db的隔離度。定向耦合器著重考慮端口的匹配與器件與地的良好連接，IOdb定向耦合器的隔離端在接收時經(jīng)過濾波后再通過巴倫平衡轉(zhuǎn)換進(jìn)入射頻芯片的接收端。R1000射頻收發(fā)芯片其內(nèi)部集成LNA、PA、VC0、PLL、 Filter等微波器件及數(shù)模轉(zhuǎn)換、狀態(tài)寄存器。所述基帶控制電路，完成對電子標(biāo)簽命令的波形編碼、回波信號的解碼、差錯控制、讀寫命令流程控制、算法實(shí)現(xiàn)，其MCU選用Atmel AT91SAM7S256的高性能32位精簡指令A(yù)RM，連接的4個天線端口采用分時的工作方式，增加了讀寫器模塊的有效空間覆蓋范圍；同時通過串行通訊方式與射頻電路相連接，讀寫器模塊對外提供USB和UART接口。所述電源管理電路，完成對讀寫器模塊4種電源類型進(jìn)行供電，包括5V-RF、
3.3V-RF、3. 3V、1. 8V-RF0主要供電均為RF供電，因此都采用LDO作為最終供電單元用來降低進(jìn)入芯片的電源紋波。其中5V-RF涉及到外部功放供電，電流較大，設(shè)置單獨(dú)的控制信號控制其斷開，可以有效的降低功耗。本實(shí)用新型基于ImpinjrlOOO芯片的超高頻RFID讀寫器模塊的優(yōu)點(diǎn)是將讀寫器的核心電路做成單獨(dú)的模塊，提供通用的USB和UART接口。在小型化設(shè)計(jì)情況下仍然具有較好的讀寫性能，體積小巧，集成度高，可以方便的嵌入到RFID設(shè)備中去，有效縮短各類讀寫器的開發(fā)周期和開發(fā)成本。射頻電路選用了集成射頻收發(fā)芯片，代替現(xiàn)有技術(shù)中的分立元件連接的電路結(jié)構(gòu)，有效的減少了射頻功率衰減和噪聲，提高了讀寫器的穩(wěn)定性和可靠性，節(jié)約了模塊整體功耗。讀寫器模塊帶有四個全雙工天線接口，可以開發(fā)多天線讀寫器產(chǎn)品，增加單臺讀寫器的空間覆蓋范圍，節(jié)約項(xiàng)目中讀寫器的使用量，降低項(xiàng)目成本。

圖I是本實(shí)用新型基于Impinjr 1000芯片的超高頻RFID讀寫器模塊的系統(tǒng)框圖；圖2是本實(shí)用新型基于ImpinjrlOOO芯片的超高頻RFID讀寫器模塊的結(jié)構(gòu)原理圖；圖3是本實(shí)用新型基于ImpinjrlOOO芯片的超高頻RFID讀寫器模塊電源管理電路結(jié)構(gòu)原理圖；圖中，I基帶控制電路 2射頻發(fā)射電路 3功率檢測電路4射頻接收電路。
具體實(shí)施方式
如圖I所示,本實(shí)用新型所述的基于ImpinjrlOOO芯片的超高頻RFID讀寫器模塊，包括射頻電路(2、3、4 )和基帶控制電路(I)和電源管理電路(圖3 )。所述射頻電路包栝射頻發(fā)射電路(2 )、功率檢測電路(3 )和射頻接收電路(4 )。所述的射頻發(fā)射電路(2)包括射頻收發(fā)芯片，巴倫，外部功放，30db定向耦合器，IOdb定向稱合器,帶通濾波器，微波開關(guān)，最后和天線相連接。所述的射頻接收電路(4)包括巴倫，帶通濾波和衰減網(wǎng)絡(luò)。所述的功率檢測電路(3)包栝反向功率檢測，衰減網(wǎng)絡(luò)。所述的射頻發(fā)射電路(2)的射頻收發(fā)芯片，微波開關(guān)，天線輸出端口和基帶控制電路(I)相連，射頻發(fā)射電路(2)的射頻收發(fā)芯片和功率檢測電路(3)的反向功率檢測，衰減·網(wǎng)絡(luò)，射頻接收電路(4)的巴倫相連，所述的射頻發(fā)射電路(2)的30db定向耦合器和功率檢測電路(3)的反向功率檢測，衰減網(wǎng)絡(luò)相連，射頻發(fā)射電路(2)的IOdb定向耦合器和射頻接收電路(4)的衰減網(wǎng)絡(luò)相連。所述基帶控制電路(I )，其MCU選用Atmel AT91SAM7S256的高性能32位精簡指令A(yù)RM，連接的4個天線采用分時的工作方式，增加了讀寫器的有效空間覆蓋范圍；同時通過串行方式與射頻電路(2、3、4)相連接，對外提供USB和UART接口。所述電源管理電路(圖3)，其外部供電電源為9V，通過開關(guān)電源穩(wěn)壓芯片TPS54286轉(zhuǎn)換為5. 5V和3. 8V，然后通過低壓差線性穩(wěn)壓芯片LP38692-1. 8、LP38692-3. 3、LP38692-5. O轉(zhuǎn)換為模塊內(nèi)部所需的射頻器件供電。其中MCU的3. 3V供電電流較小，沒有選用單獨(dú)的電源穩(wěn)壓芯片。所述射頻電路由射頻發(fā)射電路(2)、功率檢測電路(3)和射頻接收電路(4)組成，射頻收發(fā)芯片通過內(nèi)部鎖相環(huán)以24MHz的參考頻率，生成UHF調(diào)制差分跳頻信號，經(jīng)巴倫平衡后通過外部功放進(jìn)行放大，輸送給30db定向I禹合器,再通過IOdb定向I禹合器與帶通濾波器相連接，最后通過微波開關(guān)的控制再連接天線進(jìn)行信號的發(fā)射；接收信號時，天線接收到電子標(biāo)簽信號后通過微波開關(guān)進(jìn)入IOdb定向耦合器從耦合端進(jìn)入射頻接收電路(4)，經(jīng)過適當(dāng)?shù)乃p和帶通濾波后進(jìn)入巴倫進(jìn)行平衡轉(zhuǎn)換，最后進(jìn)入射頻收發(fā)芯片的接收端。其中外部功放選用ASX520集成功率放大器，供電電壓5V，電流600mA ；30db定向耦合器選用RCP890A30，用于耦合部分功率進(jìn)行功率檢測和提供外部本振輸入；10db定向耦合器選用RCP890A10，線性度指標(biāo)為15db，用于收發(fā)隔離時可以實(shí)現(xiàn)25db的隔離度；R1000射頻收發(fā)芯片其內(nèi)部集成LNA、PA、VCO、PLL、Filter等微波器件及數(shù)模轉(zhuǎn)換、狀態(tài)寄存器。
權(quán)利要求1.一種基于ImpinjrlOOO芯片的超高頻RFID讀寫器模塊，其特征在于其由射頻電路、基帶控制電路(I)和電源管理電路，基帶控制電路通過串行接口和射頻電路相連接，對射頻電路的工作參數(shù)進(jìn)行設(shè)置和管理；電源管理電路為射頻電路和基帶控制電路提供5. 0V、3. 3V、1. 8V直流電源供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于ImpinjrlOOO芯片的超高頻RFID讀寫器模塊，其特征在于所述射頻電路包栝射頻發(fā)射電路(2)、功率檢測電路(3)和射頻接收電路(4);所述的射頻發(fā)射電路(2)的射頻收芯片，微波開關(guān)，天線輸出端口和基帶控制電路(I)相連，射頻發(fā)射電路(2)的射頻收發(fā)芯片和功率檢測電路(3)的反向功率檢測，衰減網(wǎng)絡(luò)，射頻接收電路(4)的巴倫相連，所述的射頻發(fā)射電路(2)的30db定向耦合器和功率檢測電路(3)的反向功率檢測，衰減網(wǎng)絡(luò)相連，射頻發(fā)射電路(2)的IOdb定向耦合器和射頻接收電路(4)的衰減網(wǎng)絡(luò)相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于ImpinjrlOOO芯片的超高頻RFID讀寫器模塊，其特征在于所述基帶控制電路(I )，其MCU選用Atme I AT91SAM7S256的高性能32位精簡指令A(yù)RM，連接的4個天線采用分時的工作方式，增加了讀寫器的有效空間覆蓋范圍；同時通過串行方式與射頻電路(2、3、4)相連接，對外提供USB和UART接口。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于ImpinjrlOOO芯片的超高頻RFID讀寫器模塊，其特征在于所述電源管理電路，其外部供電電源為9V，通過開關(guān)電源穩(wěn)壓芯片TPS54286轉(zhuǎn)換為.5.5V和3. 8V,然后通過低壓差線性穩(wěn)壓芯片LP38692-1. 8、LP38692-3. 3、LP38692-5. O轉(zhuǎn)換為模塊內(nèi)部所需的射頻器件供電，其中MCU的3. 3V供電電流較小，沒有選用單獨(dú)的電源穩(wěn)壓芯片。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于ImpinjrlOOO芯片的超高頻RFID讀寫器模塊，其特征在于所述的射頻接收電路(4)包括巴倫，帶通濾波和衰減網(wǎng)絡(luò)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于ImpinjrlOOO芯片的超高頻RFID讀寫器模塊，其特征在于所述的功率檢測電路(3)包栝反向功率檢測，衰減網(wǎng)絡(luò)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種基于Impinjr1000芯片的超高頻RFID讀寫器模塊，特別是一種小型化超高頻RFID讀寫器模塊,其由射頻電路(2、3、4)、基帶控制電路(1)和電源管理電路組成。本實(shí)用新型提供的基于Impinjr1000芯片的超高頻RFID讀寫器模塊，體積小巧，集成度高，可以方便的嵌入到RFID設(shè)備中去，為用戶縮短各類RFID讀寫產(chǎn)品的開發(fā)周期和開發(fā)成本。射頻電路部分選用了集成射頻收發(fā)芯片，代替現(xiàn)有技術(shù)中的分立元件連接的電路結(jié)構(gòu)，有效的減少了射頻功率衰減和噪聲，提高了讀寫器的穩(wěn)定性和可靠性。電源管理電路同時采用開關(guān)電源穩(wěn)壓芯片和低壓差線性穩(wěn)壓芯片，在保證功耗的情況下使得射頻器件供電的紋波噪聲最小。讀寫器模塊帶有四個全雙工天線接口，使得基于該模塊開發(fā)的讀寫器產(chǎn)品空間覆蓋范圍大，節(jié)約項(xiàng)目中讀寫器的使用量，降低項(xiàng)目成本。
文檔編號G06K17/00GK202795408SQ201220135819
公開日2013年3月13日 申請日期2012年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月31日
發(fā)明者章小城, 鄭賢忠, 焦紅愛 申請人:中船重工(武漢)凌久高科有限公司