一种低成本小型化rfid读写器的制作方法
专利名称：一种低成本小型化rfid读写器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种射频识别读写器，尤其涉及一种低成本小型化RFID读写器。
背景技术：
目前，RFID技术的应用与推广已日趋成熟和广泛，RFID读写器又是这一技术不可或缺的组成部分，读写器的高性能、低成本以及小型化将成为设计RFID读写器考虑的重要因素。在以往RFID技术的应用中，调制电路通常是用一个具有调制功能的芯片再加一些外围电路来实现，在实现调制目的的情况下，不仅增加了 PCB布板的面积，也增加了读写器的设计成本。另外经解调器解调输出的1、Q两路信号如果同时送入差分放大器，这使得在电路设计中需要使用两个差分放大器芯片，同样增加了 PCB布板的面积。故上述读写器的设计方式均增大了 RFID读写器的体积和成本。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题在于现有RFID读写器设计中，采用元器件数量较多导致的RFID读写器体积偏大、成本较高的技术问题。针对现有技术的上述缺陷，提供一种低成本小型化的RFID读写器。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:一种低成本小型化RFID读写器，包括发射电路、接收电路、数字信号处理单元，所述发射电路包括用于产生射频信号的信号源、用于将所述数字信号处理单元产生的基带信号与所述信号源产生的第一路射频信号进行ASK调制和放大的功率放大器、用于将功率放大器输出的已调制的射频信号进行耦合的耦合器，所述信号源、功率放大器、耦合器依次连接；所述接收电路包括用于提取标签回波信号的解调器，用于对所述解调器输出的1、Q两路差分对信号进行选择的信号切换单元、用于对信号切换单元输出的一路有效标签回波信号进行信号放大的差分放大器，所述解调器、信号切换单元、差分放大器依次相连，所述解调器的输入端与耦合器的输出端相连，所述差分放大器的信号输出端连接所述数字信号处理单元的信号输入端，所述信号切换单元的控制端口与所述数字信号处理单元的控制端口相连。更进一步地，所述信号切换单元包括第一电子开关、第二电子开关，所述第一电子开关和第二电子开关均分别与所述解调器的信号输出端、差分放大器的信号输入端相连，其控制端口均通过I/O控制线与所述数字信号处理单元的控制端口相连。更进一步地，所述信号源的控制端与所述数字信号处理单元的SPI总线相连，输出端分别与所述功率放大器的输入端和解调器的本振输入端相连。更进一步地，所述功率放大器为带有与功率放大器输出功率有一定线性关系且具有增益控制特性的VRAMP控制端口，所述VRAMP控制端口与所述数字信号处理单元相连。更进一步地，所述数字信号处理单元包括用于产生基带信号并将所述基带信号送入所述VRAMP控制端口的D/A转换器单元、用于接收差分放大器输出的标签反射回波基带信号并进行采样分析的A/D转换器单元。本实用新型通过射频功率放大器实现了 ASK调制，接收电路中通过信号切换单元实现1、Q两路信号的自动切换。节省了元器件的使用数量，实现了读写器的小型化，降低了成本。
下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。图1是本实用新型实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型实施例作进一步说明。如图1所示，一种低成本小型化RFID读写器包括发射电路、接收电路、数字信号处理单元。其中，发射电路由信号源、功率放大器、耦合器组成，其中信号源在数字信号处理单元的控制下产生一定功率和频率的射频信号RFOUTl输入功率放大器，数字信号处理单元产生的基带信号与输入功率放大器的射频信号混频，实现ASK调制。其中与功率放大器的输出功率有一定线性关系且具有增益控制特性的VRAMP控制端口对输入放大器的基带信号的幅度范围进行控制，使最大输入电压和最小输入电压二者之差满足设定值，确保实现深度调制。调制后的射频信号经功率放大器放大后输入耦合器并通过天线发射出去。此处耦合器用于分离发射电路输出的发射信号和接收电路接收的标签反射回波信号。接收电路包括解调器单元，信号切换单元、差分放大器。标签反射的回波信号经天线接收到耦合器，经耦合器耦合输入到用于提取标签反射回波数据信号的解调器，在解调器内与信号源产生的第二路射频信号RF0UT2混频解调出1、Q两路基带信号，这两路1、Q信号不同时送入差分放大器，而是利用信号切换单元进行信号切换，信号切换单元将选择的其中一路有效信号输入差分放大器，与将两路1、Q信号对分别送入差分放大器相比，可以少使用一个差分放大器，差分放大器用于放大解调出的标签反射回波信号。经差分放大器放大的标签反射回波信号进入数字信号处理单元进行采样解码处理，解析出标签回波数据。其中信号切换单兀是由电子开关I和电子开关2组成，电子开关I和电子开关2的输入端连接解调器的输出端，输出端连接差分放大器的输入端。其中电子开关I控制I路差分信号对的通断，电子开关2控制Q路差分信号对的通断，电子开关I和电子开关2的通断是由数字信号处理单元的控制端口通过I/O控制线进行控制。下面对ASK调制以及1、Q两路信号的自动切换的实现过程进行具体说明。如图1所示，信号源ADF43630-3可以产生四个功率档位的射频信号，频率可覆盖840MHz-960MHz范围，数字信号处理单元STM32F103通过SPI总线控制信号源产生某一功率档位和某一频段的射频信号。信号源产生两路射频信号，第一路射频信号RFOUTl在电路实现过程中被分成两路，其中一路直接输出该功率档位的射频信号，另外一路将该功率档位的射频信号衰减一定的值，之后上述两路信号再通过数字信号处理单元控制导通其中一路射频信号输入功率放大器。第二路射频信号RF0UT2则直接输出给接收电路中的解调器的本振输入端。[0019]其中ASK调制的实现过程如下:数字信号处理单元STM32F103发送基带信号与输入功率放大器的射频信号混频产生包络信号，经放大后输出。为了保证射频指标占用带宽满足国标以及FCC要求，调制深度实现90 %以上的调制，需要满足在VRAMP控制端口的电压范围内，最大输入功率与最小输入功率相差值>=20dB。因此需要将基带信号的幅度范围控制在满足上述要求的VRAMP电压范围内，幅度设置过大或者过小将会引起调制波形失真影响占用带宽及带外参与能量。此处VRAMP控制端主要用于控制基带信号的输入电压。1、Q两路信号自动切换的实现过程如下:标签回波信号经解调器SKY73009解调输出1、Q两路差分对信号，其中I路差分对信号送入电子开关1，Q路差分对信号送入电子开关2。通过数字信号处理单元STM32F103I/O控制线控制电子开关逻辑电平来选择其中的一路差分对送入差分放大器AD8330。1、Q两路自动切换的方法是通过检测解码的帧头信息有效与否，假设当前状态在I路，如果没有识别到I路有效的帧头信息，数字信号处理单元STM32F103则控制电子开关的逻辑电平切换到Q路，反之亦然。如果1、Q两路有一路检测到有效的帧头信息，则开关稳定接通在该路，完成对该路信号的放大取样解码。如果1、Q两路都没有检测到有效帧头信息，那表示在当前状态下读不到标签回波信号，开关保持自由切换状态循环搜索有效信号。以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
权利要求1.一种低成本小型化RFID读写器，包括发射电路、接收电路、数字信号处理单元，其特征在于，所述发射电路包括用于产生射频信号的信号源、用于将所述数字信号处理单元产生的基带信号与所述信号源产生的第一路射频信号进行ASK调制和放大的功率放大器、用于将功率放大器输出的已调制的射频信号进行耦合的耦合器，所述信号源、功率放大器、耦合器依次连接；所述接收电路包括用于提取标签回波信号的解调器，用于对所述解调器输出的1、Q两路差分对信号进行选择的信号切换单元、用于对信号切换单元输出的一路有效标签回波信号进行信号放大的差分放大器，所述解调器、信号切换单元、差分放大器依次相连，所述解调器的输入端与耦合器的输出端相连，所述差分放大器的信号输出端连接所述数字信号处理单元的信号输入端，所述信号切换单元的控制端口与所述数字信号处理单元的控制端口相连。
2.根据权利要求1所述的一种低成本小型化RFID读写器，其特征在于，所述信号切换单元包括第一电子开关、第二电子开关，所述第一电子开关和第二电子开关均分别与所述解调器的信号输出端、差分放大器的信号输入端相连，其控制端口均通过I/O控制线与所述数字信号处理单元的控制端口相连。
3.根据权利要求1或2所述的一种低成本小型化RFID读写器，其特征在于，所述信号源的控制端与所述数字信号处理单元的SPI总线相连，输出端分别与所述功率放大器的输入端和解调器的本振输入端相连。
4.根据权利要求3所述的一种低成本小型化RFID读写器，其特征在于，所述功率放大器为带有与功率放大器输出功率有一定线性关系且具有增益控制特性的VRAMP控制端口，所述VRAMP控制端口与所述数字信号处理单元相连。
5.根据权利要求2所述的一种低成本小型化RFID读写器，其特征在于，所述数字信号处理单元包括用于产生基带信号并将所述基带信号送入所述VRAMP控制端口的D/A转换器单元、用于接收差分放大器输出的标签反射回波基带信号并进行采样分析的A/D转换器单j Li o
专利摘要本实用新型公开了一种低成本小型化RFID读写器，包括发射电路、接收电路、数字信号处理单元，其特征在于，所述发射电路包括用于产生射频信号的信号源、用于将所述数字信号处理单元产生的基带信号与所述信号源产生的第一路射频信号进行ASK调制和放大的功率放大器、用于将功率放大器输出的已调制的射频信号进行耦合的耦合器，所述信号源、功率放大器、耦合器依次连接；所述接收电路包括用于提取标签回波信号的解调器，用于对所述解调器输出的I、Q两路差分对信号进行选择的信号切换单元、用于对信号切换单元输出的一路有效标签回波信号进行信号放大的差分放大器，所述解调器、信号切换单元、差分放大器依次相连，所述解调器的输入端与耦合器的输出端相连，所述差分放大器的信号输出端连接所述数字信号处理单元的信号输入端，所述信号切换单元的控制端口与所述数字信号处理单元的控制端口相连。
文档编号G06K17/00GK203025731SQ20122060941
公开日2013年6月26日 申请日期2012年11月16日 优先权日2012年11月16日
发明者胡建军, 曾三妹, 王朝晖 申请人:深圳市远望谷信息技术股份有限公司
技术领域：
本实用新型涉及一种射频识别读写器，尤其涉及一种低成本小型化RFID读写器。
背景技术：
目前，RFID技术的应用与推广已日趋成熟和广泛，RFID读写器又是这一技术不可或缺的组成部分，读写器的高性能、低成本以及小型化将成为设计RFID读写器考虑的重要因素。在以往RFID技术的应用中，调制电路通常是用一个具有调制功能的芯片再加一些外围电路来实现，在实现调制目的的情况下，不仅增加了 PCB布板的面积，也增加了读写器的设计成本。另外经解调器解调输出的1、Q两路信号如果同时送入差分放大器，这使得在电路设计中需要使用两个差分放大器芯片，同样增加了 PCB布板的面积。故上述读写器的设计方式均增大了 RFID读写器的体积和成本。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题在于现有RFID读写器设计中，采用元器件数量较多导致的RFID读写器体积偏大、成本较高的技术问题。针对现有技术的上述缺陷，提供一种低成本小型化的RFID读写器。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:一种低成本小型化RFID读写器，包括发射电路、接收电路、数字信号处理单元，所述发射电路包括用于产生射频信号的信号源、用于将所述数字信号处理单元产生的基带信号与所述信号源产生的第一路射频信号进行ASK调制和放大的功率放大器、用于将功率放大器输出的已调制的射频信号进行耦合的耦合器，所述信号源、功率放大器、耦合器依次连接；所述接收电路包括用于提取标签回波信号的解调器，用于对所述解调器输出的1、Q两路差分对信号进行选择的信号切换单元、用于对信号切换单元输出的一路有效标签回波信号进行信号放大的差分放大器，所述解调器、信号切换单元、差分放大器依次相连，所述解调器的输入端与耦合器的输出端相连，所述差分放大器的信号输出端连接所述数字信号处理单元的信号输入端，所述信号切换单元的控制端口与所述数字信号处理单元的控制端口相连。更进一步地，所述信号切换单元包括第一电子开关、第二电子开关，所述第一电子开关和第二电子开关均分别与所述解调器的信号输出端、差分放大器的信号输入端相连，其控制端口均通过I/O控制线与所述数字信号处理单元的控制端口相连。更进一步地，所述信号源的控制端与所述数字信号处理单元的SPI总线相连，输出端分别与所述功率放大器的输入端和解调器的本振输入端相连。更进一步地，所述功率放大器为带有与功率放大器输出功率有一定线性关系且具有增益控制特性的VRAMP控制端口，所述VRAMP控制端口与所述数字信号处理单元相连。更进一步地，所述数字信号处理单元包括用于产生基带信号并将所述基带信号送入所述VRAMP控制端口的D/A转换器单元、用于接收差分放大器输出的标签反射回波基带信号并进行采样分析的A/D转换器单元。本实用新型通过射频功率放大器实现了 ASK调制，接收电路中通过信号切换单元实现1、Q两路信号的自动切换。节省了元器件的使用数量，实现了读写器的小型化，降低了成本。
下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。图1是本实用新型实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型实施例作进一步说明。如图1所示，一种低成本小型化RFID读写器包括发射电路、接收电路、数字信号处理单元。其中，发射电路由信号源、功率放大器、耦合器组成，其中信号源在数字信号处理单元的控制下产生一定功率和频率的射频信号RFOUTl输入功率放大器，数字信号处理单元产生的基带信号与输入功率放大器的射频信号混频，实现ASK调制。其中与功率放大器的输出功率有一定线性关系且具有增益控制特性的VRAMP控制端口对输入放大器的基带信号的幅度范围进行控制，使最大输入电压和最小输入电压二者之差满足设定值，确保实现深度调制。调制后的射频信号经功率放大器放大后输入耦合器并通过天线发射出去。此处耦合器用于分离发射电路输出的发射信号和接收电路接收的标签反射回波信号。接收电路包括解调器单元，信号切换单元、差分放大器。标签反射的回波信号经天线接收到耦合器，经耦合器耦合输入到用于提取标签反射回波数据信号的解调器，在解调器内与信号源产生的第二路射频信号RF0UT2混频解调出1、Q两路基带信号，这两路1、Q信号不同时送入差分放大器，而是利用信号切换单元进行信号切换，信号切换单元将选择的其中一路有效信号输入差分放大器，与将两路1、Q信号对分别送入差分放大器相比，可以少使用一个差分放大器，差分放大器用于放大解调出的标签反射回波信号。经差分放大器放大的标签反射回波信号进入数字信号处理单元进行采样解码处理，解析出标签回波数据。其中信号切换单兀是由电子开关I和电子开关2组成，电子开关I和电子开关2的输入端连接解调器的输出端，输出端连接差分放大器的输入端。其中电子开关I控制I路差分信号对的通断，电子开关2控制Q路差分信号对的通断，电子开关I和电子开关2的通断是由数字信号处理单元的控制端口通过I/O控制线进行控制。下面对ASK调制以及1、Q两路信号的自动切换的实现过程进行具体说明。如图1所示，信号源ADF43630-3可以产生四个功率档位的射频信号，频率可覆盖840MHz-960MHz范围，数字信号处理单元STM32F103通过SPI总线控制信号源产生某一功率档位和某一频段的射频信号。信号源产生两路射频信号，第一路射频信号RFOUTl在电路实现过程中被分成两路，其中一路直接输出该功率档位的射频信号，另外一路将该功率档位的射频信号衰减一定的值，之后上述两路信号再通过数字信号处理单元控制导通其中一路射频信号输入功率放大器。第二路射频信号RF0UT2则直接输出给接收电路中的解调器的本振输入端。[0019]其中ASK调制的实现过程如下:数字信号处理单元STM32F103发送基带信号与输入功率放大器的射频信号混频产生包络信号，经放大后输出。为了保证射频指标占用带宽满足国标以及FCC要求，调制深度实现90 %以上的调制，需要满足在VRAMP控制端口的电压范围内，最大输入功率与最小输入功率相差值>=20dB。因此需要将基带信号的幅度范围控制在满足上述要求的VRAMP电压范围内，幅度设置过大或者过小将会引起调制波形失真影响占用带宽及带外参与能量。此处VRAMP控制端主要用于控制基带信号的输入电压。1、Q两路信号自动切换的实现过程如下:标签回波信号经解调器SKY73009解调输出1、Q两路差分对信号，其中I路差分对信号送入电子开关1，Q路差分对信号送入电子开关2。通过数字信号处理单元STM32F103I/O控制线控制电子开关逻辑电平来选择其中的一路差分对送入差分放大器AD8330。1、Q两路自动切换的方法是通过检测解码的帧头信息有效与否，假设当前状态在I路，如果没有识别到I路有效的帧头信息，数字信号处理单元STM32F103则控制电子开关的逻辑电平切换到Q路，反之亦然。如果1、Q两路有一路检测到有效的帧头信息，则开关稳定接通在该路，完成对该路信号的放大取样解码。如果1、Q两路都没有检测到有效帧头信息，那表示在当前状态下读不到标签回波信号，开关保持自由切换状态循环搜索有效信号。以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
权利要求1.一种低成本小型化RFID读写器，包括发射电路、接收电路、数字信号处理单元，其特征在于，所述发射电路包括用于产生射频信号的信号源、用于将所述数字信号处理单元产生的基带信号与所述信号源产生的第一路射频信号进行ASK调制和放大的功率放大器、用于将功率放大器输出的已调制的射频信号进行耦合的耦合器，所述信号源、功率放大器、耦合器依次连接；所述接收电路包括用于提取标签回波信号的解调器，用于对所述解调器输出的1、Q两路差分对信号进行选择的信号切换单元、用于对信号切换单元输出的一路有效标签回波信号进行信号放大的差分放大器，所述解调器、信号切换单元、差分放大器依次相连，所述解调器的输入端与耦合器的输出端相连，所述差分放大器的信号输出端连接所述数字信号处理单元的信号输入端，所述信号切换单元的控制端口与所述数字信号处理单元的控制端口相连。
2.根据权利要求1所述的一种低成本小型化RFID读写器，其特征在于，所述信号切换单元包括第一电子开关、第二电子开关，所述第一电子开关和第二电子开关均分别与所述解调器的信号输出端、差分放大器的信号输入端相连，其控制端口均通过I/O控制线与所述数字信号处理单元的控制端口相连。
3.根据权利要求1或2所述的一种低成本小型化RFID读写器，其特征在于，所述信号源的控制端与所述数字信号处理单元的SPI总线相连，输出端分别与所述功率放大器的输入端和解调器的本振输入端相连。
4.根据权利要求3所述的一种低成本小型化RFID读写器，其特征在于，所述功率放大器为带有与功率放大器输出功率有一定线性关系且具有增益控制特性的VRAMP控制端口，所述VRAMP控制端口与所述数字信号处理单元相连。
5.根据权利要求2所述的一种低成本小型化RFID读写器，其特征在于，所述数字信号处理单元包括用于产生基带信号并将所述基带信号送入所述VRAMP控制端口的D/A转换器单元、用于接收差分放大器输出的标签反射回波基带信号并进行采样分析的A/D转换器单j Li o
专利摘要本实用新型公开了一种低成本小型化RFID读写器，包括发射电路、接收电路、数字信号处理单元，其特征在于，所述发射电路包括用于产生射频信号的信号源、用于将所述数字信号处理单元产生的基带信号与所述信号源产生的第一路射频信号进行ASK调制和放大的功率放大器、用于将功率放大器输出的已调制的射频信号进行耦合的耦合器，所述信号源、功率放大器、耦合器依次连接；所述接收电路包括用于提取标签回波信号的解调器，用于对所述解调器输出的I、Q两路差分对信号进行选择的信号切换单元、用于对信号切换单元输出的一路有效标签回波信号进行信号放大的差分放大器，所述解调器、信号切换单元、差分放大器依次相连，所述解调器的输入端与耦合器的输出端相连，所述差分放大器的信号输出端连接所述数字信号处理单元的信号输入端，所述信号切换单元的控制端口与所述数字信号处理单元的控制端口相连。
文档编号G06K17/00GK203025731SQ20122060941
公开日2013年6月26日 申请日期2012年11月16日 优先权日2012年11月16日
发明者胡建军, 曾三妹, 王朝晖 申请人:深圳市远望谷信息技术股份有限公司
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