[实用新型]超高频RFID标签读写器

说明书

(一)技术领域：

本实用新型涉及射频识别技术领域，特别涉及一种超高频RFID标签读写器。

(二)背景技术：

RFID即射频识别技术，它是一种非接触式的自动识别技术，其基本原理是利用射频信号及其空间耦合和传输特性，实现对静止或移动物体的自动识别。射频识别系统一般由电子标签、读写器、天线以及主机等部分组成。电子标签中存储目标对象的数据信息。系统工作时，读写器通过射频接口辐射电磁波，当电子标签进入读写器的磁场后，接收读写器的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息(即Passive Tag，无源标签或被动标签)，或者主动发送某一频率的信号(即Active Tag，有源标签或主动标签)，读写器接收、读取信息并解码后，送至中央信息系统进行相关数据处理，实现对电子标签的非接触读取，达到自动识别目标对象、并获取相关数据的目的。同时读写器还可以在主机的控制下对电子标签进行写操作，改写存储在标签中的信息。根据所使用的电磁波频段，RFID技术分为低频(LF)、高频(HF)、超高频(UHF)三类。其中，超高频技术具有识别距离远、识读速度快、可识别高速度运动目标、数据容量大等优势，更适合未来物流和供应链领域的应用。

现有的超高频RFID读写器如2007年3月出版的《广西工学院学报》第18卷第1期公开的一种UHF频段射频识别读写器，主要由天线、射频模块、主控模块三部分组成，射频模块包括信号隔离装置、发射单元和接收单元，主控模块包括微控制器即外部接口。首先，由于现有的读写器的工作是利用反向散射调制原理，在整个天线的覆盖区域内，环境结构千差万别，静止的和运动的物体随时都在变化，被阅读的电子标签反射到读写器的信号存在不同的相位移动，造成读写器接收到的信号减弱，导致读写器的识别距离缩短和识别角度变小，有效识别距离仅5～6米，性能大打折扣。其次，当两路脉冲信号非常接近时，会有漏掉一个或多个位的可能，容易造成整串数据的作废。因此现有的读写器大多采用单路信号处理，分时实现0°和90°信号的解调，这对于运动型的标签卡同样存在成功率不高的情况。即使市面上的一些读写器采用了双路信号处理，能够在一定程度上解决数据丢失的问题，但都需要在原有单片机的基础上，增加信号数字处理设备才能够实现，这样不仅使得读写器的结构变得复杂，也相应地增加了读写器的生产成本。

(三)实用新型内容：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种识别距离远、结构简单、成本较低的超高频RFID标签读写器。

为了解决上述问题，本实用新型所设计的超高频RFID标签读写器，主要由控制模块、发射模块、接收模块、基带处理模块构成，发射模块受控制模块控制，为读写器提供载波信号，并将载波信号进行处理后输出至电子标签，同时，接收电子标签返回的反射信号，输入到接收模块；接收模块将电子标签返回的反射信号进行零中频直接下变频解调，实现双路正交解码，输出两路基带信号；基带处理模块对两路基带信号进行信号处理后，得到控制模块可处理的有效信号；控制模块同时接收和处理两路低频信号，将信号恢复为电子标签的原始信息。由于读写器与电子标签的通信是通过电磁耦合和信号反向散射来实现的，电子标签获得的能量有限，因此反向散射调制技术只能改变信号每帧内部数据为“0”或“1”，无法改变调制信号的帧长。本实用新型技术方案采用零中频直接下变频的原理进行信号解调，对载波信号和电子标签返回信号经过非相干的正交变换，同时将解调出的0°和90°两路基带信号同时送入控制模块的单片机中进行处理，在不增加器件的同时，有效防止了电子标签在周围环境变化和电子标签的运动过程中，所出现的标签角度变化而引起的因相位角改变而导致的数据丢失、信号减弱等问题，从而使得读写器的有效识别距离达十几米。

上述方案中发射模块包括射频本振电路、幅移键控调制电路、功率放大电路及射频接口；射频本振电路为读写器提供920～925MHz的载波信号；幅移键控调制部分主要部件为信号衰减器；衰减器对载波信号进行衰减，达到幅移键控调制的目的；功率放大用于对衰减后的载波信号进行功率放大；射频接口用于发射载波信号和接收电子标签返回的反射信号。

上述方案中接收模块包括混合器和两个混频器；混合器将载波信号和射频信号混合后，正交变换成0°和90°信号；两个混频器分别将0°和90°信号进行混频后，产生两路0°和90°的基带信号。混合器实现的是载波信号和射频信号的非相干解调。

上述方案中基带处理模块主要由滤波电路、放大电路、整形电路及电源组成；滤波电路对两路基带信号进行带通滤波；放大电路对基带信号进行放大；整形电路通过使用高速电压比较器及施密特触发器为控制单元提供最终数字信号。