[发明专利]一种可控可扩展的紧凑型天线轮询设备

说明书

技术领域

本发明一般涉及发射机的多天线复用技术和天线全覆盖技术，特别涉及可以驱动大量天线进行可控可扩展的轮询端口紧凑式放置的天线轮询设备。 

背景技术

天线全覆盖技术是一种能够使天线在指定范围内进行无空洞覆盖的技术。通常可以使用多个发射机驱动多个天线以空间互补的方式实现指定空间内的无空洞的天线全覆盖。在某些应用场合中，为了减少发射机数量而降低系统部署成本，人们往往使用天线轮询复用的技术。这种方式能够使用少量甚至一个发射机来驱动多个天线进行轮询，并且能实现同一位置或不同位置下的天线的全覆盖。例如在RFID仓库管理系统中，使用一个读写器以天线轮询的方式驱动大量读写器天线进行轮询工作完成对不同位置大量货物的周期性盘点，从而直接大幅度降低整个RFID管理系统的部署成本。而一般的读写器的天线负载能力都在一个到四个之间，并且随着天线个数的增加读写器碰撞问题和功率限制问题也趋于明显。 

为了解决这个问题，我国公开的专利申请(专利号为200810056342)提出了一种天线轮询切换设备。该设备通过时分多路(TDMA)方式来访问各个天线端口。这样不仅扩展了发射机端口，同时也有效避免了发射机碰撞和发射功率问题。其核心实现方法是通过555定时器产生周期性方波驱动三八译码器各个输出来控制机械开关的周期性导通与断开，从而实现了简单，低成本的八端口天线轮询。 

在某些需要大量轮询天线，快速切换的应用场合，例如在RFID系统中，一个读写器轮询一百个天线进行大范围周期性货物的盘点，上述设备便会产生以下主要的四个问题。一是大量天线轮询级联时的频率不能精确协调问题，因为每个级联的轮询设备的时钟的是各自独立的，通过人为调节可调电阻来使各级联设备达到频率的协调是不可靠的，这必定会存在频率的偏差，那么随着时间的推移偏差效果逐渐显现出来，从而导致了轮询逻辑的混乱，所以这种进行级联独立的设备进行大量天线轮询的方法是不可靠的。二是在超高频UHF频段下射频开关支路会对超高频UHF频段信号功率产生衰减，而上述发明是基于高频(HF)RFID系统的，并没有对开关的具体拓扑结构做设计。三是大量天线轮询时的轮询速率问题，因为上述发明所选取的是机械开关，其开关速率通常在0.3ms左右，这在大量天线高速轮询时是不适用的，并且在UHF频段，机械开关的寄生效应也非常明显。最后是对轮询设备的可控问题，分散独立的模块级联无法做到对整体天线轮询的同一管理和控制。 

发明内容

因此，本发明的目的在于克服上述发明中的四个问题，提出了一种工作在UHF频段下，大量轮询天线集中式管理并且可以根据需求对天线端口进行扩展的高速天线轮询设备。从而实现使用一个读写器便可以实现大范围大数量的不同位置的电子标签的周期性盘点。 

本发明的原理是在读写器和天线之间增加一轮询设备，通过设备中的控制芯片发送PWM信号来控制射频二极管的周期性导通与断开，使读写器一个射频端口与多个读写器天线在一个周期内分别连通，从而使各个天线分时工作。 

本发明所述的可控可扩展的紧凑型天线轮询设备，主要包括轮询控制主板和多个天线轮询单板两大部分。 

轮询控制主板包括中央控制模块、驱动模块、发射机端接口、发射机端阻抗匹配网络、控制开关阵列模块、主控板与天线轮询单板射频接口、主控板与天线轮询单板的控制信号接口、电源模块和RS232串口模块等； 

天线轮询单板包括天线端接口，天线端阻抗匹配网络，主控板与轮询单板射射频信号接口，主控板轮询单板基带控制信号接口和控制开关阵列模块；开关可使用继电器开关、微波射频PIN二极管开关、MEMS机电开关等；控制开关阵列模块可使用总线型拓扑结构和树形拓扑结构。