一種超高頻射頻識別讀寫器及方法技術

本發明專利技術提供一種超高頻射頻識別讀寫器及方法，包括：控制模塊；發射模塊；定向耦合模塊；射頻匹配模塊；天線模塊；矢量調制載波相消模塊；接收模塊；接口模塊；電源模塊。一方面通過匹配增加耦合模塊的隔離度減小發射模塊泄漏到接收鏈路中的載波信號功率；另一方面通過矢量調制載波相消技術降低泄漏到接收鏈路中的載波信號功率。本發明專利技術利用射頻匹配技術改變耦合器的阻抗特性，增加隔離度，減小從發射模塊泄漏到接收鏈路中的載波信號功率；利用矢量調制載波相消技術降低泄漏到接收鏈路中的載波信號功率；通過兩種技術的結合，將泄漏到接收鏈路中的載波功率消除或者降低到足夠小，保留標簽返回的信號，從而提升讀寫器的靈敏度，增加讀寫距離。

Ultra high frequency radio frequency identification read-write device and method

The invention provides a UHF RFID reader and method, which comprises a control module; transmitting module; directional coupling module; RF matching module; antenna module; vector modulation carrier cancellation module; receiving module; interface module; power module. On the one hand, through increased coupling module isolation module reduces the transmit leakage to the carrier signal receiving power link; on the other hand through the vector modulated carrier cancellation technique to reduce leakage to the carrier signal receiving power link. The present invention, the impedance characteristics of coupler using RF technology changes, increased isolation, reduced leakage from the carrier signal transmitting module to receive power link; reduce the leakage of the carrier signal receiving power link using vector modulated carrier cancellation technique; through the combination of the two technologies, will leak into the carrier power receiving link in elimination or reduced to small enough to retain the signal label return, so as to enhance the sensitivity of the reader, increase the reading distance.

【技術實現步驟摘要】
一種超高頻射頻識別讀寫器及方法
本專利技術涉及射頻
，特別是涉及一種超高頻射頻識別讀寫器及方法。
技術介紹
射頻識別(RadioFrequencyIdentification，RFID)是一種無線通信技術，是利用射頻信號空間耦合來實現識別目標并獲取目標數據的一種非接觸式自動識別技術。RFID技術最重要的優點是非接觸識別，并且具有能穿透雪、霧、冰、涂料、塵垢等條形碼無法使用的惡劣環境閱讀標簽，還能夠同時識別多個標簽，標簽本身具有體積小型化、形狀多樣化、抗污染能力強、可重復使用、數據的記憶容量大和可以加密等優點。隨著RFID技術的發展，其應用領域日趨廣泛，如食品安全溯源、圖書借還系統、門禁系統、倉儲管理、停車場管理系統、交通監控管理等等眾多領域。曾有專家指出，RFID技術有可能成為繼移動通訊技術和互聯網技術之后的又一項影響全球經濟與生活的新技術。RFID電子標簽根據獲取能量來源方式的不同分為：有源、無源、半有源半無源等三種電子標簽。有源電子標簽又稱主動標簽，標簽的工作電源完全由內部電池供給，同時電子標簽與閱讀器通訊所需的射頻能量也是由電池提供；標簽讀/寫距離較遠，外型尺寸較大、較厚、較重，成本高，應用領域受限，且電池不能長久使用，能量耗盡后需更換電池。半有源電子標簽又稱半主動式標簽，電池僅對標簽內維持數據的電路供電；標簽未進人工作狀態前，一直處于休眠狀態，相當于無源標簽；當標簽進入閱讀器的讀出區域時，受到閱讀器發出的射頻信號激勵，進人工作狀態；標簽的優缺點與有源標簽基本一樣。無源電子標簽又稱被動式標簽，沒有內裝電池，標簽從閱讀器發出的射頻能量中轉化一部分能量為其工作所需的電源；標簽具有外型小巧，輕，薄，安裝方便，成本很低并具有很長的使用壽命，適用各種使用場合，可做到免維護。另外超高頻RFID(國際標準ISO18000-6C規定了860-960MHz的工作頻段)相對于高頻13.56MHz及其低頻125KHz其工作波長較短，天線尺寸小巧靈活，應用靈活，因此超高頻的無源標簽和讀寫器成為近年來物聯網領域發展的重點方向。由于無源RFID標簽是靠讀寫器發射的射頻信號供電并發送出存儲在芯片中的信息，這就需要射頻發射鏈路一直處于工作狀態，耦合電路的隔離度以及天線駐波受實際器件的影響使得一部分載波信號功率泄漏到接收鏈路中，而標簽散射返回的信號頻率與載波信號頻率非常接近，載波泄漏過大會導致接收機飽和，影響接收鏈路的噪聲和靈敏度，進而影響讀寫器讀寫標簽的效果及距離。目前市場上采用分離元器件方案搭建出超高頻射頻識別讀寫器1，如圖1所示，包括控制模塊11、發射模塊12、耦合模塊13、天線模塊14、接收模塊15、接口模塊16以及電源模塊17；發射模塊12因耦合模塊13的隔離度不夠會泄漏一部載波功率到接收鏈路中，此外，天線模塊14受實際器件的影響不是標準的50歐姆也會反射一部分載波信號功率到接收鏈路中，接收模塊15受此兩方面的疊加影響會飽和進入非線性區，甚至損壞器件，影響接收鏈路的噪聲和靈敏度，主要應用在一些小功率近距離領域。因此研發出一款高性能的超高頻讀寫器，減小或者消除泄漏到接收鏈路中的載波信號功率，保證接受鏈路的正常工作已成為本領域技術人員亟待解決的問題之一。
技術實現思路
鑒于以上所述現有技術的缺點，本專利技術的目的在于提供一種超高頻射頻識別讀寫器及方法，用于解決現有技術中泄漏到接收鏈路中的載波信號功率過大影響接收鏈路的噪聲和靈敏度的問題。為實現上述目的及其他相關目的，本專利技術提供一種超高頻射頻識別讀寫器，所述超高頻射頻識別讀寫器至少包括：控制模塊、發射模塊、定向耦合模塊、射頻匹配模塊、天線模塊、矢量調制載波相消模塊、接收模塊、接口模塊及電源模塊；所述控制模塊用于對收發的信號進行處理，并產生控制所述矢量調制載波相消模塊的控制信號；所述發射模塊與所述控制模塊連接，用于產生并發送寫入標簽的射頻調制信號；所述定向耦合模塊與所述發射模塊、所述射頻匹配模塊及所述矢量調制載波相消模塊連接，用于將寫入標簽的射頻調制信號傳導至所述射頻匹配模塊，或將標簽返回的信號耦合至所述矢量調制載波相消模塊；所述射頻匹配模塊與所述定向耦合模塊連接，用于調整所述定向耦合模塊的隔離度；所述天線模塊與所述射頻匹配模塊連接，用于將寫入標簽的射頻調制信號以自由空間中的電磁波的形式傳導至標簽并接收從標簽返回的信號；所述矢量調制載波相消模塊與所述定向耦合模塊、所述控制模塊及所述接收模塊連接，用于降低泄漏到接收鏈路中的載波信號功率，并將標簽返回的信號傳遞到所述接收模塊；所述接收模塊連接于所述矢量調制載波相消模塊與所述控制模塊之間，接收所述矢量調制載波相消模塊的輸出信號，混頻至中頻，放大處理后傳輸到所述控制模塊；所述接口模塊用于數據的傳輸；所述電源模塊用于向所述超高頻射頻識別讀寫器供電。優選地，所述射頻匹配模塊包括一組L型匹配網絡。優選地，所述矢量調制載波相消模塊與所述控制模塊的I2C接口連接，以此獲取所述控制信號。優選地，所述矢量調制載波相消模塊包括：第一檢測器、射頻矢量調制器以及合路器；所述第一檢測器與所述定向耦合模塊連接，用于檢測泄漏到接收鏈路中的載波信號功率值，并將檢測結果發送到所述控制模塊，以此產生所述控制信號；所述射頻矢量調制器與所述控制模塊及所述定向耦合模塊連接，根據所述控制信號產生與泄漏到接收鏈路中的載波信號幅度相等、相位相反的射頻信號；所述合路器與所述射頻矢量調制器及所述定向耦合模塊連接，將所述射頻信號與泄漏到接收鏈路中的載波信號合路，以降低接收鏈路中的載波信號功率，并保留標簽返回的信號。更優選地，所述射頻矢量調制器包括四通道數模轉換電路以及矢量調制電路；所述四通道數模轉換電路接收所述控制信號，并轉換為兩組模擬差分信號；所述矢量調制電路與所述四通道數模轉換電路及所述定向耦合模塊連接，根據所述四通道數模轉換電路輸出的兩組差分信號同時控制輸出信號的幅度和相位，產生所述射頻信號。更優選地，所述矢量調制載波相消模塊還包括與所述合路器連接的低噪聲放大器，用于放大標簽返回的信號。更優選地，所述矢量調制載波相消模塊還包括第二檢測器，與所述低噪聲放大器連接，用于檢測所述低噪聲放大器輸出的射頻信號功率，并將檢測結果輸出到所述控制模塊，以調整所述控制信號。優選地，所述發射模塊包括：與所述控制模塊連接的壓控振蕩器及與所述壓控振蕩器連接的功率放大器。更優選地，所述接收模塊包括：與所述矢量調制載波相消模塊及所述壓控振蕩器連接的混頻器、與所述混頻器連接的中頻濾波器、以及與所述中頻濾波器連接的中頻放大器。為實現上述目的及其他相關目的，本專利技術提供一種超高頻射頻識別讀寫方法，所述超高頻射頻識別讀寫方法至少包括：發送狀態：產生寫入標簽的射頻調制信號，并將寫入標簽的射頻調制信號以自由空間中的電磁波的形式傳導至標簽；接收狀態：天線模塊接收從標簽返回的信號，一方面通過調整耦合模塊的阻抗特性，提高隔離度，減少發射模塊泄漏到接收鏈路中的載波信號功率，另一方面通過矢量調制載波相消技術降低泄漏到接收鏈路中的載波信號功率，將標簽返回的信號保留。優選地，以耦合模塊的插入損耗及隔離度作為調整的依據。優選地，降低泄漏到接收鏈路中的載波信號功率的具體方法包括：檢測泄漏到接收鏈路中的載波信號功率值本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種超高頻射頻識別讀寫器，其特征在于，所述超高頻射頻識別讀寫器至少包括：控制模塊、發射模塊、定向耦合模塊、射頻匹配模塊、天線模塊、矢量調制載波相消模塊、接收模塊、接口模塊及電源模塊；所述控制模塊用于對收發的信號進行處理，并產生控制所述矢量調制載波相消模塊的控制信號；所述發射模塊與所述控制模塊連接，用于產生并發送寫入標簽的射頻調制信號；所述定向耦合模塊與所述發射模塊、所述射頻匹配模塊及所述矢量調制載波相消模塊連接，用于將寫入標簽的射頻調制信號傳導至所述射頻匹配模塊，或將標簽返回的信號耦合至所述矢量調制載波相消模塊；所述射頻匹配模塊與所述定向耦合模塊連接，用于調整所述定向耦合模塊的隔離度；所述天線模塊與所述射頻匹配模塊連接，用于將寫入標簽的射頻調制信號以自由空間中的電磁波的形式傳導至標簽并接收從標簽返回的信號；所述矢量調制載波相消模塊與所述定向耦合模塊、所述控制模塊及所述接收模塊連接，用于降低泄漏到接收鏈路中的載波信號功率，并將標簽返回的信號傳遞到所述接收模塊；所述接收模塊連接于所述矢量調制載波相消模塊與所述控制模塊之間，接收所述矢量調制載波相消模塊的輸出信號，混頻至中頻，放大處理后傳輸到所述控制模塊；所述接口模塊用于數據的傳輸；所述電源模塊用于向所述超高頻射頻識別讀寫器供電。...

【技術特征摘要】
1.一種超高頻射頻識別讀寫器，其特征在于，所述超高頻射頻識別讀寫器至少包括：控制模塊、發射模塊、定向耦合模塊、射頻匹配模塊、天線模塊、矢量調制載波相消模塊、接收模塊、接口模塊及電源模塊；所述控制模塊用于對收發的信號進行處理，并產生控制所述矢量調制載波相消模塊的控制信號；所述發射模塊與所述控制模塊連接，用于產生并發送寫入標簽的射頻調制信號；所述定向耦合模塊與所述發射模塊、所述射頻匹配模塊及所述矢量調制載波相消模塊連接，用于將寫入標簽的射頻調制信號傳導至所述射頻匹配模塊，或將標簽返回的信號耦合至所述矢量調制載波相消模塊；所述射頻匹配模塊與所述定向耦合模塊連接，用于調整所述定向耦合模塊的隔離度；所述天線模塊與所述射頻匹配模塊連接，用于將寫入標簽的射頻調制信號以自由空間中的電磁波的形式傳導至標簽并接收從標簽返回的信號；所述矢量調制載波相消模塊與所述定向耦合模塊、所述控制模塊及所述接收模塊連接，用于降低泄漏到接收鏈路中的載波信號功率，并將標簽返回的信號傳遞到所述接收模塊；所述接收模塊連接于所述矢量調制載波相消模塊與所述控制模塊之間，接收所述矢量調制載波相消模塊的輸出信號，混頻至中頻，放大處理后傳輸到所述控制模塊；所述接口模塊用于數據的傳輸；所述電源模塊用于向所述超高頻射頻識別讀寫器供電。2.根據權利要求1所述的超高頻射頻識別讀寫器，其特征在于：所述射頻匹配模塊包括一組L型匹配網絡。3.根據權利要求1所述的超高頻射頻識別讀寫器，其特征在于：所述矢量調制載波相消模塊與所述控制模塊的I2C接口連接，以此獲取所述控制信號。4.根據權利要求1所述的超高頻射頻識別讀寫器，其特征在于：所述矢量調制載波相消模塊包括：第一檢測器、射頻矢量調制器以及合路器；所述第一檢測器與所述定向耦合模塊連接，用于檢測泄漏到接收鏈路中的載波信號功率值，并將檢測結果發送到所述控制模塊，以此產生所述控制信號；所述射頻矢量調制器與所述控制模塊及所述定向耦合模塊連接，根據所述控制信號產生與泄漏到接收鏈路中的載波信號幅度相等、相位相反的射頻信號；所述合路器與所述射頻矢量調制器及所述定向耦合模塊連接，將所述射頻信號與泄漏到接收鏈路中的載波信號合路，以降低接收鏈路中的載波信號功率，并保留標簽返回的信號。5.根據權利要求4所述的超高頻射頻識別讀寫器，其特征在于：所述射頻矢量調制器包括四通道數模轉換電路以及矢量調制電路；所述四通道數模轉換電路接收所述控制信號，并轉換為兩組模擬差分信號；所述矢量調制電路與所述四通道數模轉換電路及所述定向耦合模塊連接，根據所述四通道數模轉換電路輸出的兩組差分信號同時控制輸出信號的幅度和相位，產生所述射頻信號。6.根據權利要求4所述的超高頻射頻識別讀寫器，其特征在于：所述矢量調制載波相消模塊還包括與所述合...

【專利技術屬性】
技術研發人員：史佳，張釗鋒，高格，趙偉，季金巧，
申請(專利權)人：中國科學院上海高等研究院，
類型：發明
國別省市：上海,31