CN201993781U - 超高频射频识别读写器模块 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种超高频射频识别读写器模块。具体包括电源单元、控制单元和射频单元，电源单元为控制单元和射频单元提供工作电压，控制单元控制射频单元的工作，并对射频单元返回的数据进行处理，射频单元完成数据的编码、解码、调制和解调，并对产生的射频信号进行放大，射频单元包括发射电路、接收电路，电源单元由第一级的开关电源芯片和由控制单元控制的第二级的线性电源芯片组成。通过开关电源芯片TPS61086的高效率提高了电源利用率，再通过由控制单元控制的第二级的线性电源芯片使得线性电源芯片间歇性工作，进而可以降低整个读写器模块的功耗；通过采用专用的射频收发芯片AS3992提高灵敏度并且能兼容多种协议。
Description
技术领域
本实用新型属于射频识别技术领域，尤其涉及一种超高频射频识别读写器模块。
背景技术
射频识别(RFID，Radio Frequency Identification)是一种通信技术，可通过无线电信号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触，其基本的工作原理是利用读写器发射特定频率的无线电波能量，实现对进入读写范围的标签的自动识别。通过把标签贴在物品上，可以实现对物品的全程跟踪和管理。射频识别系统一般由读写器模块、天线和标签三部分构成。读写器模块产生射频能量，通过天线向电子标签发射射频能量，电子标签(无源)接收到射频能量之后被激活，电子标签取得射频能量和指令之后反射信号，读写器模块通过天线接收电子标签反射回来的信号，对标签反射回来的信号进行滤波、放大、混频、解调、解码和译码处理，使射频信号转换成外部终端能够处理的数字信号，实现对标签内存储的固定数据和数据区的数据进行读的操作，另外，还可以对标签进行写、锁和杀死操作。目前，读写器模块普遍存在的问题是功耗大、读写距离近、读写灵敏度差和不能兼容多种协议。
实用新型内容
本实用新型的目的是为了解决上述现有读写器模块存在的问题，提出了一种超高频射频识别设备的读写器模块。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种超高频射频识别设备的读写器模块，包括电源单元、控制单元和射频单元，电源单元为控制单元和射频单元提供工作电压，控制单元控制射频单元的工作，并对射频单元返回的数据进行处理，射频单元完成数据的编码、解码、调制和解调，并对产生的射频信号进行放大，射频单元包括发射电路和接收电路，其特征在于，电源单元由第一级的开关电源芯片和由控制单元控制的第二级的线性电源芯片组成，所述的开关电源芯片为TPS61086。
所述的发射电路由射频收发芯片、平衡转不平衡电路、功率放大器电路和耦合器组成，射频收发芯片产生的射频信号经过外部匹配电路匹配到50欧姆，再经平衡转不平衡电路转换为单端信号，经功率放大器电路和耦合器发射出去。
所述的接收电路由耦合器、衰减电路、不平衡转平衡电路、匹配电路和射频收发芯片组成，接收到的信号经滤波器滤波，从耦合器的耦合端输出，经过不平衡转平衡电路转换为平衡信号后，再经过匹配电路输入到射频收发芯片。
上述射频收发芯片为AS3992。
本实用新型的有益效果：本实用新型的读写器模块中的电源单元一方面通过开关电源芯片TPS61086的高效率提高了电源利用率，再通过由控制单元控制的第二级的线性电源芯片，可以使得线性电源芯片间歇性工作，进而可以降低整个读写器模块的功耗。通过发射电路中的功率放大器电路，实现高功率和高线性度，进而可以提高读写距离，采用专用的射频收发芯片AS3992提高灵敏度并且能兼容多种协议。
附图说明
图1是本实用新型超高频射频识别读写器模块的原理框图。
图2是本实用新型实施例的开关稳压电源电路原理图。
图3是本实用新型实施例的给功率放大器电路供电的电源电路原理图。
图4是本实用新型实施例的射频收发芯片电路原理图。
图5是本实用新型实施例的射频功率放大电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的说明。
本实用新型的超高频射频识别读写器模块的原理框图如图1所示，包括电源单元、控制单元和射频单元，电源单元为控制单元和射频单元提供工作电压，控制单元控制射频单元的工作，并对射频单元返回的数据进行处理，射频单元完成数据的编码、解码、调制和解调，并对产生的射频信号进行放大，射频单元包括发射电路、接收电路，电源单元由第一级的开关电源芯片和由控制单元控制的第二级的线性电源芯片组成。
这里的发射电路由射频收发芯片、平衡转不平衡电路、功率放大器电路和耦合器组成，射频收发芯片产生的射频信号经过外部匹配电路匹配到50欧姆，再经平衡转不平衡电路转换为单端信号，经功率放大器电路和耦合器发射出去。
这里的接收电路由耦合器、衰减电路、不平衡转平衡电路、匹配电路和射频收发芯片组成。接收到的信号经滤波器滤波，从耦合器的耦合端输出，经过不平衡转平衡电路转换为平衡信号后，再经过匹配电路输入到射频收发芯片。
这里的控制单元属于本领域普通技术人员公知的常识，在此不再进行详细描述。为了叙述方便，在下面的叙述中部分以PIC24来表示控制单元。
下面对上述电路单元具体展开说明如下：
电源单元的功能是为超高频RFID读写器模块的各个单元提供电源。如图2和3所示，电源单元为射频单元、控制单元供电，为射频收发芯片AS3992提供5.2V电源，为功率放大器电路提供5V电源。具体的实施方式如下：如图2所示，外部输入的电压(3-5V)经电容C1和C2滤波后输入到第一级的开关电源芯片U1，即TPS61086的8脚，使能端脚3连接到8脚，作为芯片的使能信号，9脚连接到8脚使芯片工作在重负载的状态下，4脚和5脚连接到地，6脚和7脚通过电感L1连接到8脚，2脚连接到电阻R1、R2，提供输出所需的基准电压，1脚通过电阻R2和电容C3连接到地，给芯片提供工作频率，10脚经过电容C11连接到地。6、7脚经过二极管D520和滤波电容C4后，输出5.5V的电压。
如图3所示，第一级开关电源芯片产生的5.5V电压分成2路，一路经C8滤波后输入到第二级的线性电源芯片U3，即MIC3775BMM的2脚，U3的2脚连接到1脚，作为芯片的使能信号，5、6、7、8连接到地，3脚连接到R6，R7，提供输出电压所需的基准电压，4脚连接到电阻R7，经电容C9滤波后，输出5.2V电压；另一路经电容C110滤波后输入到第二级的线性电源芯片U88，即MIC39102BM的2脚，U88的1脚为芯片的使能输入信号引脚，通过电阻R2011连接到控制单元。U88的4脚为基准电压输出引脚，连接到电阻R2090和R2100，3脚连接到电阻R2090后，经电容C111滤波后输出5V电压，给功率放大器电路供电。
这里电源单元一方面通过开关电源芯片的高效率提高了电源利用率，再通过由控制单元控制的第二级的线性电源芯片，可以使得线性电源芯片间歇性工作，进而可以降低整个读写器模块的功耗。
射频单元的功能是：由射频收发芯片产生射频载波，经功率放大器电路放大，通过天线发射射频载波，通过载波的射频能量激活电子标签，并将调制于载波的数据信息传递给电子标签，同时接收标签返回的数据信息，通过天线传输至接收电路。对于符合ISO 18000-6A/B/C协议的电子标签，射频收发芯片不仅完成对数据的调制/解调、整形，还会启动其芯片内部的底层协议处理器，完成对标签数据的编解，包括读标签、写标签、锁标签和杀死标签。
射频单元分为发射电路和接收电路。
发射电路具体如下：如图4和5所示，射频收发芯片U4即AS3992的脚32，33输出差分信号经匹配电路C36、C37、C38匹配后输入到平衡-不平衡转换器，即U5的3，4脚。射频收发芯片U4的脚19输出的电压经C35、L6、L7滤波和扼流后输入到U4的32和33脚，给内部发射电路供电。U5的脚1经C39匹配后输入到外部功放，如图5所示，U5的脚1输出的信号经输入隔直电容C71连接到U8，即SPA2118的脚3，线性电源芯片U88输出的5V电压经C72滤波后输入到U8的脚1，U88输出的5V经L11后分成2路，一路输入到U8的脚2，另一路经电阻R24输入到U8的脚3。U88输出的5V电压经电容C73、C74滤波后经电阻R26限流和电容C78滤波后输入到U8的脚4。U88输出的5V电压经电容C75和C76滤波后经电感L12扼流和电阻R25分流后连接到U8的输出端，即脚5、6、7、8。U8的输出端，即脚5、6、7、8经输出匹配电路L121、C77和C79后输出到双定向耦合器，即U9的脚1，经U9的脚2输出向外辐射。
接收电路具体为：标签反射的电磁波经天线接收后输入到双定向耦合器，即U9的脚2，经耦合后从耦合端，即脚3输入到接收衰减电路R30、R31、R32。衰减后的接收信号输入到平衡-不平衡转换器，即U11的1脚，平衡端输出端口3和4分别经耦合电容C80、C81输入到U4的脚7和脚9。
另如图4所示，射频收发芯片U4，即AS3992的62脚输出电流脉冲，经电容C62、C63、C64、C65、C66、电阻R19、R211整形后输入到U4的60脚，作为VCO的输入参考电压。
这里，通过发射电路中的功率放大器电路，实现高功率和高线性度，进而可以提高读写距离，采用专用的射频收发芯片AS3992提高灵敏度并可实现多协议的读写。
本实用新型超高频RFID读写器模块的工作流程：连接好电路，接通电源，打开超高频RFID读写器模块，各部分电路开始正常工作，超高频RFID读写器模块根据外部终端发送的指令进行相应的操作。在外部终端的控制下，读写符合ISO 18000-6A/B/C的电子标签，控制单元启动射频单元的接收/发射电路，同时打开功率放大器U8的供电电路，整个电路进入工作状态，编解码的数据在控制单元PIC24和射频芯片AS3992之间交互处理。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本实用新型的原理，应被理解为实用新型的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。凡是根据上述描述做出各种可能的等同替换或改变，均被认为属于本实用新型的权利要求的保护范围。
Claims (4)
1.一种超高频射频识别读写器模块，包括电源单元、控制单元和射频单元，电源单元为控制单元和射频单元提供工作电压，控制单元控制射频单元的工作，并对射频单元返回的数据进行处理，射频单元完成数据的编码、解码、调制和解调，并对产生的射频信号进行放大，射频单元包括发射电路和接收电路，其特征在于，电源单元由第一级的开关电源芯片和由控制单元控制的第二级的线性电源芯片组成，所述的开关电源芯片为TPS61086。
2.根据权利要求1所述的超高频射频识别读写器模块，其特征在于，所述的发射电路由射频收发芯片、平衡转不平衡电路、功率放大器电路、耦合器和滤波器组成，射频收发芯片产生的射频信号经过外部匹配电路匹配到50欧姆，再经平衡转不平衡电路转换为单端信号，经功率放大器电路、耦合器和滤波器发射出去。
3.根据权利要求1所述的超高频射频识别读写器模块，其特征在于，所述的接收电路由耦合器、衰减电路、不平衡转平衡电路、匹配电路和射频收发芯片组成，接收到的信号经滤波器滤波，从耦合器的耦合端输出，经过不平衡转平衡电路转换为平衡信号后，再经过匹配电路输入到射频收发芯片。
4.根据权利要求2或3所述的超高频射频识别读写器模块，其特征在于，所述的射频收发芯片为AS3992。
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