一种超高频射频识别读写器及方法技术

本发明专利技术提供一种超高频射频识别读写器及方法，包括：控制模块；发射模块；定向耦合模块；射频匹配模块；天线模块；矢量调制载波相消模块；接收模块；接口模块；电源模块。一方面通过匹配增加耦合模块的隔离度减小发射模块泄漏到接收链路中的载波信号功率；另一方面通过矢量调制载波相消技术降低泄漏到接收链路中的载波信号功率。本发明专利技术利用射频匹配技术改变耦合器的阻抗特性，增加隔离度，减小从发射模块泄漏到接收链路中的载波信号功率；利用矢量调制载波相消技术降低泄漏到接收链路中的载波信号功率；通过两种技术的结合，将泄漏到接收链路中的载波功率消除或者降低到足够小，保留标签返回的信号，从而提升读写器的灵敏度，增加读写距离。

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.

【技术实现步骤摘要】
一种超高频射频识别读写器及方法
本专利技术涉及射频
，特别是涉及一种超高频射频识别读写器及方法。
技术介绍
射频识别(RadioFrequencyIdentification，RFID)是一种无线通信技术，是利用射频信号空间耦合来实现识别目标并获取目标数据的一种非接触式自动识别技术。RFID技术最重要的优点是非接触识别，并且具有能穿透雪、雾、冰、涂料、尘垢等条形码无法使用的恶劣环境阅读标签，还能够同时识别多个标签，标签本身具有体积小型化、形状多样化、抗污染能力强、可重复使用、数据的记忆容量大和可以加密等优点。随着RFID技术的发展，其应用领域日趋广泛，如食品安全溯源、图书借还系统、门禁系统、仓储管理、停车场管理系统、交通监控管理等等众多领域。曾有专家指出，RFID技术有可能成为继移动通讯技术和互联网技术之后的又一项影响全球经济与生活的新技术。RFID电子标签根据获取能量来源方式的不同分为：有源、无源、半有源半无源等三种电子标签。有源电子标签又称主动标签，标签的工作电源完全由内部电池供给，同时电子标签与阅读器通讯所需的射频能量也是由电池提供；标签读/写距离较远，外型尺寸较大、较厚、较重，成本高，应用领域受限，且电池不能长久使用，能量耗尽后需更换电池。半有源电子标签又称半主动式标签，电池仅对标签内维持数据的电路供电；标签未进人工作状态前，一直处于休眠状态，相当于无源标签；当标签进入阅读器的读出区域时，受到阅读器发出的射频信号激励，进人工作状态；标签的优缺点与有源标签基本一样。无源电子标签又称被动式标签，没有内装电池，标签从阅读器发出的射频能量中转化一部分能量为其工作所需的电源；标签具有外型小巧，轻，薄，安装方便，成本很低并具有很长的使用寿命，适用各种使用场合，可做到免维护。另外超高频RFID(国际标准ISO18000-6C规定了860-960MHz的工作频段)相对于高频13.56MHz及其低频125KHz其工作波长较短，天线尺寸小巧灵活，应用灵活，因此超高频的无源标签和读写器成为近年来物联网领域发展的重点方向。由于无源RFID标签是靠读写器发射的射频信号供电并发送出存储在芯片中的信息，这就需要射频发射链路一直处于工作状态，耦合电路的隔离度以及天线驻波受实际器件的影响使得一部分载波信号功率泄漏到接收链路中，而标签散射返回的信号频率与载波信号频率非常接近，载波泄漏过大会导致接收机饱和，影响接收链路的噪声和灵敏度，进而影响读写器读写标签的效果及距离。目前市场上采用分离元器件方案搭建出超高频射频识别读写器1，如图1所示，包括控制模块11、发射模块12、耦合模块13、天线模块14、接收模块15、接口模块16以及电源模块17；发射模块12因耦合模块13的隔离度不够会泄漏一部载波功率到接收链路中，此外，天线模块14受实际器件的影响不是标准的50欧姆也会反射一部分载波信号功率到接收链路中，接收模块15受此两方面的叠加影响会饱和进入非线性区，甚至损坏器件，影响接收链路的噪声和灵敏度，主要应用在一些小功率近距离领域。因此研发出一款高性能的超高频读写器，减小或者消除泄漏到接收链路中的载波信号功率，保证接受链路的正常工作已成为本领域技术人员亟待解决的问题之一。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种超高频射频识别读写器及方法，用于解决现有技术中泄漏到接收链路中的载波信号功率过大影响接收链路的噪声和灵敏度的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种超高频射频识别读写器，所述超高频射频识别读写器至少包括：控制模块、发射模块、定向耦合模块、射频匹配模块、天线模块、矢量调制载波相消模块、接收模块、接口模块及电源模块；所述控制模块用于对收发的信号进行处理，并产生控制所述矢量调制载波相消模块的控制信号；所述发射模块与所述控制模块连接，用于产生并发送写入标签的射频调制信号；所述定向耦合模块与所述发射模块、所述射频匹配模块及所述矢量调制载波相消模块连接，用于将写入标签的射频调制信号传导至所述射频匹配模块，或将标签返回的信号耦合至所述矢量调制载波相消模块；所述射频匹配模块与所述定向耦合模块连接，用于调整所述定向耦合模块的隔离度；所述天线模块与所述射频匹配模块连接，用于将写入标签的射频调制信号以自由空间中的电磁波的形式传导至标签并接收从标签返回的信号；所述矢量调制载波相消模块与所述定向耦合模块、所述控制模块及所述接收模块连接，用于降低泄漏到接收链路中的载波信号功率，并将标签返回的信号传递到所述接收模块；所述接收模块连接于所述矢量调制载波相消模块与所述控制模块之间，接收所述矢量调制载波相消模块的输出信号，混频至中频，放大处理后传输到所述控制模块；所述接口模块用于数据的传输；所述电源模块用于向所述超高频射频识别读写器供电。优选地，所述射频匹配模块包括一组L型匹配网络。优选地，所述矢量调制载波相消模块与所述控制模块的I2C接口连接，以此获取所述控制信号。优选地，所述矢量调制载波相消模块包括：第一检测器、射频矢量调制器以及合路器；所述第一检测器与所述定向耦合模块连接，用于检测泄漏到接收链路中的载波信号功率值，并将检测结果发送到所述控制模块，以此产生所述控制信号；所述射频矢量调制器与所述控制模块及所述定向耦合模块连接，根据所述控制信号产生与泄漏到接收链路中的载波信号幅度相等、相位相反的射频信号；所述合路器与所述射频矢量调制器及所述定向耦合模块连接，将所述射频信号与泄漏到接收链路中的载波信号合路，以降低接收链路中的载波信号功率，并保留标签返回的信号。更优选地，所述射频矢量调制器包括四通道数模转换电路以及矢量调制电路；所述四通道数模转换电路接收所述控制信号，并转换为两组模拟差分信号；所述矢量调制电路与所述四通道数模转换电路及所述定向耦合模块连接，根据所述四通道数模转换电路输出的两组差分信号同时控制输出信号的幅度和相位，产生所述射频信号。更优选地，所述矢量调制载波相消模块还包括与所述合路器连接的低噪声放大器，用于放大标签返回的信号。更优选地，所述矢量调制载波相消模块还包括第二检测器，与所述低噪声放大器连接，用于检测所述低噪声放大器输出的射频信号功率，并将检测结果输出到所述控制模块，以调整所述控制信号。优选地，所述发射模块包括：与所述控制模块连接的压控振荡器及与所述压控振荡器连接的功率放大器。更优选地，所述接收模块包括：与所述矢量调制载波相消模块及所述压控振荡器连接的混频器、与所述混频器连接的中频滤波器、以及与所述中频滤波器连接的中频放大器。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种超高频射频识别读写方法，所述超高频射频识别读写方法至少包括：发送状态：产生写入标签的射频调制信号，并将写入标签的射频调制信号以自由空间中的电磁波的形式传导至标签；接收状态：天线模块接收从标签返回的信号，一方面通过调整耦合模块的阻抗特性，提高隔离度，减少发射模块泄漏到接收链路中的载波信号功率，另一方面通过矢量调制载波相消技术降低泄漏到接收链路中的载波信号功率，将标签返回的信号保留。优选地，以耦合模块的插入损耗及隔离度作为调整的依据。优选地，降低泄漏到接收链路中的载波信号功率的具体方法包括：检测泄漏到接收链路中的载波信号功率值本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超高频射频识别读写器，其特征在于，所述超高频射频识别读写器至少包括：控制模块、发射模块、定向耦合模块、射频匹配模块、天线模块、矢量调制载波相消模块、接收模块、接口模块及电源模块；所述控制模块用于对收发的信号进行处理，并产生控制所述矢量调制载波相消模块的控制信号；所述发射模块与所述控制模块连接，用于产生并发送写入标签的射频调制信号；所述定向耦合模块与所述发射模块、所述射频匹配模块及所述矢量调制载波相消模块连接，用于将写入标签的射频调制信号传导至所述射频匹配模块，或将标签返回的信号耦合至所述矢量调制载波相消模块；所述射频匹配模块与所述定向耦合模块连接，用于调整所述定向耦合模块的隔离度；所述天线模块与所述射频匹配模块连接，用于将写入标签的射频调制信号以自由空间中的电磁波的形式传导至标签并接收从标签返回的信号；所述矢量调制载波相消模块与所述定向耦合模块、所述控制模块及所述接收模块连接，用于降低泄漏到接收链路中的载波信号功率，并将标签返回的信号传递到所述接收模块；所述接收模块连接于所述矢量调制载波相消模块与所述控制模块之间，接收所述矢量调制载波相消模块的输出信号，混频至中频，放大处理后传输到所述控制模块；所述接口模块用于数据的传输；所述电源模块用于向所述超高频射频识别读写器供电。...

【技术特征摘要】
1.一种超高频射频识别读写器，其特征在于，所述超高频射频识别读写器至少包括：控制模块、发射模块、定向耦合模块、射频匹配模块、天线模块、矢量调制载波相消模块、接收模块、接口模块及电源模块；所述控制模块用于对收发的信号进行处理，并产生控制所述矢量调制载波相消模块的控制信号；所述发射模块与所述控制模块连接，用于产生并发送写入标签的射频调制信号；所述定向耦合模块与所述发射模块、所述射频匹配模块及所述矢量调制载波相消模块连接，用于将写入标签的射频调制信号传导至所述射频匹配模块，或将标签返回的信号耦合至所述矢量调制载波相消模块；所述射频匹配模块与所述定向耦合模块连接，用于调整所述定向耦合模块的隔离度；所述天线模块与所述射频匹配模块连接，用于将写入标签的射频调制信号以自由空间中的电磁波的形式传导至标签并接收从标签返回的信号；所述矢量调制载波相消模块与所述定向耦合模块、所述控制模块及所述接收模块连接，用于降低泄漏到接收链路中的载波信号功率，并将标签返回的信号传递到所述接收模块；所述接收模块连接于所述矢量调制载波相消模块与所述控制模块之间，接收所述矢量调制载波相消模块的输出信号，混频至中频，放大处理后传输到所述控制模块；所述接口模块用于数据的传输；所述电源模块用于向所述超高频射频识别读写器供电。2.根据权利要求1所述的超高频射频识别读写器，其特征在于：所述射频匹配模块包括一组L型匹配网络。3.根据权利要求1所述的超高频射频识别读写器，其特征在于：所述矢量调制载波相消模块与所述控制模块的I2C接口连接，以此获取所述控制信号。4.根据权利要求1所述的超高频射频识别读写器，其特征在于：所述矢量调制载波相消模块包括：第一检测器、射频矢量调制器以及合路器；所述第一检测器与所述定向耦合模块连接，用于检测泄漏到接收链路中的载波信号功率值，并将检测结果发送到所述控制模块，以此产生所述控制信号；所述射频矢量调制器与所述控制模块及所述定向耦合模块连接，根据所述控制信号产生与泄漏到接收链路中的载波信号幅度相等、相位相反的射频信号；所述合路器与所述射频矢量调制器及所述定向耦合模块连接，将所述射频信号与泄漏到接收链路中的载波信号合路，以降低接收链路中的载波信号功率，并保留标签返回的信号。5.根据权利要求4所述的超高频射频识别读写器，其特征在于：所述射频矢量调制器包括四通道数模转换电路以及矢量调制电路；所述四通道数模转换电路接收所述控制信号，并转换为两组模拟差分信号；所述矢量调制电路与所述四通道数模转换电路及所述定向耦合模块连接，根据所述四通道数模转换电路输出的两组差分信号同时控制输出信号的幅度和相位，产生所述射频信号。6.根据权利要求4所述的超高频射频识别读写器，其特征在于：所述矢量调制载波相消模块还包括与所述合...

【专利技术属性】
技术研发人员：史佳，张钊锋，高格，赵伟，季金巧，
申请(专利权)人：中国科学院上海高等研究院，
类型：发明
国别省市：上海,31