频率切换器、RFID系统以及集成该频率切换器的距离测量设备技术方案

本发明专利技术涉及频率切换器、ＲＦＩＤ系统以及集成该频率切换器的距离测量设备。调制器可以利用包括用作Ｉ信号和Ｑ信号的Ｓｉｎ信号和Ｃｏｓ信号的正交信号，调制载波。频率控制器可以控制该正交信号的频率，以切换该载波的发射频率。发射机可以利用该切换发射频率，发射该调制载波。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种在根据I相位和Q相位的基带信号转换载波并发 射诸如PSK (相位键移)调制的转换信号的无线电通信设备中，用于 切换发射频率的频率切换器、RFID系统以及集成这种频率切换器的距 离测量设备。
技术介绍
RFID系统在作为一种无线电通信设备的RFID阅读器/记录器之间 进行通信，而且广泛使用RFID标签。在UHF频带RFID系统中，需 要采用所谓跳频，即，根据规定的规则，以高速转换发射频率以进行 通信，从而防止波干扰。在传统的RFID阅读器/记录器中，为了实现跳频，将PLL(锁相 环)电路用作其内的发射机，以改变PLL电路的频率设定值，从而切 换发射频率(例如，请参考第2006/095463号PCT公开)。图13是示出采用PLL电路的传统RFID阅读器/记录器的发射电 路，而图14是示出通用PLL电路的电路图。在图13所示的发射电路50中，PLL电路51 (请参考图14)可以 利用VOC (压控振荡器)可变地设置发射频率，而PLL电路输出设定 频率的载波。在I-Q平面上，根据数字数据流，基带信号发生器52产 生I相位和Q相位基带信号(下面将I相位基带信号称为"I信号"， 而将Q相位基带信号称为"Q信号")。对于采用无电池(batteryless) RFID标签的RFID系统，根据RFID 标签和RFID阅读器/记录器的通信协议，改变基带信号发生器52产生 的I信号和Q信号。艮P，在要求从RFID标签发射响应信号(下面称为"标签响应信 号")时，根据诸如"001011"的R/W请求信号的数字数据流产生I 信号和Q信号。同时，在从RFID标签接收标签响应信号时，根据诸 如"111111"的数字数据流产生I信号和Q信号，以形成连续载波的 CW信号，这是因为仅将电功率送到该RFID标签。即，在收到标签响 应信号时，基带信号发生器52产生的所有I信号和Q信号均变成K全 是1)。将PLL电路51输出的载波输入正交混频器55。 D/A转换器53A 和53B将基带信号发生器52产生的I信号和Q信号转换为模拟信号， 该信号分别通过低通滤波器54A和54B,然后，该信号被输入到正交 混频器55。在正交混频器55中，根据I信号和Q信号调制载波，该调制信号 通过放大器56和带通滤波器57，然后，从发射天线58发射该信号。在具有上述结构的传统RFID阅读器/记录器50中，如果切换发射 信号的频率(发射频率)，则PLL电路51的VOC (请参考图14)改 变了发射频率的设定。因此，改变了PLL电路51输出的载波频率，且 因此将该发射频率转换为改变的频率。PLL电路51的优点是可以数字地设定该发射频率。然而，如图 14所示，该PLL电路51由包括VCO、分频器、相位比较器以及环路 滤波器的反馈电路构成。因此，根据采用PLL电路51的传统RFID阅 读器/记录器50，存在使发射频率稳定花费时间的问题(请参考图15B) 以及产生相位噪声的问题(请参考图15A),它们之间存在折衷关系。因此，难以同时实现对跳频以高速转换发射频率的目的和以少量相位 噪声进行通信的目的。艮口，在图14所示的PLL电路51中，在使环路滤波器的时间常数 大时，相位噪声变小。然而，由于环路时间变长，所以使发射稳定的 稳定时间变长了，因此，难以以高速转换发射频率。可替换地，在使 环路滤波器的时间常数变小时，环路时间变短。因此，可以以高速转 换发射，但是相位噪声变大，因此，难以更少的相位噪声进行通信。可以设想一种将相位噪声消除电路用作降低这种相位噪声的装置 的方法，但是这种方法的问题是，电路结构与所采用的消除电路同样 复杂。
技术实现思路
因此，本专利技术的优点方面是提供了一种频率切换器，尽管采用了 简单的结构，但是该频率切换器既可以实现高速切换，又可以以相位 噪声较小方式进行通信。本专利技术的还有一个优点方面是，提供一种RFID系统和集成这种 频率切换器的距离测量设备。根据本专利技术的一个方面，提供了一种频率切换器，包括调制器，可以利用包括用作I信号和Q信号的Sin信号和Cos信 号的正交信号，调制载波；频率控制器，可以控制该正交信号的频率，以切换该载波的发射 频率；以及发射机，可以利用该切换发射频率，发射该调制载波。该"I信号和Q信号"是通过在I-Q平面上利用I相位和Q相位 基带信号划分基带信号获得的信号。"正交信号"可以包括+ Sin(2兀fl't)和+ Cos(2兀fl't)的组合以及一 Sin(27ifl't)和+ Cos(2兀fH)的组合。在这种情况下，"fl"表示频率， 而"t"表示时间。频率切换器可以进一步包括I-Q信号表，用于存储多个数据集， 每个数据集分别包括被配置用于产生多个发射频率中相关发射频率的 I信号和Q信号的I信号数据和Q信号数据。该频率控制器可以切换该 数据集，以切换该发射频率。该频率切换器可以进一步包括第一表，用于存储用于产生该Sin 信号的数据；以及第二表，用于存储用于产生该Cos信号的数据。该 频率控制器可以产生用于采样该Sin信号和该Cos信号的采样频率，而且可以切换该采样频率，以切换该发射频率。 该频率控制器可以包括低频PLL电路。 该频率控制器可以包括分频器。根据本专利技术的一个方面，提供了一种RFID系统，包括 RFID标签；以及阅读器/记录器，包括调制器，可以利用包括用作I信号和Q信号的Sin信号和Cos信 号的正交信号，调制载波；频率控制器，可以控制该正交信号的频率，以切换该载波的发射频率；以及发射机，可以利用该切换发射频率，将该调制载波发射到所述 RFID标签。该频率控制器可以切换每个单个通信帧的发射频率，以与一个发射频率相关的CW信号以及发射阅读/记录请求信号。该频率控制器可以切换单个通信帧中的发射频率，以发射与切换发射频率相关的cw信号和阅读/记录请求信号。根据本专利技术的一个方面，还提供了一种RFID系统，包括RFID标签；以及阅读器/记录器，包括调制器，可以利用包括用作I信号和Q信号的Sin信号和Cos信 号的正交信号，调制载波；频率控制器，可以控制该正交信号的频率，以在第一频率与第二 频率之间切换该载波的发射频率；发射机，可以利用该切换发射频率，将该调制载波发射到该RFID标签；第一接收机，可以获取响应具有该第一频率的调制载波，从该 RFID标签发射的第一响应信号的第一相移量；第二接收机，可以获取响应具有该第二频率的调制载波，从该 RFID标签发射的第二响应信号的第二相移量；以及距离计算器，可以根据该第一频率、第二频率、第一相移量和第 二相移量，计算该阅读器/记录器与该RFID标签之间的距离。该频率控制器可以切换每个单个通信帧的发射频率，以发射与该 第一发射频率或者该第二发射频率相关的CW信号以及阅读/记录请求信号。该频率控制器可以切换单个通信帧中的发射频率，以发射与该第 一频率和该第二频率相关的CW信号和阅读/记录请求信号。利用上述结构，与利用PLL电路进行频率切换的情况相比，即使 在以高速切换该发射频率时，相位噪声也不升高。因此，可以提供既可以实现高速切换发射频率，又可以实现无相位噪声通信的频率切换 器和RFID系统。此外，可以简化该配置，因为不必设置相位噪声消除 电路。附图说明图1是示出根据本专利技术一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种频率切换器，包括：　　　　调制器，可操作用于利用包括Ｓｉｎ信号和Ｃｏｓ信号的正交信号来对载波进行调制，其中所述Ｓｉｎ信号和Ｃｏｓ信号用作Ｉ信号和Ｑ信号；　　　　频率控制器，可操作用于控制所述正交信号的频率，以切换所述载波的发射频率；以及　　　　发射机，可操作用于利用所切换的发射频率来发射所调制的载波。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：河合武宏，
申请(专利权)人：欧姆龙株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]