一种基于单芯片设计的阅读器制造技术

目前大多数阅读器多为分立元件搭建而成，所用PCB面积较大且耗用分立元件较多，使得成本增加。本实用新型专利技术提出一种基于单芯片设计的阅读器，包括主控模块、电源模块、射频模块和天线模块，主控模块用于与射频模块通信及实现控制功能，射频模块用于阅读器射频信号处理，射频模块包含单芯片，前向放大电路、泄露对消电路、天线选择电路，射频模块前向链路中包括的器件及电路为依次相连的第一π衰电路单元、第一温度补偿电路单元、采用ADL5602芯片的放大电路单元、第二π衰电路单元、第二温度补偿电路单元、采用MW7IC5NT1放大电路单元、10dB耦合器、滤波器、采用SKY13416的射频开关和四个天线。

A Reader Based on Single Chip Design

At present, most of the readers are constructed with discrete components. The PCB used is larger and consumes more discrete components, which increases the cost. The utility model proposes a reader based on a single chip design, which includes a main control module, a power supply module, a radio frequency module and an antenna module. The main control module is used for communicating with the radio frequency module and realizing control functions. The radio frequency module is used for radio frequency signal processing of the reader. The radio frequency module includes a single chip, a forward amplification circuit, a leak cancellation circuit, an antenna selection circuit and a front of the radio frequency module. The components and circuits included in the link are the first pi-fading circuit unit, the first temperature compensation circuit unit, the amplifying circuit unit using ADL5602 chip, the second pi-fading circuit unit, the second temperature compensation circuit unit, the MW7IC5NT1 amplifying circuit unit, the 10dB coupler, the filter, the RF switch using SKY13416 and four antennas.

【技术实现步骤摘要】
一种基于单芯片设计的阅读器
本技术属于阅读器领域，尤其是一种基于单芯片设计的阅读器。
技术介绍
实现智慧交通的前提是车辆数字化，电子车牌技术就成为了核心。电子车牌技术可突破原有交通信息采集技术的瓶颈，实现车辆交通信息的分类采集、精确采集，是抓住交通控制系统信息源准确的关键。电子车牌技术中的核心由阅读器和标签组成，标签存储车辆的物理信息，阅读器读取标签中的信息从而实现对每辆车的识别。目前大多数阅读器多为分立元件搭建而成，所用PCB面积较大且耗用分立元件较多，使得成本增加。出于节省成本，阅读器小型化的考虑，使得使用单芯片设计的阅读器存在着较大的市场。
技术实现思路
基于此，本技术提出一种基于单芯片设计的阅读器，采用的技术方案如下：一种基于单芯片设计的阅读器，包括主控模块、电源模块、射频模块及天线模块。进一步的，主控模块为阅读器控制主体，用于与射频模块通信及实现主要的控制功能。主控模块主要包含CPU小系统MPC8313，逻辑控制CPLDLCMO1200及外挂FLASH，EEPROM等器件三部分。其中，CPU小系统主要完成阅读器的管理，如上电自检、系统控制、版本管理、上层通信、对金融安全加密卡PSAM的控制；逻辑控制CPLD部分主要完成系统整体复位信号的产生、环境监控功能、提供IO口实现对射频模块的控制、安全模块主要存储加密信息。进一步的，电源模块负责提供系统交流220V到直流24V，5.5V及3.3V的转换，并为阅读器各模块供电。进一步的，射频模块中的单芯片包含单片机MCU、基带调制解调单元DBBModem、锁相环RFPLL、上变频器UP-MIXER、滤波器Filter、下变频器DOWN-MIXER、增益调整PGA，ADC和DAC。进一步的，单芯片的型号为iBAT2000。进一步的，射频模块前向链路中包括的器件及电路为依次相连的第一π衰电路单元、第一温度补偿电路单元、采用ADL5602芯片的放大电路单元、第二π衰电路单元、第二温度补偿电路单元、采用MW7IC5NT1放大电路单元、10dB耦合器、滤波器、采用SKY13416的射频开关和四个天线。进一步的，射频模块前向工作原理为：DBBMODEM部分负责编码转换，波形生成、滤波及希尔伯特变换等处理，处理后的数据发送给DAC进行数模转换；转换后的模拟信号经过Filter抗混叠滤波后进入上变频器UP-MIXER进行载波的搬移调制，调制后的信号从单芯片输出，单芯片输出的调制信号经过声表滤波器滤波，π衰电路及温π的补偿后进入第一级放大电路，即进入驱动放大器ADL5602，放大后的信号再次经过π衰电路及温π的补偿后进入功率放大器MW7IC5NT1进行末级放大，放大的最终信号经过10dB耦合器的直通端输出，进入滤波器再次进行滤波，滤除带外干扰，此时的信号满足空口发射要求，经过天线模块辐射到空中。进一步的，射频模块后向链路中包括的器件及电路包括泄露对消电路，泄露对消电路用于将链路中产生的与泄露的载波幅度相等，相位相反的信号进行对消，提高反向灵敏度。进一步的，射频模块反向工作原理为：天线模块通过电磁辐射接收到标签信号，并将电磁波转化为可传输的射频信号，通过射频线缆传输到射频模块天线口，接收信号经过滤波器滤除带外信号，通过10dB耦合器隔离端输出。持续发射的前向信号经过10dB耦合器耦合端耦合出部分信号，经过泄露对消电路产生与泄露信号幅度相等，相位相反的对消信号与耦合器隔离端输出的接收信号进行对消，对消后的信号进入单芯片接收链路，经过第一级低噪声放大器LNA进行信号的放大，放大后的信号进入下变频器DOWN-MIXER下变频为I、Q两路信号，经过中频放大器IFAMP放大后，进入反向滤波电路Filter进行滤波，以减小噪声及干扰信号的影响。滤波后的I、Q两路信号经ADC进入DBBMODEMDecoding部分进行反向信号的解码及协议处理。进一步的，采用ADL5602芯片的放大电路原理图的线路结构为，ADL5602ARKZ-R7的1号引脚依次连接电容C1、温度补偿衰减器、电阻R1、电容C2、电容C3、稳压元件、电容C4，电阻R1两端并联电阻R2，ADL5602ARKZ-R7的2号引脚连接电容C5，2号引脚和电容C5之间的引线连接电感L1，L1连接P型MOS管漏极，P型MOS管漏极还连接电容C6、C7，P型MOS管源极连接电容C8、C9，P型MOS管栅极和源极之间并联电阻R3，P型MOS管栅极连接三极管集电极，三极管的基极连接电容C10、电阻R4、电阻R5。与现有技术相比，本技术的有益效果在于：阅读器的射频部分基于单芯片设计，减少了元器件的数量，可以大幅缩减PCB面积，阅读器体积小，便于日后的安装与使用。附图说明图1是阅读器整体结构示意图；图2是阅读器射频模块结构示意图；图3是射频模块信号处理流程示意图；图4是单芯片引脚示意图第一部分；图5是单芯片引脚示意图第二部分；图6是单芯片引脚示意图第三部分；图7是单芯片引脚示意图第四部分；图8是ADL5602放大电路原理图第一部分；图9是ADL5602放大电路原理图第二部分；图10是MW7IC5NT1放大电路原理图；图11是MW7IC5NT1放大电路原理图局部放大图1；图12是MW7IC5NT1放大电路原理图局部放大图2；图13是MW7IC5NT1放大电路原理图局部放大图3；图14是天线选择电路原理图。具体实施方式如图1所示，本实施例中，基于单芯片设计的阅读器由主控模块、电源模块、射频模块及天线模块构成。主控模块为阅读器控制主体，用于与射频模块通信及实现主要的控制功能。主控模块主要包含CPU小系统MPC8313，逻辑控制CPLDLCMO1200及外挂FLASH，EEPROM等器件三部分。其中，CPU小系统主要完成阅读器的管理，如上电自检、系统控制、版本管理、上层通信、对金融安全加密卡PSAM的控制；逻辑控制CPLD部分主要完成系统整体复位信号的产生、环境监控功能、提供IO口实现对射频模块的控制、安全模块主要存储加密信息。电源模块通过内置AC/DC模块实现AC220V转DC24V、DC5.5V及DC3.3V，供主控模块及射频模块使用。电源模块通过8pin电源线缆与数字板实现物理连接。射频模块作为阅读器的功能主体，用于处理阅读器射频信号；射频模块包含单芯片，前向放大电路、泄露对消电路、天线选择电路，本实施例中单芯片包含单片机MCU、基带调制解调单元DBBModem、锁相环RFPLL、上变频器UP-MIXER、滤波器Filter、下变频器DOWN-MIXER、增益调整PGA，ADC和DAC。如图2至图14所示，除射频前向链路和后向链路，射频模块还包括安全模块和温度传感器，主控模块通过UART与射频模块进行通信，通过I2C总线对射频模块的温度进行监测，通过60pin排线实现与射频模块的物理连接。射频模块通过SPI与安全模块进行通信。射频模块前向工作原理为：DBBMODEM部分负责编码转换，波形生成、滤波及希尔伯特变换等处理，处理后的数据发送给DAC进行数模转换；转换后的模拟信号经过Filter抗混叠滤波后进入上变频器UP-MIXER进行载波的搬移调制，调制后的信号从单芯片输出，单芯片输出的调制信号TX_OUT经过声表滤波器滤波本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于单芯片设计的阅读器，包括主控模块、电源模块、射频模块和天线模块，主控模块用于与射频模块通信及实现控制功能，射频模块用于阅读器射频信号处理，其特征在于，射频模块基于单芯片设计而成，射频模块前向链路中包括的器件及电路为依次相连的第一π衰电路单元、第一温度补偿电路单元、采用ADL5602ARKZ‑R7的放大电路单元、第二π衰电路单元、第二温度补偿电路单元、采用MW7IC5NT1的放大电路单元、10dB耦合器、滤波器、采用SKY13416的射频开关和四个天线。

【技术特征摘要】
1.一种基于单芯片设计的阅读器，包括主控模块、电源模块、射频模块和天线模块，主控模块用于与射频模块通信及实现控制功能，射频模块用于阅读器射频信号处理，其特征在于，射频模块基于单芯片设计而成，射频模块前向链路中包括的器件及电路为依次相连的第一π衰电路单元、第一温度补偿电路单元、采用ADL5602ARKZ-R7的放大电路单元、第二π衰电路单元、第二温度补偿电路单元、采用MW7IC5NT1的放大电路单元、10dB耦合器、滤波器、采用SKY13416的射频开关和四个天线。2.如权利要求1所述一种基于单芯片设计的阅读器，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘惠娜，贾旭峰，
申请(专利权)人：天津中兴智联科技有限公司，
类型：新型
国别省市：天津,12