一種rfid變頻讀卡器及其掃頻讀標簽方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種RFID變頻讀卡器及其掃頻讀標簽方法，讀卡器包括MCU總控芯片、激勵信號發(fā)射單元及反饋信號接收單元，激勵信號發(fā)射單元包括：與MCU總控芯片連接的直接數(shù)字頻率合成器DDS1；與DDS1連接的阻抗匹配電路；與阻抗匹配電路連接的低通濾波器；與低通濾波器連接的增益放大器及發(fā)射天線部分；反饋信號接收單元包括：接收天線部分；與MCU總控芯片連接的差分信號源部分，該差分信號源部分用于產(chǎn)生另一路混頻器輸入信號，該輸入信號產(chǎn)生電路結(jié)構(gòu)與激勵信號發(fā)射單元的信號產(chǎn)生電路結(jié)構(gòu)一致；接收輸入信號的混頻器以及中頻放大器。本發(fā)明不但能讀取VHF頻段標簽，也能將信息傳送至移動終端，從而顯示儲存產(chǎn)品信息的新型RFID標簽讀卡器。
【專利說明】一種變頻讀卡器及其掃頻讀標簽方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種讀卡器，具體的說是涉及一種工作在V！??？頻段，用于檢測無源無芯片的標簽，并將檢測結(jié)果通過藍牙傳送到移動終端上的即10標簽讀卡器，其國際專利分類號為6061( 7/00。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，公知的即10讀卡器工作原理是即10標簽進入磁場后，接收解讀器發(fā)出的射頻信號，憑借感應電流所獲得的能量發(fā)送出存儲在芯片中的產(chǎn)品信息，或者主動發(fā)送某一頻率的信號，解讀器讀取信息并解碼后，送至中央信息系統(tǒng)進行有關(guān)數(shù)據(jù)處理存儲與顯示；對應的，可分為無源標簽以及有源標簽。
[0003]但是，對于有源標簽來說，有源標簽其所需的工作頻率一般為研I？超高頻，對應的標簽同樣要求設(shè)置高頻芯片，因此產(chǎn)品的成本較高；而對于無源標簽來說，其工作頻率在中高頻13.56他2附近，數(shù)據(jù)傳輸速率較低，或者是在超高頻相對集中在902?9281?工作頻段上，頻率過高，公知的即10讀卡器不能對其進行高效識別，同時公知的即10讀卡器只能通過聲光顯示且只能掃描特定的超高頻頻率，很少有能將標簽信息在移動終端上顯示的功倉泛。
[0004]同時現(xiàn)有即10標簽基本工作在低頻，中高頻和超高頻頻段，而且不管是無源或是有源標簽都會在標簽內(nèi)附帶芯片用以處理信息，這樣的標簽無論造價還是超高頻標簽的反向反射特性都有一定缺陷。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]鑒于已有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的是要提供一種不但能讀取7^(501-5001?)頻段標簽，也能在讀取標簽信息的同時，將信息傳送至移動終端，從而顯示儲存產(chǎn)品信息的新型即10標簽讀卡器。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案:
[0007]—種即10變頻讀卡器，包括1⑶總控芯片、激勵信號發(fā)射單元以及反饋信號接收單元，其特征在于:
[0008]所述的激勵信號發(fā)射單元包括:
[0009]與1⑶總控芯片連接的直接數(shù)字頻率合成器0031，用于產(chǎn)生進行掃頻的差分信號；
[0010]與直接數(shù)字頻率合成器0031連接的阻抗匹配電路，用于保證上述差分信號能夠有效傳輸并將上述差分信號轉(zhuǎn)換成單端信號；
[0011]與阻抗匹配電路連接的低通濾波器，用于將上述單端信號中的超高頻諧波進行濾波處理；
[0012]與低通濾波器連接的增益放大器，用于穩(wěn)定其輸出的信號增益；
[0013]以及與增益放大器連接的發(fā)射天線部分，用于將標簽激勵信號發(fā)射出去；
[0014]所述的反饋信號接收單元包括:
[0015]接收天線部分，用于將接收到的標簽反饋信號處理后生成一路混頻器輸入信號；
[0016]與1⑶總控芯片連接的差分信號源部分，該差分信號源部分用于產(chǎn)生另一路混頻器輸入信號，該輸入信號產(chǎn)生電路結(jié)構(gòu)與所述激勵信號發(fā)射單元的信號產(chǎn)生電路結(jié)構(gòu)一致，即同樣包括直接數(shù)字頻率合成器0032、對應的阻抗匹配電路、對應的低通濾波器以及對應的增益放大器；
[0017]接收上述兩路輸入信號的混頻器，用于將兩路輸入信號混頻后產(chǎn)生相應中頻信號；
[0018]與混頻器連接的中頻放大器，用于將上述中頻信號進行放大處理后反饋至1⑶總控芯片。
[0019]所述的即10標簽讀卡器還包括與1⑶總控芯片進行通信的數(shù)據(jù)通信模塊，用于將10^總控芯片處理后的標簽信息發(fā)送至移動終端進行信息存儲與讀取。
[0020]其中，所述數(shù)據(jù)通信模塊是指藍牙通訊模塊，同時該藍牙通訊模塊可以由紅外通訊模塊以及無線通信模塊替代。
[0021]所述的發(fā)射天線部分包括依次順序連接的發(fā)射天線、3嫩接頭、發(fā)射天線匹配電路以及天線發(fā)射電路。
[0022]所述的接收天線部分包括依次順序連接的天線接收電路、接收天線、3嫩接頭以及接收天線匹配電路。
[0023]進一步的，所述的接收天線部分還包括與混頻器連接的低噪聲放大器，其用于將接收到的標簽反饋信號進行降噪放大處理。
[0024]所述增益放大器通過兩路基準電壓源來分別提供電源電壓信號以及門控信號。
[0025]上述增益放大器優(yōu)選可變增益放大器。
[0026]同時所述即10變頻讀卡器，還可以包括即10變頻讀卡器板，電源開關(guān)，照明燈，雙色燈，藍牙開關(guān)，組⑶?！?，天線，電池與短接板中的一種或者多種組合的部件。
[0027]本發(fā)明還要提供一種即10變頻讀卡器掃頻讀標簽方法，其包括:
[0028]X1:通過1⑶總控芯片使得直接數(shù)字頻率合成器0031產(chǎn)生進行掃頻的差分信號；
[0029]12:通過與直接數(shù)字頻率合成器0031連接的阻抗匹配電路對上述差分信號進行最大功率輸出處理并將上述差分信號轉(zhuǎn)換成單端信號；
[0030]13:通過與阻抗匹配電路連接的低通濾波器，將上述單端信號中的超高頻諧波進行濾波處理；并通過與低通濾波器連接的增益放大器對濾波處理后輸出的信號增益放大處理；最后通過與增益放大器連接的發(fā)射天線部分，將標簽激勵信號發(fā)射出去；
[0031]卩1:通過接收天線部分將接收到的標簽反饋信號處理后生成一路混頻器輸入信號；同時通過與總控芯片連接的差分信號源部分，該產(chǎn)生另一路混頻器輸入信號，該輸入信號產(chǎn)生電路機理與所述II一 13過程的信號產(chǎn)生機理一致，即同樣通過直接數(shù)字頻率合成器0032、對應的阻抗匹配電路、對應的低通濾波器以及對應的增益放大器產(chǎn)生一路信號；
[0032]1？2:通過混頻器，將兩路輸入信號混頻后產(chǎn)生相應中頻信號；并通過與混頻器連接的中頻放大器，將上述中頻信號進行放大處理后反饋至1⑶總控芯片。
[0033]所述的方法還包括通過與總控芯片進行通信的數(shù)據(jù)通信模塊將總控芯片處理后的標簽信息發(fā)送至移動終端進行信息存儲與讀取。
[0034]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果:
[0035]本發(fā)明不但能讀取^5(501-500冊12)頻段標簽，也能在讀取標簽信息的同時，將信息傳送至移動終端，從而顯示儲存產(chǎn)品信息的新型即10標簽讀卡器。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0036]圖1為本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)圖；
[0037]圖2為本發(fā)明的直接數(shù)字頻率合成器與阻抗匹配電路部分電路原理圖；
[0038]圖3為本發(fā)明的電路原理圖；
[0039]圖4為本發(fā)明的掃頻過程示意圖；
[0040]圖5為本發(fā)明的掃頻方法步驟示意圖.

【具體實施方式】
[0041]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。
[0042]為了改變現(xiàn)有的即10讀卡器只能通過聲光顯示且只能掃描特定的超高頻頻率的問題，我們改進了讀卡器的電路結(jié)構(gòu)，使其不但能讀取^5(501-500腿2)頻段標簽，也能在讀取標簽信息的同時，將信息傳送至移動終端，從而顯示儲存產(chǎn)品信息。
[0043]鑒于此，如圖1 一圖3所示，設(shè)計了一種即10變頻讀卡器，其主要包括1⑶總控芯片、激勵信號發(fā)射單元以及反饋信號接收單元以及用于將總控芯片處理后的標簽信息發(fā)送至移動終端進行信息存儲與讀取的數(shù)據(jù)通信模塊。
[0044]其中，所述的激勵信號發(fā)射單元包括依次順序連接的直接數(shù)字頻率合成器0031、與直接數(shù)字頻率合成器0031對應的阻抗匹配電路、低通濾波器、可變增益放大器以及發(fā)射天線部分:
[0045]本部分電路設(shè)計原理:1⑶總控芯片控制直接數(shù)字頻率合成器0031產(chǎn)生頻率在501-5001^2的差分信號，經(jīng)由阻抗匹配電路(可采用84皿阻抗匹配電路)，一方面保證所有的信號都能傳送過去，避免阻抗不匹配產(chǎn)生的反射即為了使發(fā)射單元的輸出阻抗與天線阻抗匹配(這兩者不匹配會產(chǎn)生駐波)，進而影響輸出功率，另一方面也用于將差分信號轉(zhuǎn)換為單端信號；低通濾波器接收該單端信號將頻率合成時產(chǎn)生的各次諧波，無用頻率濾除掉；
[0046]為了保證信號的強度和發(fā)射功率，防止信號在天線間傳播的過程中衰減過大在接收端獲取不到信號，以及鑒于該數(shù)字頻率合成器隨著頻率的變化，其產(chǎn)生的幅度是變化的，所以配合一個自動增益控制芯片即可變增益放大器來穩(wěn)定輸出信號增益。而自動增益控制芯片的控制是通過檢波電路的檢波，根據(jù)檢波出來的幅度，計算需要多大增益來實現(xiàn)的，從而使得可變增益放大器工作時輸出的波形更圓滑。并使用兩個基準電壓源來為可變增益放大器提供電源電壓和門控信號；信號最后送至發(fā)射天線部分發(fā)送出去，所述的發(fā)射天線部分包括依次順序連接的發(fā)射天線、3嫩接頭、發(fā)射天線匹配電路以及天線發(fā)射電路。
[0047]其中，所述的反饋信號接收單元包括依次順序連接的接收天線部分、同樣包括直接數(shù)字頻率合成器0032、對應的阻抗匹配電路、對應的低通濾波器以及對應的可變增益放大器、混頻器以及中頻放大器。
[0048]接收天線部分將接收到的信號傳送到混頻器的一個輸入端，混頻器的另一輸入端是接收同樣被1⑶總控芯片控制的另一路信號源(0032)產(chǎn)生的信號，其產(chǎn)生方式與第一路相同，上述兩個輸入信號經(jīng)由混頻器進行差頻產(chǎn)生中頻信號(本公司設(shè)計的產(chǎn)品其中頻信號一般為4551^2)，再經(jīng)中頻放大器對中頻信號進行信號放大處理，所述中頻信號還可以通過檢波濾波電路(包括限幅器進行限幅)對其進行檢波濾波后再經(jīng)中頻放大器對中頻信號進行信號放大處理，產(chǎn)生081輸出，即得到穩(wěn)定的超外差檢波的基帶信號輸出信號，再將該信號通過八IX:反饋給1⑶總控芯片，以便完成信號的處理以及判斷標簽的有無。
[0049]所述的接收天線部分包括依次順序連接的天線接收電路、接收天線、3嫩接頭以及接收天線匹配電路。
[0050]進一步的，所述的接收天線部分還包括與混頻器連接的低噪聲放大器，其用于將接收到的標簽反饋信號進行降噪放大處理。
[0051]同時本發(fā)明的檢測原理是:當有標簽靠近天線時，天線上的信號將在標簽上產(chǎn)生電磁耦合，導致接收天線收到的信號的幅度方面產(chǎn)生了很大的衰減，檢測出這種衰減之后達到檢測到標簽的目的。
[0052]在實際研究中， 申請人:還發(fā)現(xiàn)天線設(shè)計標準參數(shù)為:其諧振點不應該在200冊以內(nèi)，要求在無標簽時且天線距離在大于50(^的情況下，接收天線接收到的信號與發(fā)射天線發(fā)射的信號比為-50(113(衰減小于大約10(18，帶內(nèi)天線增益為-20(18)，其在整個2001?帶寬區(qū)間內(nèi)接收到的信號能量區(qū)域穩(wěn)定，檢波后信號趨于平坦。
[0053]為了解決普通讀卡器的只能聲光顯示，且不能進行信息存儲的問題，我們還加入了藍牙通訊模塊，用于溝通移動終端和使得標簽信息能在移動終端進行存儲顯示。
[0054]同時本發(fā)明還可以包括讀卡器？⑶板，電源開關(guān)，照明燈，雙色燈，藍牙開關(guān)，11(^0…8，天線，電池與短接板等其他部件，在讀卡器外表面上設(shè)有電源開關(guān)，照明燈，雙色燈，藍牙開關(guān)，讀卡器最底層為天線層，可設(shè)有組冗0 ^88以及天線部分，最底層上一層為層，再上一層由電池與短接板組成。
[0055]本發(fā)明還要提供一種即10變頻讀卡器掃頻讀標簽方法，如圖4、圖5所示，其包括對標簽的信號激勵過程以及信號反饋過程，其中I表示發(fā)送、發(fā)射之意，I？表示接收、反饋之意，其具體:
[0056]X1:通過1⑶總控芯片使得直接數(shù)字頻率合成器0031產(chǎn)生進行掃頻的差分信號，即利用總控芯片為總控，通過編程控制0031產(chǎn)生進行掃頻的差分信號進行輸出；
[0057]12:通過與直接數(shù)字頻率合成器0031連接的阻抗匹配電路對上述差分信號進行最大功率輸出處理并將上述差分信號轉(zhuǎn)換成單端信號，目的是使得信號完整的傳送，避免因阻抗不匹配產(chǎn)生的反射，從而影響信號的完整性。另一方面也能將差分信號輸出轉(zhuǎn)換為需要的單端信號輸出使用；
[0058]13:通過與阻抗匹配電路連接的低通濾波器(濾除易產(chǎn)生的超高頻的諧波，將信號頻率穩(wěn)定在可控的范圍內(nèi))，將上述單端信號中的超高頻諧波進行濾波處理；并通過與低通濾波器連接的增益放大器(因為該數(shù)字頻率合成器隨著頻率的增減，其產(chǎn)生的幅度是變化的，加上后端電路，信號勢必有所衰減)對濾波處理后輸出的信號增益放大處理；最后通過與增益放大器連接的發(fā)射天線部分，將標簽激勵信號發(fā)射出去；
[0059]町:通過接收天線部分將接收到的標簽反饋信號處理后生成一路混頻器輸入信號；同時通過與總控芯片連接的差分信號源部分，該產(chǎn)生另一路混頻器輸入信號，該輸入信號產(chǎn)生電路機理與所述II一 13過程的信號產(chǎn)生機理一致，即同樣通過直接數(shù)字頻率合成器0032、對應的阻抗匹配電路、對應的低通濾波器以及對應的增益放大器產(chǎn)生一路信號；
[0060]1？2:通過混頻器，將兩路輸入信號混頻后產(chǎn)生相應中頻信號；并通過與混頻器連接的中頻放大器，將上述中頻信號進行放大處理(產(chǎn)生!'881輸出)后反饋至1⑶總控芯片，從而判斷是否檢測到標簽；當有標簽靠近發(fā)射天線時，發(fā)射天線上的信號將在標簽上產(chǎn)生電磁耦合，導致接收天線收到的信號產(chǎn)生了 -30(?左右的衰減，經(jīng)過混頻后可以得到衰減較大的輸出，從而判斷檢測到標簽。。而返回的輸出結(jié)果也可以通過串口進行不同方式輸出。
[0061〕 所述的方法還包括通過與總控芯片進行通信的數(shù)據(jù)通信模塊將總控芯片處理后的標簽信息發(fā)送至移動終端進行信息存儲與讀取。
[0062]其中，所述數(shù)據(jù)通信模塊是指藍牙通訊模塊，同時該藍牙通訊模塊可以由紅外通訊模塊以及無線通信模塊替代。
[0063]所述的發(fā)射天線部分包括依次順序連接的發(fā)射天線、3嫩接頭、發(fā)射天線匹配電路以及天線發(fā)射電路。
[0064]所述的接收天線部分包括依次順序連接的天線接收電路、接收天線、3嫩接頭以及接收天線匹配電路。
[0065]進一步的，所述的接收天線部分還包括與混頻器連接的低噪聲放大器，其用于將接收到的標簽反饋信號進行降噪放大處理。
[0066]所述增益放大器通過兩路基準電壓源來分別提供電源電壓信號以及門控信號。
[0067]綜上所述，本發(fā)明能夠在頻率為501-50011^之間進行掃頻，能夠讀取該頻段的無源有源標簽，并且能夠通過它其中的藍牙模塊進行與手持移動終端的溝通。
[0068]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種RFID變頻讀卡器，包括MCU總控芯片、激勵信號發(fā)射單元以及反饋信號接收單元，其特征在于: 所述的激勵信號發(fā)射單元包括: 與MCU總控芯片連接的直接數(shù)字頻率合成器DDS1，用于產(chǎn)生進行掃頻的差分信號； 與直接數(shù)字頻率合成器DDSl連接的阻抗匹配電路，用于保證上述差分信號能夠有效傳輸并將上述差分信號轉(zhuǎn)換成單端信號； 與阻抗匹配電路連接的低通濾波器，用于將上述單端信號中的超高頻諧波進行濾波處理； 與低通濾波器連接的增益放大器，用于穩(wěn)定輸出的信號增益； 以及與增益放大器連接的發(fā)射天線部分，用于將標簽激勵信號發(fā)射出去； 所述的反饋信號接收單元包括: 接收天線部分，用于將接收到的標簽反饋信號處理后生成一路混頻器輸入信號； 與MCU總控芯片連接的差分信號源部分，該差分信號源部分用于產(chǎn)生另一路混頻器輸入信號，該輸入信號產(chǎn)生電路結(jié)構(gòu)與所述激勵信號發(fā)射單元的信號產(chǎn)生電路結(jié)構(gòu)一致，即同樣包括直接數(shù)字頻率合成器DDS2、對應的阻抗匹配電路、對應的低通濾波器以及對應的增益放大器； 接收上述兩路輸入信號的混頻器，用于將兩路輸入信號混頻后產(chǎn)生相應中頻信號； 與混頻器連接的中頻放大器，用于將上述中頻信號進行放大處理后反饋至MCU總控芯片。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的RFID變頻讀卡器，其特征在于:所述的RFID標簽讀卡器還包括與MCU總控芯片進行通信的數(shù)據(jù)通信模塊，用于將MCU總控芯片處理后的標簽信息發(fā)送至移動終端進行信息存儲與讀取。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的RFID變頻讀卡器，其特征在于:所述的發(fā)射天線部分包括依次順序連接的發(fā)射天線、SMA接頭、發(fā)射天線匹配電路以及天線發(fā)射電路；所述的接收天線部分包括依次順序連接的天線接收電路、接收天線、SMA接頭以及接收天線匹配電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的RFID變頻讀卡器，其特征在于:所述的接收天線部分還包括與混頻器連接的低噪聲放大器，其用于將接收到的標簽反饋信號進行降噪放大處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的RFID變頻讀卡器，其特征在于:所述增益放大器通過兩路基準電壓源來分別提供電源電壓信號以及門控信號。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的RFID變頻讀卡器，其特征在于:所述增益放大器優(yōu)選可變增益放大器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的RFID變頻讀卡器，其特征在于:還可以包括RFID變頻讀卡器PCB板，電源開關(guān)，照明燈，雙色燈，藍牙開關(guān)，Micro USB，天線，電池與短接板中的一種或者多種組合的部件。
8.本發(fā)明還要提供一種RFID變頻讀卡器掃頻讀標簽方法，其特征在于:包括: Tl:通過MCU總控芯片使得直接數(shù)字頻率合成器DDSl產(chǎn)生進行掃頻的差分信號； T2:通過與直接數(shù)字頻率合成器DDSl連接的阻抗匹配電路對上述差分信號進行最大功率輸出處理并將上述差分信號轉(zhuǎn)換成單端信號； T3:通過與阻抗匹配電路連接的低通濾波器，將上述單端信號中的超高頻諧波進行濾波處理；并通過與低通濾波器連接的增益放大器對濾波處理后輸出的信號增益放大處理；最后通過與增益放大器連接的發(fā)射天線部分，將標簽激勵信號發(fā)射出去； Rl:通過接收天線部分將接收到的標簽反饋信號處理后生成一路混頻器輸入信號；同時通過與MCU總控芯片連接的差分信號源部分，該產(chǎn)生另一路混頻器輸入信號，該輸入信號產(chǎn)生電路機理與所述Tl一T3過程的信號產(chǎn)生機理一致，即同樣通過直接數(shù)字頻率合成器DDS2、對應的阻抗匹配電路、對應的低通濾波器以及對應的增益放大器產(chǎn)生一路信號； R2:通過混頻器，將兩路輸入信號混頻后產(chǎn)生相應中頻信號；并通過與混頻器連接的中頻放大器，將上述中頻信號進行放大處理后反饋至MCU總控芯片。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的RFID變頻讀卡器掃頻讀標簽方法，其特征在于:所述的方法還包括通過與MCU總控芯片進行通信的數(shù)據(jù)通信模塊將MCU總控芯片處理后的標簽信息發(fā)送至移動終端進行信息存儲與讀取。
【文檔編號】H04B5/00GK104318193SQ201410652084
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年11月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月14日
【發(fā)明者】陳韋寧 申請人:睿芯(大連)股份有限公司