本實用新型涉及射頻識別技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種射頻對消信號發(fā)生裝置。

背景技術(shù)：

超高頻射頻識別采用被動式的射頻識別方式，由射頻識別讀寫器發(fā)起命令。在交互過程中，射頻識別讀寫器需要持續(xù)發(fā)送連續(xù)載波給射頻識別電子標(biāo)簽，為射頻識別電子標(biāo)簽提供能量，這就決定了射頻識別讀寫器必須采用零中頻架構(gòu)的收發(fā)機制。常規(guī)的零中頻通信機采用收發(fā)開關(guān)來實現(xiàn)收發(fā)端的隔離，即發(fā)時不收、收時不發(fā)，而射頻識別讀寫器在工作時收發(fā)端需要始終保持同時工作，因此發(fā)射端的大功率載波不可避免地會泄漏至接收端，造成接收端線性度變差、本底噪聲電平提升。

為了解決這一問題，現(xiàn)有的處理方式是產(chǎn)生一路與泄漏的射頻載波信號呈等幅、反相關(guān)系的對消信號，并與泄漏的射頻載波信號進行對消后降低其幅度，將發(fā)射端的泄漏對接收端的影響降至最低。然而，在這一處理環(huán)節(jié)中，對消信號的相位、幅度調(diào)整的靈活性及精確性是影響對消結(jié)果的關(guān)鍵所在?，F(xiàn)有的相位、幅度調(diào)整方式如下：1.手動調(diào)整，通過改變對消電路中的元件值（電容、電阻、電感）實現(xiàn)相位與幅度的變化。這種方式靈活度較差，且調(diào)試工作量極大，僅適合某些固定配套天線的場合使用；2.衰減器配合移相器，通過衰減器改變對消電路中的幅度，通過移相器改變對消電路的相位。在實際電路中往往改變衰減值之后相位會有一些變化，而移相器改變相位的同時幅度又會有少量變化，這種方式很難做到相位、幅度的精確設(shè)置；3.矢量調(diào)制器，采用矢量調(diào)制器集成芯片來實現(xiàn)對消是目前超高頻射頻識別讀寫器里使用較多的方式，但這種方式還需額外使用巴倫、合路器等器件，電路成本較高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種射頻對消信號發(fā)生裝置，解決了現(xiàn)有技術(shù)中射頻對消信號調(diào)整復(fù)雜、不易控制的技術(shù)問題。

為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型的一種射頻對消信號發(fā)生裝置，包括：

信號端口，用于輸入載波信號及輸出對消信號；

連通所述信號端口的反射電路，所述反射電路包括第一反射支路、第二反射支路、第三反射支路、第四反射支路及為所述反射電路提供匹配的負載；

所述第一反射支路包括順次連接所述信號端口的45度相位延遲單元、第一二極管，所述第二反射支路包括順次連接所述信號端口的90度相位延遲單元、第二二極管，所述第三反射支路包括順次連接所述信號端口的135度相位延遲單元、第三二極管，所述第四反射支路包括順次連接所述信號端口的180度相位延遲單元、第四二極管；

所述第一二極管、第二二極管、第三二極管、第四二極管分別由對應(yīng)的電壓單元提供偏置電壓。

作為本實用新型上述射頻對消信號發(fā)生裝置的進一步改進，所述反射電路具體包括：所述第一二極管通過第一八分之一波長線連接所述信號端口，所述第二二極管通過第二八分之一波長線連接在所述第一八分之一波長線與第一二極管之間，所述第三二極管通過第三八分之一波長線連接在所述第二八分之一波長線與所述第二二極管之間，所述第四二極管通過第四八分之一波長線連接在所述第三八分之一波長線與所述第三二極管之間，所述負載連接在所述第四八分之一波長線與所述第四二極管之間。

作為本實用新型上述射頻對消信號發(fā)生裝置的進一步改進，所述45度相位延遲單元為八分之一波長線。

作為本實用新型上述射頻對消信號發(fā)生裝置的進一步改進，所述90度相位延遲單元為四分之一波長線。

作為本實用新型上述射頻對消信號發(fā)生裝置的進一步改進，所述135度相位延遲單元為八分之三波長線。

作為本實用新型上述射頻對消信號發(fā)生裝置的進一步改進，所述180度相位延遲單元為二分之一波長線。

作為本實用新型上述射頻對消信號發(fā)生裝置的進一步改進，所述負載為50歐姆電阻。

作為本實用新型上述射頻對消信號發(fā)生裝置的進一步改進，所述電壓單元包括數(shù)模轉(zhuǎn)換器及輸出數(shù)字信號給所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器的控制器。

作為本實用新型上述射頻對消信號發(fā)生裝置的進一步改進，波長線為印刷在介質(zhì)基片上的微帶線。

作為本實用新型上述射頻對消信號發(fā)生裝置的進一步改進，所述射頻對消信號發(fā)生裝置連接定向耦合器的第三端，定向耦合器的第一端連接射頻識別讀寫器的發(fā)射端，定向耦合器的第二端連接天線，定向耦合器的第四端連接射頻識別讀寫器的接收端。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型利用二極管的衰減特性設(shè)計四路反射支路，通過調(diào)整各個支路上二極管的偏置電壓以實現(xiàn)對消信號的幅度和相位的調(diào)整。本實用新型可以實現(xiàn)快速地調(diào)整射頻對消信號的幅度和相位，調(diào)整精度高，實現(xiàn)電路成本低。

結(jié)合附圖閱讀本實用新型實施方式的詳細描述后，本實用新型的其他特點和優(yōu)點將變得更加清楚。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施方式或現(xiàn)有技術(shù)的技術(shù)方案，下面將對實施方式或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型中記載的一些實施方式，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實用新型一實施方式中射頻對消信號發(fā)生裝置。

圖2為本實用新型一實施方式中射頻對消信號發(fā)生裝置。

圖3為本實用新型一實施方式中對消信號的星座圖。

圖4為本實用新型一實施方式中發(fā)射信號時定向耦合器工作示意圖。

圖5為本實用新型一實施方式中接收信號時定向耦合器工作示意圖。

圖6為本實用新型一實施方式中反射信號時定向耦合器工作示意圖。

具體實施方式

以下將結(jié)合附圖所示的各實施方式對本實用新型進行詳細描述。但這些實施方式并不限制本實用新型，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)這些實施方式所做出的結(jié)構(gòu)、方法、或功能上的變換均包含在本實用新型的保護范圍內(nèi)。

需要說明的是，在不同的實施方式中，可能使用相同的標(biāo)號或標(biāo)記，但這些并不代表結(jié)構(gòu)或功能上的絕對聯(lián)系關(guān)系。并且，各實施方式中所提到的“第一”、“第二”、“第三”、“第四”也并不代表結(jié)構(gòu)或功能上的絕對區(qū)分關(guān)系，這些僅僅是為了描述的方便。

射頻識別讀寫器在工作時，發(fā)射端的射頻載波信號理想狀態(tài)下通過天線發(fā)射出去，但是實際上會存在一定功率的射頻載波信號泄漏到接收端，相對于接收端接收到的射頻識別電子標(biāo)簽反饋的信號，泄漏的射頻載波信號的功率要大很多，這樣就會把射頻識別電子標(biāo)簽反饋的信號給淹沒，導(dǎo)致射頻識別讀寫器的靈敏度降低，識別效率受到了很大的影響。因此，為了減少上述的影響，需要將泄漏的射頻載波信號作為噪聲去除掉，可實現(xiàn)的方式可以通過生成一個與泄漏的射頻載波信號的頻率、幅度相同，相位相反的信號與之抵消，這樣因為正負波形疊加就把泄漏的射頻載波信號的幅度降為零，這個生成的信號就稱之為對消信號。因為對消信號需要滿足上述的一定條件，所以生成對消信號的發(fā)生裝置也需要經(jīng)過一定的設(shè)計才能滿足消除泄漏的射頻載波信號的要求。

如圖1所示，本實用新型一實施方式中射頻對消信號發(fā)生裝置。射頻對消信號發(fā)生裝置包括信號端口30，信號端口30用于輸入載波信號及輸出對消信號，在本實施方式中，輸入的載波信號是通過定向耦合器的耦合端獲得的射頻識別讀寫器發(fā)射端的部分載波能量，以下將詳細描述定向耦合器的工作過程。但是也不排除在更多的電路設(shè)計中，輸入的載波信號就是泄漏的射頻載波信號。反射電路是射頻對消信號發(fā)生裝置的內(nèi)部電路，與信號端口30連通，利用反射方式通過內(nèi)部電路反射回特定的射頻信號從信號端口30輸出，該輸出的信號用于與泄漏的射頻載波對消，即為對消信號。

反射電路包括第一反射支路、第二反射支路、第三反射支路、第四反射支路及為反射電路提供匹配的負載。第一反射支路、第二反射支路、第三反射支路、第四反射支路共同產(chǎn)生四路獨立的反射波，為了描述的方便，分別為反射波Sra、反射波Srb、反射波Src、反射波Srd。四路反射波合成一個總反射信號Sr，反射信號Sr即為射頻對消信號發(fā)生裝置輸出的對消信號。

第一反射支路包括順次連接信號端口30的45度相位延遲單元、第一二極管11，第二反射支路包括順次連接信號端口30的90度相位延遲單元、第二二極管12，第三反射支路包括順次連接信號端口30的135度相位延遲單元、第三二極管13，第四反射支路包括順次連接信號端口30的180度相位延遲單元、第四二極管14。在本實施方式中，實現(xiàn)延時的相位延遲單元具體為一定長度的波長線，優(yōu)選的為印刷在介質(zhì)基片上的微帶線，例如八分之一波長微帶線、四分之一波長微帶線、二分之一波長微帶線。

在圖1所示的實施方式中，第一反射支路、第二反射支路、第三反射支路、第四反射支路為了節(jié)約元器件及占用的空間，共用了部分電路走線。具體包括：第一二極管11通過第一八分之一波長微帶線21連接信號端口30，第二二極管12通過第二八分之一波長微帶線22連接在第一八分之一波長微帶線21與第一二極管11之間，第三二極管13通過第三八分之一波長微帶線23連接在第二八分之一波長微帶線22與第二二極管12之間，第四二極管14通過第四八分之一波長微帶線24連接在第三八分之一波長微帶線23與第三二極管13之間。以第一反射支路、第二反射支路為例展開闡述，第一反射支路包括順次連接的第一八分之一波長微帶線21、第一二極管11，第二反射支路包括順次連接的第一八分之一波長微帶線21、第二八分之一波長微帶線22、第二二極管12。在第一反射支路中，第一八分之一波長微帶線21作為45度相位延遲單元與第一二極管11的一端連接，第一二極管11的另一端呈開路狀態(tài)。從圖中的入射波和反射波的指針可以看出，入射波即為從信號端口30輸入的載波信號，沿著第一八分之一波長微帶線21經(jīng)過第一二極管11，由于電路的特性，入射波在第一二極管11處衰減反射成為反射波Sra沿著第一二極管11、第一八分之一波長微帶線21回到信號端口30。在第二反射支路中，共用了第一反射支路中的第一八分之一波長微帶線21，因此，信號端口30順次連接第一八分之一波長微帶線21、第二八分之一波長微帶線22、第二二極管12，第二二極管12的另一端也呈開路狀態(tài)。第一八分之一波長微帶線21和第二八分之一波長微帶線22作為第二反射支路中的90度相位延遲單元，入射波沿著第一八分之一波長微帶線21、第二八分之一波長微帶線22、第二二極管12再反射回去。第三反射支路、第四反射支路依此類推。在本實施方式中，負載為50歐姆負載40，連接在第四八分之一波長微帶線24與第四二極管14之間。

如圖2所示，在另一實施方式中，第一反射支路100、第二反射支路200、第三反射支路300、第四反射支路400相互并列，各個支路中的二極管通過特定波長的微帶線與信號端口30連通。在第一反射支路100中，45度相位延遲單元為八分之一波長微帶線25。在第二反射支路200中，90度相位延遲單元為八分之二波長微帶線26，即四分之一波長的微帶線。在第三反射支路300中，135度相位延遲單元為八分之三波長微帶線27。在第四反射支路400中，180度相位延遲單元為八分之四波長微帶線28，即為二分之一波長的微帶線。需要說明的是，相位是具有周期性，延遲相差360度實質(zhì)是一致的，所以在此沒有詳細闡述。在本實施方式中，50歐姆負載設(shè)置在第四反射支路400的末端上。

根據(jù)二極管的衰減特性，在各個二極管上設(shè)置偏置電壓，提供偏置電壓的電壓單元可以為數(shù)模轉(zhuǎn)換器及輸出數(shù)字信號給數(shù)模轉(zhuǎn)換器的控制器，數(shù)模轉(zhuǎn)換器優(yōu)選地選用精度較高的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，可以通過控制器發(fā)送數(shù)字信號實現(xiàn)精確地調(diào)整偏置電壓。如圖1、圖2所示，第一二極管11設(shè)置第一偏置電壓Va，第二二極管12設(shè)置第二偏置電壓Vb，第三二極管13設(shè)置第三偏置電壓Vc，第四二極管14設(shè)置第四偏置電壓Vd。本實用新型通過控制各二極管的偏置電壓來實現(xiàn)對消信號的相位及幅度的調(diào)整，相位可以在0-360度的范圍內(nèi)快速任意地調(diào)整。

以輸入到射頻對消信號發(fā)生裝置的入射波S=Asin(ωt)為例，沿著反射電路中的四路反射支路反射出四路反射波，分別為反射波Sra、反射波Srb、反射波Src及反射波Srd。因為反射電路是確定的，所以二極管的衰減系數(shù)及微帶線合/分路衰減都是恒定的，二極管的衰減與二極管的偏置電壓呈線性關(guān)系。以下為了計算說理的方便，二極管的衰減系數(shù)為常數(shù)K，微帶線合/分路衰減為常數(shù)L。

如圖1所示，以第一反射支路為例，入射波S沿著第一八分之一波長微帶線21、第一二極管11再返回，反射波Sra的幅度歷經(jīng)了兩次第一八分之一波長微帶線21合/分路衰減及兩次第一二極管11的衰減，因此反射波Sra的幅度為A-2L-2×Va×K。反射波Sra的相位也歷經(jīng)了兩次第一八分之一波長微帶線21的相位延遲，因此與入射波S的相位差為90度。所以，

Sra=（A-2L-2×Va×K）sin（ωt+90^o）,

第二反射支路、第三反射支路、第四反射支路的反射波分別與第二二極管12、第三二極管13、第四二極管14及90度相位延遲單元、135度相位延遲單元、180度相位延遲單元相關(guān)，依此類推也是分別來回經(jīng)歷了兩次，所以，

Srb=（A-2L-2×Vb×K）sin（ωt+180^o）

Src=（A-2L-2×Vc×K）sin（ωt+270^o）

Srd=（A-2L-2×Vd×K）sin（ωt+360^o）

為了簡化相關(guān)計算的表述，每個反射波的幅度分別用變量a、b、c、d來表示，a、b、c、d的定義如下：

a= A-2L-2×Va×K

b= A-2L-2×Vb×K

c= A-2L-2×Vc×K

d= A-2L-2×Vd×K

由此可見，a、b、c、d的值分別隨著各自二極管的偏置電壓的變化而變化。

此時，反射波Sra、反射波Srb、反射波Src、反射波Srd可以簡化成以下表達式，

Sra=asin（ωt+90^o）

Srb=bsin（ωt+180^o）

Src=csin（ωt+270^o）

Srd=dsin（ωt+360^o）

反射波Sra、反射波Srb、反射波Src、反射波Srd通過沿原路返回到達信號端口30，因此總反射信號Sr的計算如下，此信號即為射頻對消信號發(fā)生裝置輸出的對消信號，

Sr=Sra+Srb+Src+Srd

=asin（ωt+90^o）+ bsin（ωt+180^o）+ csin（ωt+270^o）+ dsin（ωt+360^o）

=（a-c）cos（ωt）+（b-d）sin（ωt）

此時，總反射信號Sr可以看成兩路正交信號（a-c）cos（ωt）與（b-d）sin（ωt）之和。根據(jù)以下公式：

Asinx+Bcosx=sin(x+φ),φ=arctan(B/A)

可以將上述總反射信號Sr轉(zhuǎn)化成以下表達式，

Sr= sin(ωt+θ)，θ=arctan((a-c)/(b-d)),

如圖3所示，總反射信號Sr在星座圖中的表示，橫坐標(biāo)為I信號分量，值為（b-d）,縱坐標(biāo)為Q信號分量，值為（a-c），Sr表示的點到原點的距離為Sr的幅度，Sr表示的點到原點的連線與橫坐標(biāo)所夾的角為Sr的相位。因此，通過改變a、b、c、d的值就可以改變總反射信號Sr的幅度和相位。a、b、c、d的值又與偏置電壓Va、Vb、Vc、Vd相關(guān)，因此，通過改變四個反射支路上二極管的偏置電壓來改變總反射信號Sr的幅度和相位，從而使得射頻對消信號發(fā)生裝置輸出的對消信號的幅度與相位實現(xiàn)快速、連續(xù)可調(diào)。

優(yōu)選地，為了實現(xiàn)射頻識別讀寫器的發(fā)射信號、接收信號及產(chǎn)生的對消信號之間的相互配合，在本實施方式中，充分利用了定向耦合器的定向特性，這種方式結(jié)構(gòu)新穎、外圍電路簡單，可以實現(xiàn)較好的載波對消度。如圖4、圖5、圖6所示，定向耦合器50包括第一端51、第二端52、第三端53、第四端54，定向耦合器50的第三端53連接射頻對消信號發(fā)生裝置，定向耦合器50的第一端51連接射頻識別讀寫器的發(fā)射端，定向耦合器50的第二端52連接天線，定向耦合器50的第四端54連接射頻識別讀寫器的接收端。

根據(jù)定向耦合器的特性，信號輸入的端口不同，各自的耦合及隔離關(guān)系也不同，如圖3所示為本實用新型一實施方式中發(fā)射信號時定向耦合器工作示意圖。射頻識別讀寫器發(fā)射端輸出載波信號到定向耦合器50的第一端51，此時，第一端51為輸入端，第二端52為直通端，第三端53為耦合端，第四端54為隔離端，載波信號通過第一端51輸入從第二端52輸出到天線，利用天線將載波信號輻射出去，而第三端53也耦合到一定功率的載波信號的能量，進入射頻對消信號發(fā)生裝置中，通過反射的方式獲得對消信號。第四端54把射頻識別裝置發(fā)射端的發(fā)射信號隔離，保證射頻識別讀寫器的接收端的正常接收工作。

如圖5所示為本實用新型一實施方式中接收信號時定向耦合器工作示意圖。天線將接收信號輸入到定向耦合器50的第二端52，此處的信號包括接收到外界的射頻識別電子標(biāo)簽的反饋信號，還有泄漏的射頻載波信號，其產(chǎn)生原因是天線的駐波造成的，經(jīng)過天線反射進入到第二端52，在本實施方式中，主要描述泄漏的射頻載波信號輸入到第二端52的情況。此時，第二端52為輸入端，第一端51為直通端，第三端53為隔離端，第四端54為耦合端，如上所述，如果泄漏的射頻載波信號不被消除，就會通過第四端54進入射頻識別讀寫器的接收端，影響接收端的工作。

如圖6所示為本實用新型一實施方式中反射信號時定向耦合器工作示意圖。射頻對消信號發(fā)生裝置輸出的對消信號進入定向耦合器50的第三端53，目的是把上述情況中進入第四端54的泄漏射頻載波信號抵消掉。當(dāng)對消信號輸入到第三端53時，第三端53為輸入端，第四端54為直通端，第一端51為耦合端，第二端52為隔離端，對消信號通過第三端53也進入到第四端54，正好與上述情況下進入第四端54的泄漏射頻載波信號合成抵消。優(yōu)選地，還可以根據(jù)對消的結(jié)果來調(diào)整射頻對消信號發(fā)生裝置中二極管的偏置電壓，保證對消信號與泄漏的射頻載波信號的幅度趨近相同、相位趨近相反。

綜上所述，本實用新型利用二極管的衰減特性設(shè)計四路反射支路，通過調(diào)整各個支路上二極管的偏置電壓以實現(xiàn)對消信號的幅度和相位的調(diào)整。本實用新型可以實現(xiàn)快速地調(diào)整射頻對消信號的幅度和相位，調(diào)整精度高，實現(xiàn)電路成本低。

應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個整體，各實施方式中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實施方式。

上文所列出的一系列的詳細說明僅僅是針對本實用新型的可行性實施方式的具體說明，它們并非用以限制本實用新型的保護范圍，凡未脫離本實用新型技藝精神所作的等效實施方式或變更均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。