一种2.4g射频电子标签远距离激活装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种2.4G射频电子标签远距离激活装置，属于低频无线通信【技术领域】，包括微控制器1、调制模块2、信号放大模块3、射频信号强度检测模块4、通信接口5、天线6、电源，微控制器1包括数据处理、信号产生和采集、AD检测以及其外部电路控制，微控制器1分别与所述调制模块2、射频信号强度检测模块4、通信接口5连接；调制模块2有ASK，用于调制并将信号输出到所述信号放大模块3；信号放大模块3与天线连接；天线6与射频信号强度检测模块4连接，天线6有两组。该装置性能高，不仅能实现2.4G?RFID电子标签的优异激活效果，同时还能辅助进行电子标签位置和运动状态的监控。
【专利说明】一种2.4G射频电子标签远距离激活装置
【技术领域】
[0001]本实用新型属于2.4G低频无线通信【技术领域】，具体涉及一种基于低频无线信号的2.4G RFID(射频识别)电子标签远距离激活装置。
【背景技术】
[0002]传统的基于低频无线信号的RFID电子标签远距离激活装置，采用循环发送125k激活信号的方式来对休眠中的2.4G RFID电子标签进行激活。这种传统模式下的激活装置，在实际应用中存在发送天线部分谐振点与125k有激活效果不稳定、激活距离近等缺陷。
实用新型内容
[0003]本实用新型的目的在于针对以上的缺陷，提供一种高性能的低频激励装置，通过该装置不仅能实现2.4G RFID电子标签的激活效果优异，同时还能辅助进行电子标签位置和运动状态的监控。
[0004]本实用新型采取以下技术方案:
[0005]一种2.4G射频电子标签远距离激活装置，包括微控制器、调制模块、信号放大模块、射频信号强度检测模块、通信接口、天线、电源，所述的微控制器包括数据处理、信号产生和采集、AD检测以及其外部电路控制，所述微控制器分别与所述调制模块、射频信号强度检测模块、通信接口连接；所述调制模块有ASK (振幅键控)，用于调制并将信号输出到所述信号放大模块；所述信号放大模块与天线连接；所述天线与所述射频信号强度检测模块连接，用于检测所述天线的电流值。
[0006]进一步的技术方案是:所述微控制器有PWM(脉宽调制)模块，用于产生载波并传输到调制模块；所述微控制器还有ADC (模拟/数字转换器)模块，用于接收并检测由射频信号强度检测模块输入的电流。
[0007]进一步的技术方案是:所述微控制器包括两组数据预处理，所述数据预处理包括对CRC (循环冗余校验码)数据进行位反序操作、曼彻斯特编码和压缩。
[0008]进一步的技术方案是:所述调制模块包括两组NPN三极管调制电路，所述NPN三极管的源极连接所述微控制器的PWM产生的载波，所述NPN三极管的基极连接微控制器产生的数据信号，数据信号经NPN三极管调制后由射极输出。
[0009]进一步的技术方案是:所述信号放大电路的输出端与天线输入端串联有功率电阻。
[0010]进一步的技术方案是:射频信号强度检测模块有发射强度检测电路，所述发射强度检测电路有减法电路和检波电路，所述减法电路有运算放大器，其输入端连接所述功率电阻两端的两个电平，其输出端输出交流信号并连接所述检波电路，再输出直流电平。
[0011]进一步的技术方案是:所述天线有两组，分别匹配两组125K发射电路。
[0012]进一步的技术方案是:所述通信接口为USB转UART接口，用于连接PC和设备来设置参数和下发控制指令数据格式。
[0013]本实用新型与现有技术相比，具有以下的有益效果:一方面，通过对数据进行位反序预处理，有效防止了通信数据的漂移；通过125K自动调谐，完成天线最佳频率点自动匹配，使125K载波及数据码率稳定度高，实现对2.4G电子标签激活效果稳定，同时，通过控制信号强度自动检测，实现了较远距离激活。另一方面，通过两组天线及其匹配的两组125K发射电路的设计，还能辅助进行电子标签位置和运动状态的监控。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为本实用新型的结构框图；
[0015]图2为本实用新型调制模块电路原理图；
[0016]图3为本实用新型中信号反向输出示意图；
[0017]图4a为本实用新型的局部放大电路原理图；
[0018]图4b为本实用新型的另一局部放大电路原理图；
[0019]图5为本实用新型射频信号检测模块的减法电路原理图
[0020]图6a为本实用新型射频信号检测模块的信号检波电路原理图；
[0021]图6b为本实用新型射频信号检测模块的另一信号检波电路原理图。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图，对本实用新型的【具体实施方式】作进一步的详细说明:
[0023]本实用新型的一个优选的实施例:
[0024]如图1所示，一种2.4G射频电子标签远距离激活装置，包括微控制器1、调制模块
2、信号放大模块3、射频信号强度检测模块4、通信接口 5、天线6、电源，微控制器I包括数据处理、信号产生和采集、AD检测以及其外部电路控制，微控制器I分别与所述调制模块2、射频信号强度检测模块4、通信接口 5连接，微控制器I的PWM模块，用于产生载波并传输到调制模块2，微控制器I的ADC模块，用于接收并检测由射频信号强度检测模块4输入的电流；调制模块2有ASK模块，用于调制并将信号输出到信号放大模块3 ;信号放大模块3与天线6连接；天线6与射频信号强度检测模块4连接，用于检测天线6的电流值，天线6配置有两组，即T2和T4，分别对应两两组125k发射电路。
[0025]标签激活工作原理:微控制器I在初始化时进行数据预处理，当需要对标签进行激活时，微控制器I控制其I/O将数据流信号输入到调制模块2，调制模块2将PWM产生的载波和数据流进行ASK调制，调制后的信号经由信号放大模块3放大，然后再通过天线6辐射到工作区域中，完成激活信号的发射。
[0026]本实用新型的另一个优选的实施例:
[0027]表1.数据通信指令格式包1-数据 i!jJ4I
Heard IDLength Command Data Check Sum
lbyte lbyte lbyte lbyte llbyte lbyte
Heard:0x02
ID:固定 OxFF
[0028]Length:整个数据包长，固定 Oxl (Mbytes)
Command:上位机一下位机的命令编码
Data:数据
Check Sum:除Check Sum字段所有之前数据的校验和每个数据包长度为16字节，若有效数据长度不满11字节则其余部分按O补足
[0029]如表I所示，125k射频数据预处理过程，射频数据一共发射4byte数据，其中包括2byte数据和2byte校验。校验为数据的CRC16，为了防止数据在空中传输的过程中产生数据位漂移对CRC数据的第二个字节进行了位反序操作，例如0x73反序后变为OxCE。最后将这组数据进行曼彻斯特编码和打包。可以包括至少两组数据的预处理。
[0030]如图2所示，125k载波发生及调制过程。125k射频信号发生机调制模块首先通过微控制器I的PWM引脚产生一组稳定的载波(PWM)并将该载波注入到NPN三极管Q4的源极C，微控制器I的调制I/O (MODO)在定时器的帮助下按照指定波特率(4096bps)，根据需要发送的数据产生数据信号，信号连接R20并通过NPN三极管Q4进行调制后经由射极E输出PWM0。同样的方式，微控制器I的调制I/0(M0D1)在定时器的帮助下按照指定波特率(4096bps)，根据需要发送的数据产生数据信号，信号连接R21并通过NPN三极管Q5进行调制后经由射极E输出PWMl。如图3所示，再将PWMl和PWMO反向输出，增加其电流驱动能力。
[0031]信号强度检测原理:保持微控制器I与调制模块2相连接的I/O—直处于高电平，此时经由ASK调制后的信号将一直为载波，载波进行放大后同样会进行发射。如图4a所示，通过在放大输出端Al与天线T2的输入端之间串联一个阻值5欧的功率电阻R4并对电阻两端的电平进行取样，得到两个电平Al和BI，这两个电平输入到一个基于运算放大器的减法电路中，如图5所示，减法电路的输出端将得到一个交流信号0P1，如图6a所示的检波电路，对该交流信号OPl进行检波后可以得到一个ADl直流电平(Vsl)，该直流电平ADl的大小与输入天线T2的电流即天线辐射值存在正相关性。根据此特性即可检测发射信号强度；同样的方法，如图4b、图5、图6b所示，通过在放大输出端A2与天线T4的输入端之间串联一个阻值5欧的功率电阻R5并对电阻两端的电平进行取样，可以得到另一个AD2直流电平(Vs2)，根据此特性即可检测另一根天线T4的发射信号强度。
[0032]天线最佳频率点自动匹配过程:在应用过程中设定每次开机以及特定时段使调制信号引脚(MODO)保持高电平并通过ADC检测Vs的值，此时在100k Hz?150kHz频率范围内扫描一次PWM的频率，并将PWM频率设置在能使Vs达到最大的值，这就完成了 125k信号的自动调谐。设备的载波将在下次自动调谐之前一直保持该频率进行工作。同时若PWM在125k时Vs低于某一阈值将判断为射频天线故障并发出报警信号和停止射频部分的工作。
[0033]本实用新型的另一个优选的实施例:
[0034]2.4G电子标签位置和运动状态监控:由于同时配置了两组天线和对应的两组125k发射电路，分别将两组电路对应的天线安装在大门的内测(此天线记为T2)和大门的外侧(此天线记为T4)，T2和T4天线分别发送不同的识别ID2和ID4，当电子标签由内到外进行运动时势必会先由T2激活然后再被T4激活，标签被激活后将通过2.4G发送ID2、ID4的数据包。通过专用的2.4G信号接收装置将先后接收到包含ID2、ID4的数据包，经由收到数据包的先后顺序和最后收到的数据包将可以判断出标签是由内到外进行运动的，反之同理。
[0035]本实用新型的另一个更加优选的实施例:
[0036]配置功能:通信接口 5采用USB转UART接口，用于连接PC和设备来设置参数和下发控制指令数据格式。
[0037]在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本实用新型的范围内。
[0038]尽管这里参照本实用新型的多个解释性实施例对本实用新型进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开、附图和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。
【权利要求】
1.一种2.4G射频电子标签远距离激活装置，包括微控制器(I)、调制模块(2)、信号放大模块(3)、射频信号强度检测模块(4)、通信接口(5)、天线￠)、电源，其特征在于所述的微控制器(I)包括数据处理、信号产生和采集、AD检测以及其外部电路控制，所述微控制器(I)分别与所述调制模块(2)、射频信号强度检测模块(4)、通信接口(5)连接；所述调制模块(2)有ASK模块，用于调制并将信号输出到所述信号放大模块(3);所述信号放大模块(3)与天线连接；所述天线(6)与所述射频信号强度检测模块(4)连接，用于检测所述天线(6)的电流值。
2.根据权利要求1中所述的2.4G射频电子标签远距离激活装置，其特征在于所述微控制器(I)有PWM模块，用于产生载波并传输到调制模块⑵；所述微控制器⑴还有ADC模块，用于接收并检测由射频信号强度检测模块(4)输入的电流。
3.根据权利要求1中所述的2.4G射频电子标签远距离激活装置，其特征在于所述微控制器(I)包括两组数据预处理，所述数据预处理包括对CRC数据进行位反序操作、曼彻斯特编码和压缩。
4.根据权利要求1中所述的2.4G射频电子标签远距离激活装置，其特征在于所述调制模块(2)包括两组NPN三极管调制电路，所述NPN三极管的源极连接所述微控制器(I)的PWM产生的载波，所述NPN三极管的基极连接微控制器(I)产生的数据信号，数据信号经NPN三极管调制后由射极输出。
5.根据权利要求1中所述的2.4G射频电子标签远距离激活装置，其特征在于所述信号放大模块(3)包括信号放大电路，所述信号放大电路的输出端与天线输入端串联有功率电阻。
6.根据权利要求5中所述的2.4G射频电子标签远距离激活装置，其特征在于射频信号强度检测模块(4)有发射强度检测电路，所述发射强度检测电路有减法电路和检波电路，所述减法电路有运算放大器，其输入端连接所述功率电阻两端的两个电平，其输出端输出交流信号并连接所述检波电路，再输出直流电平。
7.根据权利要求1中所述的2.4G射频电子标签远距离激活装置，其特征在于所述天线(6)有两组，分别匹配两组125K发射电路。
8.根据权利要求1中所述的2.4G射频电子标签远距离激活装置，其特征在于所述通信接口(5)为 USB 转 UART 接 口。
【文档编号】G06K19/077GK203930915SQ201420316066
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年6月13日 优先权日:2014年6月13日
【发明者】王羽 申请人:成都阿艾夫通信有限公司