一种多频RFID识别装置的制作方法

本实用新型涉及产品溯源追踪及防伪装置技术领域，尤其是一种多频RFID识别装置。

背景技术：

无线射频识别技术(Radio Frequency Identification，简称RFID)是一种利用无线电信号通过空间耦合(交变磁场或电磁场)实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的的技术，由此技术而形成的识别系统一般主要由两个基本器件构成，即询问器(即：识别装置)和应答器(即：电子标签)，同时辅以天线、外围网络、中间件及管理系统等。随着世界信息产业浪潮的不断推进，电子标签作为数据载体，被广泛应用于产品标识识别、产品跟踪溯源、产品信息采集以及产品防伪等等，而作为电子标签的数据读取的核心部件，识别装置对于整个系统的性能起到至关重要的作用。

目前，现有的识别装置由于受系统结构及功能设计不足等因素的限制，导致其普遍存在如下问题：1、系统结构复杂、功耗大，使用及维护成本偏高；2、输出频段可调性差、信号覆盖范围小，进而造成其识别距离偏短；3、对外的通讯方式单一，使用时的灵活性较差。因此，有必要对现有的RFID识别装置提出改进方案，以最大限度地提升其实用性能，满足实际的使用需要。

技术实现要素：

针对上述现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种多频RFID识别装置。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种多频RFID识别装置，它包括接收天线、通过蓝牙模块或音频模块或USB接口或Type-C接口与上位机进行通讯连接以用于接收上位机发送的本振源信号的中央处理器以及顺序连接于中央处理器的输出端的基准频率合成器、差分频率合成器、宽带解调器、第一传输线变压器、数字衰减器、低噪放大器和发射天线，所述接收天线通过第二传输线变压器与宽频解调器相连，所述数字衰减器、低噪放大器和差分频率合成器分别受控于中央处理器；

所述中央处理器根据接收到的本振源信号控制基准频率合成器向差分频率合成器输出基准频率，所述差分频率合成器将接收到基准频率作为参考时钟频率并将参考时钟频率进行差分后输出到宽带解调器中，所述宽带解调器对输入的差分信号作下变频处理后顺序地通过第一传输线变压器、数字衰减器、低噪放大器和发射天线向外输出射频信号；所述接收天线将接收到的射频信号通过第二传输线变压器变成差分信号后同时输出至宽带解调器，所述宽带解调器将经由第二传输线变压器输入的差分信号作上变频处理后通过中央处理器向上位机进行反馈。

优选地，所述中央处理器包括一STC12C5A60S2系列单片机，所述基准频率合成器包括一AD9850型芯片，所述差分频率合成器包括一ADF4351型芯片，所述宽带解调器包括一ADL5380型芯片，所述数字衰减器包括一HMC624LP4型芯片，所述低噪放大器包括一BL051型芯片，所述接收天线通过SMA接头与第二传输线变压器相连，所述发射天线通过SMA接头与低噪放大器相连。

优选地，所述差分频率合成器还连接有一用于滤除差分频率合成器的输出端口的线性电压中的高频干扰信号的环路滤波器，所述环路滤波器包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一电容、第二电容和第三电容，所述ADF4351型芯片的CPout端口通过第一电容直接接地、通过顺序串接的第一电阻和第二电容接地，且所述ADF4351型芯片的CPout端口通过顺序串接的第三电容、第二电阻和第三电阻接地，所述ADF4351型芯片的SW端口连接于第二电阻与第三电阻之间、Vtune端口连接于第一电阻与第二电容之间。

优选地，所述数字衰减器的输入端通过顺序串接的第一电感和第四电容连接于第一传输线变压器的输出端并通过第五电容接地，所述数字衰减器的输出端通过顺序串接的第六电容、第七电容和第二电感连接低噪放大器的输入端并通过第八电容接地，所述低噪放大器的输出端通过顺序串接的第三电感和第九电容连接发射天线并通过第十电容接地。

由于采用了上述方案，本实用新型利用蓝牙模块、音频模块、USB接口、Type-C接口等接口通讯方式可以有效地增强识别设备使用的灵活性并扩展了其适用范围；输出频段具有一定的可调性，有利于扩大信号覆盖范围，延长识别距离；整个设备结构构成简单，功耗相对比较小，具有很强的实用价值和市场推广价值。

附图说明

图1是本实用新型实施例的控制原理框图；

图2是本实用新型实施例的差分频率合成器的外围电路结构图；

图3是本实用新型实施例的宽带解调器的外围电路结构图；

图4是本实用新型实施例的环路滤波器的电路结构图；

图5是本实用新型实施例的数字衰减器与低噪放大器之间的电路结构图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

如图1至图5所示，本实施例提供的一种多频RFID识别装置，它包括接收天线a、通过蓝牙模块或音频模块或USB接口或Type-C接口与上位机b进行通讯连接以用于接收上位机b发送的本振源信号的中央处理器c以及顺序连接于中央处理器c的输出端的基准频率合成器d、差分频率合成器e、宽带解调器f、第一传输线变压器g、数字衰减器h、低噪放大器i和发射天线j，接收天线a通过第二传输线变压器k与宽频解调器f相连，数字衰减器h、低噪放大器i和差分频率合成器e分别受控于中央处理器c；中央处理器c根据接收到的本振源信号控制基准频率合成器d向差分频率合成器e输出基准频率，差分频率合成器e将接收到基准频率作为参考时钟频率并将参考时钟频率进行差分后输出到宽带解调器f中，宽带解调器f对输入的差分信号作下变频处理后顺序地通过第一传输线变压器g、数字衰减器h、低噪放大器i和发射天线j向外输出射频信号，以对周边特定射频识别电子标签进行识别；而接收天线a则将接收到的射频信号(如检验到的ID数据等等)通过第二传输线变压器k变成差分信号后同时输出至宽带解调器f，宽带解调器f再将经由第二传输线变压器k输入的差分信号作上变频处理后形成解码数据并通过中央处理器c以蓝牙模块或音频模块或USB接口或Type-C接口等接口通讯方式向上位机b反馈解码后的数据。

以此，利用整个识别设备的系统结构以及各个组成器件的功能，可为实现多频段可调的功能提供硬件基础，在整个识别设备具体运行时，可利用上位机b设定本振源信号的频率，并利用其对数字衰减器h的控制关系实现对数字衰减器h的衰减量控制，从而通过与本振源信号的配合实现对发射信号功率的可调性能，与此同时，在整个过程中发射信号利用直接下变频技术进行转换后形成，而接收信号则利用直接上变频技术进行反馈，可有效保证传输信号的频率稳定性。基于此，利用蓝牙模块或音频模块或USB接口或Type-C接口等接口通讯方式可以有效地增强识别设备使用的灵活性并扩展了其适用范围；同时，输出频段具有一定的可调性，有利于扩大信号覆盖范围，延长识别距离；另外，整个设备结构构成简单，功耗相对比较小，利于降低设备的使用成本。

为增强整个识别设备的性能，使各个组成器件之间能够合理的配合，作为其中一个优选方案，本实施例的中央处理器c包括一STC12C5A60S2系列单片机，基准频率合成器d包括一AD9850型芯片(以利用此芯片中的DDS模块输出基准频率)，差分频率合成器e包括一ADF4351型芯片(其外围电路结构图可参考图2进行设置，以利用此芯片中的锁相环和倍频器实现对输入频率的差分处理并保证其输出频率的稳定性)，宽带解调器f包括一ADL5380型芯片(其外围电路结构图可参考图3进行设置，以利用此芯片实现对输入信号的直接上变频处理及直接下变频处理)，数字衰减器h包括一HMC624LP4型芯片，低噪放大器i包括一BL051型芯片(利用这两种芯片来保证经直接下变频处理后输出的信号的功率，同时数字衰减器h采用SPI数据传输的方式与差分频率合成器e共用数据传输线和串行时钟线，但是分别各自采用使能控制线与中央处理器c进行连接)，接收天线a和发射天线j均分别通过SMA接头与第二传输线变压器k和低噪放大器i对应相连。

为能够有效地滤除差分频率合成器e中的高频杂散信号，如图1和图4所示，本实施例的差分频率合成器e还连接有一用于滤除差分频率合成器e的输出端口的线性电压中的高频干扰信号的环路滤波器m，环路滤波器m包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一电容C1、第二电容C2和第三电容C3，ADF4351型芯片的CPout端口通过第一电容C1直接接地、通过顺序串接的第一电阻R1和第二电容C2接地，且ADF4351型芯片的CPout端口通过顺序串接的第三电容C3、第二电阻R2和第三电阻R3接地，ADF4351型芯片的SW端口则连接于第二电阻R2与第三电阻R3之间、Vtune端口连接于第一电阻R1与第二电容C3之间。

为优化数字衰减器h和低噪放大器i与相应部分的连接结构，使数字衰减器h输出的信号经过匹配后输入到低噪放大器i并最终匹配输出，如图5所示，本实施例的数字衰减器h的输入端通过顺序串接的第一电感L1和第四电容C4连接于第一传输线变压器g的输出端并通过第五电容C5接地，数字衰减器h的输出端通过顺序串接的第六电容C6、第七电容C7和第二电感L2连接低噪放大器i的输入端并通过第八电容C8接地，低噪放大器i的输出端通过顺序串接的第三电感L3和第九电容C9连接发射天线j并通过第十电容C10接地。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。