一种抗盲点的移相传输网络系统及方法与流程

本发明属于通信技术领域，尤其是涉及一种抗盲点的移相传输网络系统及方法。

背景技术：

目前的无线射频识别(RFID)行业发展非常快，在交通、物流、监控等多个领域都开始有广泛的应用。RFID系统由读写器、读写器天线和标签组成。读写器发射信号给标签，标签再反射信号给读写器天线，形成一个完整的通信链路。读写器依据使用场景不同，大致分为室外型读写器、桌面型读写器和手持式读写器。室外型读写器主要定位于远距离清点、读、写，故对读写器的性能要求较高；桌面型读写器主要负责标签的发行及初始化等工作，因主要应用场景限定于桌面近距离发卡，故对性能的要求不高，但应具有小型化、低成本的优势。手持式读写器主要定位于交警手持使用，该场景下要求读写器应具有低功耗、小型化的特点。读写器将标签返回的信号进行解调，但因标签与读写器天线之间的位置关系，一般来说都会出现盲点。

由于读写器采用无源标签，故标签靠读写器提供能量。读写器发送清点标签的命令后，继续为标签提供能量，并等待标签反向散射信号。此时标签使用读写器提供的能量进行供电并采用反向散射读写器信号的方式与读写器通信。由于标签采用散射的方式进行调制，则读写器应采用同步检波的进行解调。因标签与读写器天线的位置不同及环境复杂等等诸多因素，标签的反向散射信号与读写器自身的本振信号存在一定的相位差。一般情况下可采用I/Q解调的方式克服盲点。但I/Q解调芯片往往功耗较大(往往需要200-300mA)，价格较高。自己搭建的话将会占用很大空间，不适合桌面型及手持式读写器小巧及低功耗的要求。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明旨在提出一种抗盲点的移相传输网络系统，以减少读写器的盲点，提高覆盖。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种抗盲点的移相传输网络系统，包括依次连接的前向发射单元、定向耦合器、移相单元、反向解调单元；

所述前向发射单元用于提供向标签发射的前向信号；

所述定向耦合器用于将前反向信号取出，耦合到的前向信号通过移相单元后为混频器提供本振信号，耦合到的反向信号送入混频器进行解调；

所述移相单元用于切换两个相差90°的相位；

所述反向解调单元用于对混频输出的反向基带信号进行处理。

进一步的，所述前向发射单元包括依次连接的PLL、低噪声放大器、调制器、功率放大器。

进一步的，所述移相单元包括两路线长相差λ/4的微带线及两个射频开关。

相对于现有技术，本发明所述的一种抗盲点的移相传输网络系统具有以下优势：

(1)本发明所述的一种抗盲点的移相传输网络系统具有小型化、低功耗、低成本，电路简单、调试容易等优势，从而减少了读写器的盲点，提高了覆盖；

(2)本发明所述的移相单元搭配单混频器解调，可大大缩小PCB面积，降低成本，缩小体积；

(3)本发明所述的移相单元采用扇形的电阻摆放形式，通过选焊不同位置的电阻，实现轻松调试线长的目的。

本发明的另一目的在于提出一种抗盲点的移相传输方法，以减少读写器的盲点，提高覆盖。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种抗盲点的移相传输方法，包括如下步骤：

(1)读写器接受到用户发出的清点指令后，由前向发射单元提供稳定的载波，通过调制器对基带指令信号进行调制，上变频至920-925MHz；

(2)发送完相关指令后，继续提供单音信号，为标签提供功率，标签接收到读写器发来的前向信号后，按照约定的编码方式及速率进行响应，通过散射读写器前向信号的方式对信号进行调制；

(3)读写器一边提供单音一边等待解调标签返回的数据，按照协议规定对前导码进行匹配，如果解码成功，则上报客户端，完成一次交互；

(4)若读写器解码失败，将控制移相单元中两个单刀双掷的开关，切换另一种相位，从而对本振移相90°再重新进行清点尝试，解决盲点。

本发明所述的一种抗盲点的移相传输方法与上述一种抗盲点的移相传输网络系统具有相同的有益效果，在此不再赘述。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的相位差的结构示意图；

图2为本发明实施例所述的一种抗盲点的移相传输网络系统的结构示意图；

图3为本发明实施例所述的移相单元的结构示意图；

图4为本发明实施例所述的电阻摆放示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

本发明为克服盲点，采用以下技术方案：

此处采用AM来近似分析标签的散射。假设标签调制后返回读写器的信号经过定向耦合器与前向的泄漏信号相叠加得到：

Vrev＝V_m*(m_a*cosΩt)*cos ω_ct+V_m*cos(ω_ct+θ)

其中θ为标签返回的载波与定向耦合器泄漏信号的相位差

本振信号为：

V_lo＝cos(ω_ct+φ)

其中φ为标签返回的载波与混频器的本振信号的相位差

进入混频器解调后并滤除高频及直流，得到:

其中cosΩ_t为标签返回给读写器的数据

由此可见，解调后的信号的幅值与标签返回的载波和混频器的本振信号的相位差φ成正比。

如果二者相位差为0°，则cos0°＝1，读写器解调得到最大幅值，随着相位差增大至90°(cos90°＝0)，解调得到的反向信号越来越小，直至出现变为零，出现盲点。如果此时使用λ/4(四分之一波长)传输线，对本振进行移相，即可使得原本相位差为90°变成180°，形成最大值。

综上，如图1，如果相位差落入到阴影区域，即可将移相单元选择四分之一波长的传输线，使得相位差离开阴影区域。两个相位相互切换即可实现解调得到的基带信号始终大于(约等于0.707)倍的解调信号。

整个系统分为前向发射单元，定向耦合器，移相单元，反向解调单元。框图如图2：

前向发射单元：由PLL,低噪声放大器，调制器，功率放大器等组成。主要负责提供向标签发射的前向信号(发送清点命令或发送单音为标签提供能量)。

定向耦合器：使用定向耦合器将前反向信号取出，耦合到的前向信号(读写器发送的信号)通过移相单元后为混频器提供本振信号，耦合到的反向信号(标签返回的信号)送入混频器进行解调。

移相单元：移相单元由两路线长相差λ/4的微带线及两个射频开关组成，如图3。根据使用PCB板材的介电常数计算得出对应频率的四分之一波长的微带线的线长，但实际使用中由于介电常数的变化或频段的兼容，可能需要微调微带线的长度，本发明中采用扇形的电阻摆放形式，通过选焊不同位置的电阻，实现轻松调试线长的目的，如图4。最终可切换两个相差90°的相位达到减少盲点的目的。

反向解调单元：对混频输出的反向基带信号进行放大滤波等，最后采集分析。

接受到用户发出的清点(读、写)指令后，首先由前向发射单元提供稳定的载波，通过调制器对基带指令信号进行调制，上变频至920-925MHz。

发送完相关指令后，继续提供单音信号，为标签提供功率。此时标签接收到读写器发来的前向信号后，按照约定的编码方式及速率进行响应，通过散射读写器前向信号的方式对信号进行调制。

读写器一边提供单音一边等待解调标签返回的数据。按照协议规定对前导码进行匹配。如果解码成功，则上报客户端，完成一次交互。

若读写器解码失败，将控制移相单元中两个单刀双掷的开关，切换另一种相位，从而对本振移相90°再重新进行清点(读、写)尝试(即再重复进行上述步骤)，解决盲点问题。

本发明主要应用在手持式读写器及桌面型读写器中，在实际使用中标签位置与天线位置在移相前后(几毫秒)不会发生变化，两次移相中必定有一次大于(约等于0.707)倍的最大值。从而克服盲点问题。

本发明可实现：

低功耗：I/Q调制器可供选择的器件有限，且为保证内部混频对本振的功率的要求，普遍都集成内部射频放大器对本振进行放大，功耗普遍在200mA左右，不适合采用电池的手持式读写器。而读写器本身射频功率较高，本振功率无需单独放大，可直接采用无源混频器。本发明中采用的混频器属于无源混频器，不会消耗直流功率。

低成本，易调试：混频器的物料成本比I/Q解调器要小很多，且无需供电，大大降低了BOM成本。实际应用中，如图4，采用扇形的电阻摆放形式，通过选焊不同位置的电阻，实现轻松调试线长的目的。

小型化：采用单路混频器解调，将会导致盲点问题无法解决。而采用自己搭建的I/Q解调器又会占用很大面积。采用本发明的移相器单元搭配单混频器解调，可大大缩小PCB面积，降低成本，缩小体积。

P1dB压缩点高：混频器应用广泛，可供选择的物料非常多，P1dB压缩点高。由于读写器相对功率较大，天线及内部链路的回波将会反射到解调器上，采用普通的I/Q解调器承受大功率输入将导致I/Q解调器压缩，非线性产物增多，从而影响读写器的解调。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。