一种自动开关功率的阅读器实现装置的制作方法

本发明属于阅读器技术领域，尤其是涉及一种自动开关功率的阅读器实现装置。

背景技术：

rfid集成系统包括阅读器、标签、天线、中间件、应用系统等软硬件产品。当阅读器通过天线给标签发送能量和数据构成前向链路，标签接到能量后进行处理再次经过阅读器天线返回信息到阅读器构成反向链路，实现数据读取。驻波是指频率相同、传输方向相反的两种波沿传输线形成的一种分布状态，其中一个波是另一个波的反射波，这种驻波容易形成能量积累，阻碍常规信号的正常传输。我们的设备阅读器当天线不在位时前向能量将全部反射到反向链路中，造成射频链路的损害，这种情况我们称为驻波告警。

目前我们为防止驻波损害通常会设计驻波保护电路，驻波保护电路一般采用定向耦合器采集出前反向功率进行功率检测，但由于天线负载变化会导致检测前反向功率有偏差，对耦合器的隔离度有较高的要求；而且，整体功放开关功能也不完善，不能实现自动开关功放。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明旨在提出一种自动开关功率的阅读器实现装置，以通过自动开关前向功率防止驻波告警造成了链路功放损坏。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种自动开关功率的阅读器实现装置，包括：

前向信号发生单元，用于提供检测驻波时所需的单音信号；

前向及反向功率采集单元，用于将前向信号和反向信号分别进行提取得到前向功率和反向功率；

功率检测单元，包括两个功率检测器和一个比较器，两个功率检测器分别用于将接收的前向功率及反向功率根据某种非线性关系计算出对应的电压值后输入到比较器的两个输入端，比较器输出比较结果；

自动开关功率单元，接收比较器的输出值，通过可编程逻辑器件进行逻辑处理，实现自动开关前向功放，同时通过告警单元进行实时驻波告警。

进一步的，当功率检测单元检测到驻波异常后，使能驻波告警信号，之后所述自动开关功率单元的可编程逻辑器件实现如下逻辑控制功能：将驻波告警信号存入中断寄存器中，其中，所述中断寄存器通过反相器与报警寄存器进行或运算后反馈更新报警寄存器的数据，所述报警寄存器控制报警灯开启，所述报警寄存器用于存储控制报警灯的控制信号；所述可编程逻辑器件根据报警寄存器的数据关闭前向功放，后更新中断寄存器的数据。

进一步的，可通过上位机发出命令，使可编程逻辑器件强制改变报警寄存器数据，熄灭报警灯。

进一步的，所述自动开关功率单元的输出的驻波检测结果与上位机发出的功放电源控制信号经过与运算后控制前向功放的开关。

进一步的，所述前向及反向功率采集单元包括耦合器和环形器，所述耦合器一端与阅读器的天线选择及匹配单元连接，另一端连接环形器；通过定向的耦合器和环形器组合将前向信号和反向信号分别进行提取得到前向功率和反向功率。

进一步的，所述前向信号发生单元输出的单音信号经过阅读器功放的输出匹配网络调整与后级的匹配，然后再经过微带线耦合到前向功率，并输入到功率检测单元的正向功率的功率检测器。

相对于现有技术，本发明具有以下优势：

(1)本发明实现功放自动关断开启：功率检测单元会实时对前反向功率进行检测，输出相应的模拟电压，经过比较器按照预设的门限比较得出天线实时的驻波水平是否超标。告警后会自动关断功放，手动解除后也会继续检测直到驻波保护正常才会自动打开功放。

(2)具有较高隔离度：利用环形器的单向传输特性，保护了功放免受大功率反射信号的损坏；

(2)用可编程逻辑控制，编程方式更灵活，速度较快。

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自动开关功率的阅读器实现装置的原理框图；

图2为本发明实施例所述环形器的结构示意图；

图3为本发明实施例所述功放控制信号部分的原理示意图；

图4为本发明实施例所述epld实现的逻辑功能图。

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。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

一种自动开关功率的阅读器实现装置，如图1所示，包括

前向信号发生单元，用于提供检测驻波时所需的单音信号，包括依次连接的pll、调制器和放大器等；

前向及反向功率采集单元，包括耦合器和环形器，所述耦合器一端与阅读器的天线选择及匹配单元连接，另一端连接环形器；通过定向的耦合器和环形器组合将前向信号和反向信号分别进行提取；

功率检测单元，包括两个功率检测器和一个比较器，两个功率检测器分别用于将前向功率及反向功率根据某种非线性关系计算出对应的电压值后输入到比较器的两个输入端，比较器输出比较结果；

自动开关功率单元，接收比较器的输出值，通过可编程逻辑器件epld进行逻辑运算，再配合cpu控制实时检测，实现自动开关前向功放，同时通过告警单元进行实时驻波告警。

所述自动开关功率单元的epld的逻辑处理存储到中断寄存器和报警寄存器的数据，所述报警寄存器控制报警灯开启；所述中断寄存器用于存储比较器输出使能的驻波告警信号，驻波告警信号低电平有效；所述报警寄存器用于存储控制报警灯的控制信号；所述中断寄存器通过反相器与报警寄存器进行或运算后反馈更新报警寄存器的数据。

所述epld根据报警寄存器的数据关闭前向功放，后更新中断寄存器的数据，可通过上位机发出指令，即通过cpu使epld强制将报警寄存器变低，从而熄灭报警灯；

如图3所示，所述自动开关功率单元的输出的驻波检测结果与上位机发出的功放电源控制信号经过与门运算后控制前向功放的开关；从而实现即使上位机发出的功放使能信号，控制前向功放的开关打开，此时若根据比较器的输出结果仍为驻波异常，则依然控制报警灯报警和关闭前向功放的开关。

工作原理与过程：

所述前向信号发生单元提供单音信号，经过阅读器功放的输出匹配网络调整与后级的匹配，然后再经过微带线耦合到前向功率，并输入到功率检测单元的正向功率的功率检测器。

同时，前向功率继续经输入到环形器的1端口，从端口2输出，如图2所示，环形器的端口2输出前向功率到耦合器传输到天线选择及匹配单元，根据需要切换不同天线。至此，阅读器实现发射前向功率并采集前向功率信息。

若此时天线不在位，则前向功率信号将通过天线口原路返回再次经过耦合器，耦合部分进入阅读器的反向链路中，直通部分继续进入环形器的2端口，根据环形器的顺时针特性(本应用中使用)，信号由3口输出，进入到功率检测单元的反向功率的功率检测器。

所述功率检测单元接收实时采集的前向及反向功率信号，经过转化实时输出前向及反向功率信号对应的检测电压信号，电压信号随即进入比较器进行电压比较。如图3所示，天线口驻波正常时，前向功率检测电压大于反向检测电压，比较器输出高电平，当天线口不在位，前向链路发出的功率将全部反射到反向链路，导致反向功率大于前向功率，因此比较器会输出低电平，即驻波告警有效。

根据比较器的输出结果，使能驻波告警信号端，如图4所示，当驻波告警信号端使能后，epld会进行如下逻辑处理：

首先，驻波告警信号变低(即‘0’)后存入中断寄存器i_irq_n中，再经过反相器后与报警寄存器s_vswr_reg进行或运算，后再输入到报警寄存器s_vswr_reg；这里从逻辑的角度讲，是输出信号再次赋值给输入端。从硬件的角度讲，其实进行了反馈。因此在驻波告警和没有告警两种情况，报警寄存器s_vswr_reg依然为高电平，报警寄存器s_vswr_reg控制连接的报警灯保持常亮状态。

当报警寄存器s_vswr_reg为1时，启动驻波告警，epld控制前向功放使能变低，即关闭前向功放，达到保护电路的目的。当前向功放关闭后，比较器输出为高电平，告警信号消除，中断寄存器i_irq_n变高电平。若想在告警消除的状态熄灭报警灯，需启动驻波保护消除操作(上位机操作)，使epld强制将报警寄存器s_vswr_reg变低，此时经过或门的s_vswr_reg依然为低，报警灯熄灭。

当报警寄存器s_vswr_reg为0时，前向功放使能由上位机传输的数据控制，若为‘0’，即关断功放。若为‘1’，功放打开。比较器继续判断当前天线是否在位，若在位，刚才所进行的驻波保护消除有效，能够永久的关闭报警灯，彻底解除警告。若此时天线依然不在位，则会继续提示驻波告警，也就是上位机操作驻波消除操作后，报警灯灭了一下紧接着又会亮起，关断功放。直到检验到天线在位，才会彻底消除报警，不再关断功放。这样就实现了自动开关功率的功能。

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。