一种阅读器的制作方法

本实用新型涉及一种信号发射接收装置，尤其涉及一种的阅读器。

背景技术：

由于许多慢性病(如精神分裂症)患者在行为规范性与行为模式养成能力方面都存在较大缺陷，这种单纯的人工训练可行度往往比较欠缺。为保证病患能够遵照医嘱按时按量服药，一些用药监督产品应运而生。

智能药盒是智能医疗领域的先驱产品。但智能药盒也在很大程度上存在局限性。譬如，智能药盒只能判断药物是否被取出药盒而不能判断患者是否服下了药物。对于精神分裂患者，其对药物的不依从性一定程度上源自药物的副作用带来的对药物的抵触或者对于来自亲属和医疗人员的加害的恐惧。他们在被要求服药时，有可能将药物藏在身上而不服用。对于这种情况，智能药盒很难判断患者是否服药，从而耽误治疗过程，加重患者的病情。

在这样的背景下，“智能药片”这一新兴概念出现。智能药片可通过药片在不同环境下表现出的差异对药物所处的位置进行监测。如目前比较主流的美国Proteus公司生产的智能药片利用胃酸对其内置芯片进行触发，从而进行信号的传输。智能药片的出现极大地改善了智能药盒误判率高、监督性差的缺陷，为医生对病患服药情况的实时监督提供的便利，实现了“精准医疗”。

但是通过对目前已有的解决方案进行分析，几乎所有的智能药片都需要内置电源进行供电且成本较高。由于智能药片的市场定位为供广大受慢性疾病折磨的病患每日服用，而复杂的结构造成的成本上升很可能不利于智能药片在这些病患当中的推广，违背了“普惠医疗”的原则。此外，电源的介入也会对智能药片的可靠性与使用寿命带来一定的影响，不利于对患者药物依从性的稳定监测。若智能药片采用无线无源方式，则需要一个有良好接收发射性能的阅读器。目前，大多阅读器存在接收回路的性能差，接收或生成频率信号速度慢等问题，同时阅读器的工作还受到距离的影响，距离过远阅读器就无法接收到信号。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种阅读器，优化接收回路性能，快速接收或发射频率信号，同时通过增加阅读器天线的增益，内置双工器，增加读器收发信号的距离，实现阅读器信号的收发切换。

本实用新型提供了一种阅读器，包括：

通信天线模块，包括一平板天线和一双工器，所述平板天线设置在所述双工器的一端。

射频收发模块，包括：

频率合成单元，一侧与一通信天线模块连接，另一侧与一正交解调单元连接；

直接数字合成单元，一侧与信号获取与处理模块连接，另一侧与所述通信天线模块连接；

对数限幅放大单元，连接在所述通信天线模块与所述正交解调单元之间。

所述信号获取与处理模块，与所述正交解调单元连接。

所述对数限幅放大单元与所述通信天线模块之间还设置一混频器和一低噪声放大器，所述混频器与所述低噪声放大器连接。

所述射频收发模块还设置一功率放大器，所述功率放大器连接在所述直接数字合成单元与所述通信天线模块之间。

所述功率放大器与所述直接数字合成单元中间设置一高速开关。

所述信号获取与处理模块包括：

模数转换器，设置在所述正交解调单元和一数字信号处理器之间；

复杂可编程逻辑器件，一侧分别与所述数字信号处理器和所述模数转换器连接，另一侧分别与所述直接数字合成单元和所述频率合成单元连接。

所述平板天线采用通信频率为433MHz的高增益平板天线。

所述射频收发模块中所述频率合成单元与所述直接数字合成单元并联。

本实用新型的技术效果：

本实用新型提供了一种阅读器，优化了接收回路性能，可以快速接收或发射频率信号，同时通过增加阅读器天线的增益，内置双工器，增加读器收发信号的距离，实现阅读器信号的收发切换。

附图说明

图1是本实用新型阅读器的结构示意图；

图2是适用于本实用新型阅读器的智能胶囊的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，但不作为本实用新型的限定。

如图1和图2所示，本实用新型提供了一种阅读器。阅读器通过一螺旋天线连接一智能胶囊，螺旋天线20设置于智能胶囊内；

智能胶囊包括一胶囊外壳16，于胶囊外壳16的一侧壁上设置有一用于封闭侧壁上的开口的酸溶性盖18，以及于胶囊外壳16内设置一活塞19，活塞19和酸溶性盖18围成一个用于储存粉末状或者液状的药物的密闭空间；

活塞19背向密闭空间的一面连接螺旋天线20的一端，螺旋天线20的另一端连接一印制电路板22，印制电路板22背向螺旋天线20的一面连接一固定在胶囊外壳的内侧壁上的传感器21：

当药物通过酸溶性盖18溶解后的开口全部被释放出密闭空间时，螺旋天线20恢复原始长度且在螺旋天线20的正常工作频率上工作，传感器21通过螺旋天线20向阅读器发送一传感器信息。

智能胶囊的螺旋天线设为民用通信频率433MHz，其传感器为单谐振器型SAW传感器。

阅读器包括：

通信天线模块，用于信号收发，通信天线模块包括一平板天线2和一双工器1，实现了信号收发的切换功能；考虑到本设计选用的传感器是无源系统，为得到较远的的信号接收距离，应提高阅读器天线的增益。所以平板天线2采用通信频率为433MHz的高增益平板天线。

信号获取与处理模块15，用于信号数字化处理，同时可以生成目标数字信号。

射频收发模块14，包括：

频率合成单元10，的一侧与通信天线模块连接，另一侧与一正交解调单元9连接。时域脉冲查询法要求激励脉冲的频率接近谐振器谐振频率(本设计中为433MHz)，同时混频器12、正交解调9等单元的本振信号输入的频率精度将显著影响接收回路的性能。为保证本振信号与激励脉冲的频率精度、性噪比与响应速度，本设计选用了美国Silicon Lab公司生产的频率合成器SI4133G作为频率合成器件。

且正交解调单元9还与信号获取与处理模块15连接，正交解调单元9对数放大后的回波信号进行降频转换得到动态性能更优的两路正交信号。智能胶囊中的SAW谐振器的回波信号存在初始相位，为减轻这一现象对谐振频率解算的影响，需要使用正交解调单元9对对数放大后的回波信号进行降频转换。本设计选用Linear Technology公司生产的LT5506芯片对信号进行解调与低通滤波。

直接数字合成单元5，一侧与信号获取与处理模块15连接，另一侧与通信天线模块连接。为保证阅读器发射单元的适应性与通用性更强，需要设计生成频率可调节的频率合成器。考虑到传统频率合成技术无法达到快速生成目标频率信号的要求，本设计选用美国AD公司生产的高速直接频率合成芯片AD9958与频率合成器共同组成频率可调的频率发生单元。射频收发模块14中频率合成单元10与直接数字合成单元5并联，使得信号收发互不影响。

对数限幅放大单元11，用于对回波信号进行放大处理，对数限幅放大单元11连接在通信天线模块与正交解调单元9之间。智能胶囊中的SAW谐振器收到来自射频发射单元的信号后将产生回波并返回阅读器，但由于SAW谐振器为无源器件，回波信号产生后即处于自由衰减阶段。考虑到回波信号的衰减随时间接近对数关系，为尽可能保留全部回波信号，采用对数放大器对回波信号进行限幅放大。本设计采用Analog Device Inc.公司生产的多级对数限幅放大器AD8309对回波信号进行放大处理。

对数限幅放大单元11与通信天线模块之间还设置一混频器12和一低噪声放大器(Low Noise Amplifier，LNA)13。混频器12与低噪声放大器13连接。混频器12可以将频率合成单元10生成的特定频率信号与收到的频率信号进行混频得到中频信号。优选的，频率合成单元生成的特定频率信号的频率为842MHz。低噪声放大器13用于将接收自天线的信号放大，以便于后级的电子设备处理。

射频收发模块14还设置一功率放大器3，功率放大器3连接在直接数字合成单元5与通信天线模块之间。功率放大器3用于目标频率信号的放大，信号通过处理后发射，有利于智能胶囊的接收。

功率放大器3与直接数字合成单元5中间设置一高速开关4。高速开关4又被称为故障电流限制器、快速开关、高速限流保护开关、限流保护器。主要作用是在短路电流未上升到峰值之前，将其高速开断。此设计有利于对阅读器的线路保护。

信号获取与处理模块15包括：

模数转换器8，模数转换器8将正交解调单元9的频率信号转化为数字信号传送到一数字信号处理器7(Digital Signal Processing,DSP)进行处理。

复杂可编程逻辑器件(Complex Programmable Logic Device，CPLD)6，一侧分别与数字信号处理器7和模数转换器8连接，另一侧分别与直接数字合成单元5和频率合成单元10连接。复杂可编程逻辑器件6是一种高密度、高速度和低功耗的可编程逻辑器件。复杂可编程逻辑器件，是从可编程阵列逻辑(Programmable Array Logic,PAL)和通用阵列逻辑(generic arraylogic,GAL)器件发展出来的器件，相对而言规模大，结构复杂，属于大规模集成电路范围。是一种用户根据各自需要而自行构造逻辑功能的数字集成电路。其基本设计方法是借助集成开发软件平台，用原理图、硬件描述语言等方法，生成相应的目标文件，通过下载电缆(“在系统”编程)将代码传送到目标芯片中，实现设计的数字系统。

CPLD6主要是由可编程逻辑宏单元(MC，Macro Cell)围绕中心的可编程互连矩阵单元组成。其中MC结构较复杂，并具有复杂的正交单元互连结构，可由用户根据需要生成特定的电路结构，完成一定的功能。它具有编程灵活、集成度高、设计开发周期短、适用范围宽、开发工具先进、设计制造成本低、对设计者的硬件经验要求低、标准产品无需测试、保密性强、价格大众化等特点，可实现较大规模的电路设计。

回波信号经过收发模块接受并预处理之后将进入信号处理模块进行处理计算。本设计选用TI公司生产的5509A数字信号处理芯片。对于时序逻辑控制单元，本设计选用Altera公司生产的EPM1270芯片。

对于射频脉冲的发射回路，首先利用信号获取与处理模块15和直接数字合成单元5生成目标频率脉冲，经过滤波与功放后作为激励信号通过天线发射到SAW传感器。为节省空间，本设计采用平板天线2并利用双工器1作为收发控制器。

对于回波接收回路，令信号先经过LNA13放大并与842MHz的信号进行混频。对混频后得到的中频信号，进行限幅放大单元11与正交解调单元9后得到动态性能更优的两路正交信号，经过模数转换后便可利用DSP7对其进行进一步处理。

以上所述仅为本实用新型较佳的实施例，并非因此限制本实用新型的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本实用新型说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本实用新型的保护范围内。