专利名称：射频识别系统中的限带伪码调制信号源的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及无线通信系统领域中的一种射频识别系统中的限带伪码调制信号源，特别适用于复杂环境条件下工作的静止特别是运动中物体的实时动态监管的射频识别装置。
背景技术：
射频识别已被广泛应用于对静止特别是对运动中物体如火车车厢、集装厢、出入车辆、人员等的实时、动态监管。它主要由读出器和标签二部分组成，并在两者间通信。读出器实际上是一台收发信机，在应用以前的技术及只对标签数据读出、标签无电池工作的情况下，读出器发出连续波信号，当在其工作区域内有标签通过时，标签天线接收此连续波的一部分能量整流为标签用电源，此时，标签中事先存放有被识别设备数据的存储芯片工作，在数据的不同状态(即高电平或低电平)改变作为天线负载的二极管或三极管的偏置以改变其阻抗，使天线分别工作于匹配或失配状态，这样，入射的连续波处于被吸收及反射状态而被进行了调制故称这为调制反射工作方式。读出器接收到此调制反射信号后解调，解码后即可读出标签中数据的内容。标签安装于被识别物体的表面。其芯片中数据的内容即被识别物体需识别的内容，经上述过程就被传输到了读出器。在具有读写功能的系统中，在读出器要写数据到标签的存储器中时，读出器需发出相应数据的调制信号，由标签解调后存储，以便在其他位置由其他读出器读出。
实现该系统的早期专利有如美国专利US Pat Nos4739328，4786907等。但根据这些专利实现的系统在实际应用中会碰到很多问题，特别在高速(指读出器与标签间相对速度很高)及复杂环境(指安装环境内有较多障碍性杂物)条件下工作时，其接收数据率或可靠性大大下降，有时根本就无法正常工作。实际上，这时综合性的反映了各种衰落的影响。为解决这些问题，美国专利US Pat No 5055659“读写远离标签的高速系统”提出了一种改进的编码技术，使在应用现有设备情况下，数据率能提高一倍；US Pat No 5784689“调制反射系统中合成器技术”提出了当用数据信息调在付载波上的调制反射系统时应用一种对付载波的合成器以克服频率衰落的方法；还有提出将调制反射信号采用频分多路复用编码的方法。虽然有大量的专利在为解决有关问题而努力，并取得一定的进展，但只能解决局部性的问题，有些又太复杂了。
发明内容
本实用新型的目的在于避免上述背景技术中的不足之处而提供一种将原射频识别系统读出器应用的连续波信号源改为限制带宽伪随机码调制信号源的射频识别系统中的限带伪码调制信号源。且本实用新型还具有数据率及可靠性高，线路改造制作简便，成本低，特别适合高速及复杂环境下应用等特点。
本实用新型的目的是这样实现的本实用新型由伪码发生器1、驱动器2、低通滤波器3、调制驱动器5和调制器6构成的抑制载波双边带调制器4、线性功放器7、电源8组成。其中伪码发生器1出端口依次串接驱动器2、低通滤波器3、抑制载波双边带调制器4的调制驱动器5、调制器6后与线性功放器7入端口连接，载波入端A与调制器6另一入端口连接，电源8出端口+V、-V电压端分别与各部件相应电源端连接。
本实用新型限带伪码调制信号源中的伪码发生器1由5级移位寄存器9-1至9-5、或门10、异或门11、或非门12组成，其中移位寄存器9第一至第四级9-1至9-4的出端2至5脚输出与或非门12入端1至4脚连接，移位寄存器9第三级9-3出端4脚及第五级9-5出端6脚输出与异或门11入端1、2脚连接，异或门11出端3脚及或非门12出端5脚输出分别与或门10入端1、2脚连接，或门10出端3脚输出与移位寄存器9第一级9-1入端1脚连接，移位寄存器9第五级9-5出端7脚与驱动器2入端连接，移位寄存器9入端8脚与电源8出端+V电压端连接，入端9脚接地端。
本实用新型限带伪码调制信号源中的驱动器2由驱动集成块13组成；低通滤波器3由电容C1至C5、电感L2、L4组成，其中伪码发生器1出端7脚与驱动集成块13入端1脚连接，驱动集成块13出端2脚与电容C1、C2一端及电感L2一端并接、入端3脚与电源8出端+V电压端连接、入端4脚接地端；电容C2和电感L2另一端与电容C3、C4一端及电感L4一端并接，电容C4及电感L4另一端与电容C5一端及调制驱动器5入端并接，电容C1、C3、C5另一端与地端并接。
本实用新型限带伪码调制信号源中的抑制载波双边带调制器4的调制驱动器5由运算放大器14组成，其运算放大器14的入端1脚串接电阻R3后与其4脚及调制器6入端口2和15脚并接、入端1脚并接电阻R4后接地端；其入端2脚串接电阻R1后与电源8出端+V电压端连接、入端2脚还分别并接电阻R2和电容C8后接地端；其入端3脚与电源8出端+V电压端并接、入端3脚还分别并接电容C6、C7后接地端；其入端8脚一路串接电阻R6后分别与电阻R5一端和低通滤波器3入端并接、电阻R5另一端接地端、入端8脚另一路串接电阻R7后与其出端5脚及调制器6入端口1和16脚并接；其入端6脚与电源8出端-V电压端连接、入端6脚还分别并接电容C9、C10后接地端。
本实用新型限带伪码调制信号源中的抑制载波双边带调制器4的调制器6由传输线变压器15、调制集成块16组成，其中传输变压器15入端5、4脚之间并接电阻R8后其4脚接地端，其5脚与载波入端口A连接，传输变压器15出端1、3脚分别串接电容C13、C14后与调制集成块16入端5、6脚连接；调制集成块16入端1和16脚及2和15分别与调制驱动器5出端4、5脚并接，其入端12脚并接电容C14、C15接地端后再与电源8出端+V电压端连接，其入端7、8脚并接电容C11、C12接地端后再与电源8出端+V电压端连接，其出端11脚串接电容C17后与线性功放器7入端连接，其入端3、4、9、10、13、14脚与地端并接。
本实用新型相比背景技术具有如下优点1、本实用新型设计把原读出器发射的连续波信号改为限制带宽的伪随机码调制信号，可使原射频识别系统提高数据率及可靠性，特别是提高在高速与复杂环境条件下应用的能力。
2、本实用新型只对原系统读出器增加了伪码发生器1等部件并作相应改动，标签可不作任何改动，因此线路改动少，制作方便，电路结构简单，成本低廉。
图1是本实用新型的原理方框图。
图2是本实用新型伪码发生器1的电原理图。
图3是本实用新型驱动器2、低通滤波器3的电原理图。
图4是本实用新型抑制载波双边带调制器4的电原理图。其中图4-a是本实用新型图4中的调制驱动器5电原理图。图4-b是本实用新型图4中的调制器6电原理图。
图5是本实用新型传输路径上模拟多经干扰的接收信号频谱图。
具体实施方式
参照图1至图5，本实用新型由伪码发生器1、驱动器2、低通滤波器3、调制驱动器5和调制器6构成的抑制载波双边带调制器4、线性功放器7、电源8组成。本实用新型伪码发生器1作用产生伪随机码信号的序列，它由5级(即n＝5)移位寄存器9-1至9-5、或门10、异或门11、或非门12组成，图2是伪码发生器1实施例的电原理接线图，且按其连接线路。其中5级移位寄存器9作用是随时钟信号进行数据的移位寄存，实施例采用市售74LS164型芯片制作。异或门11作用是产生移位寄存器9所需的反馈逻辑信号。实施例用移位寄存器9第3，5级输出通过异或门11反馈，以便产生m序列的信号，但若移位寄存器9各级为全零信号状态时移位寄存器9将不能进一步工作，为抑制这状态的产生需应用或门10及或非门12，这时将移位寄存器9的1，2，3，4级输出接或非门12输入脚，或非门12及异或门11输出接或门10输入脚，或门10输出反馈到移位寄存器9第一级的输入脚，移位寄存器9第5级的输出即所需伪码序列到驱动器2。
本实用新型驱动器2的作用增强信号驱动能力，它由驱动集成块13组成。低通滤波器3作用为低通滤波，实施例采用椭圆函数型低通、截止频率为7.5MHz，它由电容C1至C5、电感L2、L4组成。图3是本实用新型驱动器2和低通滤波器3实施例的电原理接线图，且按其连接线路。实施例驱动集成块13采用有驱动能力的MAX4016型宽带运放制作。实施例低通滤波器采用的C1为420pF，C2为80pF，C3为660pF，C4为24pF，C5为315pF，L1为1.3uH，L2为0.9uH，其截止频率为7.5MHz，可使最后产生的伪随机码调制信号3dB带宽约15MHz。
本实用新型抑制载波双边带调制器4由调制驱动器5和调制器6构成，图4为一种抑制载波双边带调制器的线路图，也可以由单一的双平衡混频器制作。因调制器6的调制集成芯片16要求调制信号差分输入，故需加调制驱动器5，变换单端到差分信号。调制驱动器5由运算放大器14组成，图4-a是本实用新型调制驱动器5实施例的电原理接线图，且按其连接线路。实施例采用市售AD8132型运算放大器14作调制驱动器，其增益为1，故到运算放大器14其同相输入端8脚与反相输入端1脚的输入电阻R6、R4与反馈电阻R7、R3均为348Ω，为确保其输入阻抗为50Ω，输入口到地并接R5为49.9Ω及反相端1脚到地电阻R4增加34.9Ω，变成382.9Ω，其3脚接电源8出端+V，其电压为+5V，C6，C7为其滤波电容，其6脚接电源8出端-V，其电压为-5V，C9，C10为其滤波电容，R1，R2组成分压器给出到2脚必须的偏置，C8为此偏置源的滤波电容；其出端5脚，4脚分别为转换后差分调制信号正、负输出端口。调制器6由传输变压器15、调制集成块16组成，图4-b是本实用新型调制器6实施例的电原理接线图，且按其连接线路。实施例调制集成块16采用市售AD8345型调制集成芯片。这芯片主要为产生各种正交调制信号用的，其1，2及16，15脚分别为调制信号同相(I)及正交(Q)分量正、负的输入端。在这里用作抑制载波双边带调制器时，1和16脚及2和15脚是分别连接在一起的，然后分别与调制驱动器5的端口5脚，4脚相接。其3，4，9，10，13，14脚都应接地，其7，12脚为芯片不同部分的电源，接电源8出端+V电压为+5V，其C11，C12，C15，C16分别为电源滤波电容，其8脚为芯片使能脚，接+5V即可使芯片工作，其11脚为输出脚，通过C17隔直电容接线性功放器7，其5，6脚为载波本振信号输入，实施例载波频率为910MHz，为得到最大的载波本振信号输出的抑制，此芯片需要用差分本振输入，实际的单端输入口A端口与芯片输入脚5，6间需接传输线变压器15及隔直电容C13，C14，电阻R8为匹配电阻。实施例传输线变压器15采用市售ETC-1-1-13传输线变压器器件制作。
本实用新型传输路径上模拟多径干扰后得到的的接收频谱图如图5所示，因实施例所用移位寄存器时钟频为16MHz，工作级数为n＝5，伪随机序列周期应为31，各频谱频率间隔约516KHz，频谱包络为(Sinx/x)2形状，经低通滤波器后的调制信号频谱约15个等间隔频谱。抑制载波双边带调制后的信号输出功率将分布在限制带宽的约30个等间隔的伪码的付载波上。现使此伪码调制信号源与频谱仪间为无线传输工作，在传输路径旁移动反射板以模拟多径现象，可以看出一部分频谱有严重衰落，但大部分频谱能量仍能保留，表现出具有克服频率选择性衰落的能力。
本实用新型线性功放器7作用将调制后信号进行功率放大达到所需的发射功率，实施例采用市售通用功放集成块器件制作。本实用新型电源8提供各级部件直流工作电压，实施例用市售通用的集成电源模块器件制作其输出+V端电压为+5V电压、输出-V端电压为-5V电压。本实用新型所有电路中的电阻R、电容C器件均采用市售通用电阻电容器件制作。
本实用新型简要工作原理如下本限带伪码调制信号源的伪码发生器1主要由移位寄存器9、异或门11、或门10及或非门12组成，使由异或门11组成的反馈逻辑产生一种最长线性反馈移位寄存器序列(又称m序列)，或非门12及或门10是为了避免序列的全零状态而设置的。此序列周期为L＝2n-1，(n为参加工作的移位寄存器级数)，具有伪噪声(PN)特性，故称伪(随机)码发生器。此序列的功率谱为间隔Δf＝fc/L(fc为移位寄存器时钟信号的频率)，包络A(Sinx/x)2形状的离散谱，这里A为(L+1)/L2，x为πf/fc。组成伪码发生器的器件若为一般的TTL器件，为了能驱动50Ω负载，亦为方便阻抗匹配，需加一级驱动器2，又为了把最后频谱能限制在一定的工作频带内，驱动器2后又加一低通滤波器3。本限带伪码调制信号源的抑制载波双边带调制器4的作用是将上述经处理的基带限带伪码信号搬移到工作载波频率的上下边带上去，以产生工作频率的限制带宽伪码调制信号。其后应用线性功放7以使原信号频谱不改变地达到所需发射功率。这信号亦可认为是限制带宽的不带信息的一种扩频信号，它应具有在高速，复杂环境下不同程度抑制各种衰落的能力。这限带伪码调制信号在标签中将受到又一次的信息的幅度调制，并反射到读出器后对其进行信息解调。
本实用新型安装结构如下本实用新型图2及图3的电路安装在一块尺寸大小为长80毫米宽75毫米的印制板上，此板上同时安有SMA输出插座。图4电路的印制板与线性功放7及载波本振信号源印制板一起安装在一个尺寸为长140毫米宽70毫米高30毫米的屏蔽盒内，此盒上安有SMA输入及输出插座。将上述图2及图3印制板的输出与屏蔽盒的输入用双SMA头连接器连接即可组装成本实用新型。
权利要求1.一种由线性功放器(7)、电源(8)组成的射频识别系统中的限带伪码调制信号源，其特征在于还有伪码发生器(1)、驱动器(2)、低通滤波器(3)、调制驱动器(5)和调制器(6)构成的抑制载波双边带调制器(4)组成，其中伪码发生器(1)出端口依次串接驱动器(2)、低通滤波器(3)、抑制载波双边带调制器(4)的调制驱动器(5)、调制器(6)后与线性功放器(7)入端口连接，载波入端(A)与调制器(6)另一入端口连接，电源(8)出端口+V、-V电压端分别与各部件相应电源端连接。
2.根据权利要求1所述的射频识别系统中的限带伪码调制信号源，其特征在于伪码发生器(1)由5级移位寄存器(9-1)至(9-5)、或门(10)、异或门(11)、或非门(12)组成，其中移位寄存器(9)第一至第四级(9-1)至(9-4)的出端2至5脚输出与或非门(12)入端1至4脚连接，移位寄存器(9)第三级(9-3)出端4脚及第五级(9-5)出端6脚输出与异或门(11)入端1、2脚连接，异或门(11)出端3脚及或非门(12)出端5脚输出分别与或门(10)入端1、2脚连接，或门(10)出端3脚输出与移位寄存器(9)第一级(9-1)入端1脚连接，移位寄存器(9)第五级(9-5)出端7脚与驱动器(2)入端连接，移位寄存器(9)入端8脚与电源(8)出端+V电压端连接，入端9脚接地端。
3.根据权利要求1或2所述的射频识别系统中的限带伪码调制信号源，其特征在于驱动器(2)由驱动集成块(13)组成，低通滤波器(3)由电容C1至C5、电感L2、L4组成，其中伪码发生器(1)出端7脚与驱动集成块(13)入端1脚连接，驱动集成块(13)出端2脚与电容C1、C2一端及电感L2一端并接、入端3脚与电源(8)出端+V电压端连接、入端4脚接地端；电容C2和电感L2另一端与电容C3、C4一端及电感L4一端并接，电容C4及电感L4另一端与电容C5一端及调制驱动器(5)入端并接，电容C1、C3、C5另一端与地端并接。
4.根据权利要求3所述的射频识别系统中的限带伪码调制信号源，其特征在于抑制载波双边带调制器(4)的调制驱动器(5)由运算放大器(14)组成，其运算放大器(14)的入端1脚串接电阻R3后与其4脚及调制器(6)入端口2和15脚并接、入端1脚并接电阻R4后接地端；其入端2脚串接电阻R1后与电源(8)出端+V电压端连接、入端2脚还分别并接电阻R2和电容C8后接地端；其入端3脚与电源(8)出端+V电压端并接、入端3脚还分别并接电容C6、C7后接地端；其入端8脚一路串接电阻R6后分别与电阻R5一端和低通滤波器(3)入端并接、电阻R5另一端接地端、入端8脚另一路串接电阻R7后与其出端5脚及调制器(6)入端口1和16脚并接；其入端6脚与电源(8)出端-V电压端连接、入端6脚还分别并接电容C9、C10后接地端。
5.根据权利要求4所述的射频识别系统中的限带伪码调制信号源，其特征在于抑制载波双边带调制器(4)的调制器(6)由传输线变压器(15)、调制集成块(16)组成，其中传输变压器(15)入端4、5脚之间并接电阻R8后其4脚接地端，其5脚与载波入端口(A)连接，传输变压器(15)出端1、3脚分别串接电容C13、C14后与调制集成块(16)入端5、6脚连接；调制集成块(16)入端1和16脚及2和15分别与调制驱动器(5)出端5、4脚并接，其入端12脚并接电容C14、C15接地后再与电源(8)出端+V电压端连接，其入端7、8脚并接电容C11、C12接地后再与电源(8)出端+V电压端连接，其出端11脚串接电容C17后与线性功放器(7)入端连接，其入端3、4、9、10、13、14脚与地端并接。
专利摘要本实用新型公开了一种射频识别系统中的限带伪码调制信号源，它涉及无线通信系统领域中对静止特别是运动物体的动态监管识别装置。它由伪码发生器、驱动器、低通滤波器、抑制载波双边带调制器、线性功放器、电源等部件组成。它是将限带的伪码基带信号搬移到工作载波频率的上下边带上去，以产生工作频率的限制带宽伪码调制信号。本实用新型具有提高数据率及可靠性能力，特别能在高速及复杂环境条件下应用的能力，还具有线路改动简易，电路结构简单，成本低廉等特点，特别适用于无线通信系统中用调制反射技术作射频识别用的动态监管装置。
文档编号G01S13/82GK2765198SQ20052002335
公开日2006年3月15日 申请日期2005年1月13日 优先权日2005年1月13日
发明者阮志彬 申请人:阮志彬