专利名称：超高频无线射频识别阅读器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电子技术领域，特别是一种超高频无线射频识别阅读器，可用 于生产、零售、物流和交通各个行业的自动化管理。
背景技术：
无线射频识别是一种借助于电磁波传播和感应而进行的自动识别技术，该技术 作为一种快速、实时、准确采集与处理信息的高新技术和信息标准化的基础，被列 为本世纪十大重要技术之一。低频近距离射频识别系统主要集中在125kHz、 13.56MHz;高频远距离射频识别系统主要集中在915MHz、 2.45GHz、 5.8GHz。高 频射频识别技术读写距离可远达十几米乃至几十米，环境适应性强、不受雨雪、冰 雹、灰尘等的影响，可全天候、无接触地完成自动识别、跟踪与管理，抗干扰能力 强。
射频识别最早运用于军事领域，近年来，射频识别技术得到了很大程度的发展 和应用。射频识别产品种类很多，如Philips、 TI、 Motorola. Microchip这些世界 著名企业都生产射频识别产品，并且各有特点，自成系列。Philips是该领域的龙头 老大，其射频识别标签累计出货量已经超过了 IO亿只。目前射频识别已被广泛应 用于工业自动化、商业自动化、交通运输控制管理等众多领域，例如汽车或火车的 交通监控系统、高速公路自动收费系统、物品管理、流水线生产自动化、门禁系 统、金融交易、仓储管理、畜牧管理、车辆防盗等。射频识别技术的迅速发展引起 了国内外众多市场调研机构的关注，纷纷对射频识别市场发展进行分析和预测。由 于涵盖的领域有所不同，因此各调研公司给出的预测数据不尽相同，但是可以肯定 的是射频识别技术的应用即将进入一个蓬勃发展的时期。
超高频远距离自动识别技术具有能一次性读取多个标签、穿透性和抗干扰性 强、数据的记忆容量大等特点和优点。由于无源电子标签成本低，体积小，使用方 便，可靠性和寿命高，可以在车辆或其它被标识的物体高速运动的情况下工作，且 耐受户外恶劣环境，因而得到了世界各国的重视。近年来，由于受到以美国国防部 和欧美大企业的推动，确立了自动识别国际标准，加之超高频电子标签的价格逐年 下降，大大降低了射频识别技术的应用门槛。超高频远距离自动识别技术的应用领域已逐步深入到现代物流、电子商务、交通管理、电子政务以及军事管理等国民经 济的各个领域。超高频远距离自动识别已开始进入高速成长期。国内在低频射频识别技术的应用已经比较成熟，但是在超高频射频识别应用 上，国内还处于实验阶段。首先超高频射频识别技术比较复杂，研发成本较高，提高了超高频射频识别技术的应用门槛；其次超高频射频识别阅读器相关产品设备复 杂，价格高昂。这主要是由于目前国内厂家设计的阅读器普遍采用超外差结构。超 外差接收机结构复杂，采用两次变频，导致硬件成本非常高。发明内容本实用新型的目的在于克服上述已有技术的不足，提供一种成本低、结构简单 的超高频无线射频识别阅读器，以实现超高频射频识别在国内的普及和应用。为实现上述目的，本实用新型提供的超高频无线射频阅读器包括射频模块、控 制模块和接口模块，该控制模块的输入端口与接口模块双向连接，控制模块的输出 端口与射频模块的输入端口双向连接，射频模块的输出端口与外接天线双向连接。上述超高频无线射频识别阅读器，其中所述的控制模块包括DSP处理器、存 储器、JTAG接口和电源模块，该DSP处理器分别与第一存储器、第二存储器、第 一 JTAG接口和电源模块双向连接，第二存储器与第二 JTAG接口双向连接。上述超高频无线射频识别阅读器，其中所述的射频模块包括接收模块和发射 模块，接收模块和发射模块的一端通过DSP处理器连接，另一端通过50欧姆微带 传输线连接。上述超高频无线射频识别阅读器，其中所述的接收模块由射频检波管，电压 放大器和AD转换器组成，电压放大器的输入端分别与射频检波管的输出端和AD 转换器的输入端连接。上述超高频无线射频识别阅读器，其中所述的发射模块由射频芯片和功率放 大器组成，射频芯片的输出端与功率放大器的输入端连接。上述超高频无线射频识别阅读器，其中所述的射频检波管由两个相同的峰值检 波管并联构成，输入端与50欧姆微带传输线连接，输出端与电压放大器连接。上述超高频无线射频识别阅读器，其中所述的接口模块由RS232转换器构 成，输入端与DSP处理器双向连接，输出端与计算机双向连接。本实用新型由于利用峰值检波原理和微波传输线理论，将超高频射频识别系统 的接收和发射有机结合起来，采用控制模块的输出端口与射频模块的输入端口通过微带传输线双向连接的结构，避免了传统超高频射频识别系统所特有的收发相互干 扰问题，省去了价格昂贵的环行器，有效降低了超高频射频识别阅读器的成本，使得超高频射频识别阅读器的设计大为简化；同时由于采用ADI公司的低成本高性 能DSP芯片ADSPBF531,可以方便日后的升级换代。 以下参照附图对本实用新型的结构作详细描述。
图1是本实用新型的整体结构图；图2是本实用新型的控制和接口模块结构图；图3是本实用新型的射频收发模块结构图。
具体实施方式
参照图1，本实用新型由天线11、射频模块12、控制模块13和接口模块14 构成，控制模块13的输入端口与接口模块14双向连接，控制模块13的输出端口 与射频模块12的输入端口通过微带传输线双向连接，射频模块12的输出端口与外 接天线11双向电连接。该接口模块采用RS232转换器26构成，输入端与控制模 块双向连接，输出端与计算机双向连接；该控制模块13的具体结构如图2所示； 该射频模块12的结构如图3所示。参照图2，本实用新型的控制模块包括DSP处理器、存储器、JTAG接口和电 源模块，该DSP处理器21分别与第一存储器22、第二存储器23、第一 JTAG接 口 24和电源模块27双向连接，第二存储器23与第二 JTAG接口 25双向连接。控 制模块的核心组件是DSP处理器，该处理器采用的是ADI公司Blackfm系列的低 成本高性能DSP芯片ADSPBF531。 Blackfin处理器系列具有世界领先的功率管理 和性能，融合了 Analog Devices/Intel的微信号结构。通过将工业标准接口与高性能 的信号处理内核相结合，用户可以快速开发出节省成本的应用装置，而无需昂贵的 外部组件。第二存储器采用的是意法半导体的PSD4256G6V，它是一款在线可编程的 FLASH芯片，可以利用一个JTAG接口进行程序的仿真和擦写，而不需要DSP的 参与，在任何时候都可以通过JTAG接口对FLASH里的程序进行编写。第一存储器采用的是HYNIX公司的HY57V641620E，它是一款4BankX 1MX 16bits的同步DRAM芯片，价格低廉。以上所述器件的型号并不唯一。参照图3，本实用新型的射频模块包括接收模块和发射模块，接收模块和发射 模块的一端通过DSP处理器连接，另一端通过50欧姆微带传输线连接。发射模块 由射频芯片35和功率放大器34组成，射频芯片35的输出端与功率放大器34的输 入端连接。接收模块由射频检波管31，电压放大器32和AD转换器33组成，电 压放大器32的输入端分别与射频检波管31的输出端和AD转换器33的输入端连 接。射频检波管31由两个相同的峰值检波管并联构成，输入端与50欧姆微带传输 线连接，输出端与电压放大器32连接。射频芯片采用AD公司研发的一款支持ASK调制的高性能、低功耗、高集成 度的射频芯片ADF7020，它内部具有自动增益控制和自动频率控制的功能，接收 灵敏度在lkbps的速率时可以达到-119dBm。功率放大器采用日立公司出品的 PF01411B，其最大输入功率为ldBm，最大输出功率可达37dBm，工作效率可达 45%，功放的开关时间小于2ps，能够满足目前阅读器对信号功率的要求。射频检 波管采用安捷伦公司的HSMS2852 二极管，该二极管是零偏置倍压检波二级管， 工作频率可达1.5GHz，不需要任何外置偏置电压，检波最小电平可以达到-55dBm，能有效对超高频射频识别信号进行检波。电压放大器釆用AD公司的晶体 管放大器MAT04FS，该放大器的电流增益可以达到400，能有效放大经射频检波 管检波后的微弱信号。以上所选器件的型号并不唯一。本实用新型的工作原理如下射频检波器31对经天线11接收到的射频信号进行检波，检波后的信号由电压 放大器32进行放大，再经AD转换器33转换为数字信号后输送给DSP处理器21 进行分析和运算。射频芯片35负责对由DSP处理器21输送到射频芯片35的基带 数字信号进行调制和上变频处理，处理后的射频信号经功率放大器34放大后由天 线11辐射到空中。控制模块是阅读器工作的中枢，其中DSP处理器21控制阅读 器命令的产生、对接收信号的处理和防碰撞算法的执行。第二存储器23用于存储 应用程序。第一存储器22用于执行应用程序。阅读器上电以后，存储在第二存储 器23中的程序被调入到第一存储器22中运行。接口模块主要由RS232转换器26 组成，它将阅读器识别出的ID在DSP处理器21中处理后经RS232转换器26发送 给计算机显示出来。 实用新型能够应用于如下环境(1) 公路运输收费管理将本系统安装在高速公路收费口，阅读器直接与收费系统相联，阅读器天线指 向道口，内部安装电子标签的车辆能快速通过收费口，读出设备可快速、准确地记 录通过车辆的编号或帐户信息，实现高速公路通行费的自动征收与管理。(2) 人员车辆出入管理 本实用新型的超高频射频识别系统可以应用于大型停车场、军事重地、金融系统等地方的人员出入管理。将该系统安装在出入口，将与名片大小相仿的电子标 签贴附在汽车风挡玻璃或挂在人的身上，当有人员或车辆进出时，阅读器即可快 速、准确地记录下所通过的车辆或人员信息及通过的时间，同时还可以对是否允许 通过做出判断，自动控制出入大门开关，做到出入严格管理。
权利要求1.一种超高频无线射频识别阅读器，其特征在于包括射频模块(12)、控制模块(13)和接口模块(14)，该控制模块(13)的输入端口与接口模块(14)双向连接；控制模块(13)的输出端口与射频模块(12)的输入端口通过微带传输线双向连接，射频模块(12)的输出端口与外接天线(11)双向电连接。
2. 根据权利要求1所述的超高频无线射频识别阅读器，其特征在于所述的控制 模块包括DSP处理器、存储器、JTAG接口和电源模块，该DSP处理器(21)分 别与第一存储器(22)、第二存储器(23)、第一 JTAG接口 (24)和电源模块(27)双向连接，第二存储器(23)与第二 JTAG接口 (25)双向连接。
3. 根据权利要求1所述的超高频无线射频识别阅读器，其特征在于所述的射频 模块包括接收模块和发射模块，接收模块和发射模块的一端通过DSP处理器连 接，另一端通过50欧姆微带传输线连接。
4. 根据权利要求3所述的超高频无线射频识别阅读器，其特征在于所述的接收 模块由射频检波管(31)，电压放大器(32)和AD转换器(33)组成，电压放大 器(32)的输入端分别与射频检波管(31)的输出端和AD转换器(33)的输入端 连接。
5. 根据权利要求3所述的超高频无线射频识别阅读器，其特征在于所述的发射 模块由射频芯片(35)和功率放大器(34)组成，射频芯片(35)的输出端与功率 放大器(34)的输入端连接。
6. 根据权利要求4所述的超高频无线射频识别阅读器，其特征在于所述的射频 检波管(31)由两个相同的峰值检波管并联构成，输入端与50欧姆微带传输线连 接，输出端与电压放大器(32)连接。
7. 根据权利要求1所述的超高频无线射频识别阅读器，其特征在于所述的接口 模块由RS232转换器(26)构成，输入端与DSP处理器双向连接，输出端与计算 机双向连接。
专利摘要本实用新型公开了一种远距离超高频射频识别阅读器。该阅读器利用峰值检波原理和微波传输线理论，将超高频射频识别系统的接收和发射有机的结合，整个阅读器包括天线(11)、射频模块(12)、控制模块(13)和接口模块(14)，其中控制模块(13)的输入端口与接口模块(14)双向连接，控制模块(13)的输出端口与射频模块(12)的输入端口通过微带传输线双向连接，射频模块(12)的输出端口与外接天线(11)双向电连接。本实用新型不仅避免了射频支路收发相互干扰问题，同时省去了价格昂贵的环行器，有效降低了高频射频识别读写器的成本，可应用于公路运输收费管理和人员车辆出入管理。
文档编号G06K7/10GK201302722SQ20082022272
公开日2009年9月2日 申请日期2008年12月1日 优先权日2008年12月1日
发明者史小卫, 王新怀, 峰 魏, 黄丘林 申请人:西安电子科技大学