Rfid三维检测装置及其使用方法
【专利摘要】本发明涉及RFID射频识别【技术领域】，具体地说是一种能够有效降低射频识别漏检率、减轻多天线识别系统工作时多个天线之间的干扰的RFID三维检测装置及其使用方法，其特征在于还设有输入端与射频信号发送电路的输出端相连接的用于将输入的射频信号按1:1分配为两路输出的功率分配电路、两个分别与功率分配电路的两路输出端对应连接的天线切换控制模块，分别与两个天线切换控制模块对应连接的第一天线组和第二天线组，所述第一天线组和第二天线组内分别设有两个以上的天线，微控芯片分别与两个切换控制模块相连接，本发明与现有技术相比，结构合理、工作稳定、能够有效降低射频识别漏检率、减轻多天线识别系统工作时多个天线之间的干扰。
【专利说明】RFID三维检测装置及其使用方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及RFID射频识别【技术领域】，具体地说是一种能够有效降低射频识别漏检率、减轻多天线识别系统工作时多个天线之间的干扰的RFID三维检测装置及其使用方法。
【背景技术】
[0002]众所周知，RFID射频识别技术在文档管理、门禁管理等领域获得越来越广泛的应用，现有的射频识别设备一般由以下几部分组成:安装在待检测区域附近的射频读写装置、固定在待检测人/物上的射频标签，使用时当人佩戴射频标签或者物品固定有射频标签进入待检测区域，射频读写装置通过发送读信号即可读取射频标签上的ID信息，配合管理软件，就能够完成对人员出入/物品整理等过程的管理。
[0003]在使用RFID识别设备进行相关管理时，天线是不可或缺的部件，它用于输出射频读信号并接收由射频标签返回的信息，天线采用线圈绕制而成，单个天线形成的磁场在中间方向会存在一个盲区，这导致单一天线工作时，漏检率较高，为了解决这个问题，研究人员提出多天线检测系统，然而如何避免同时工作的多天线之间的互扰问题以及如何提高射频信号的利用率，避免因多个天线同时工作导致检测设备耗能上升等问题亟待解决。
【发明内容】
[0004]本发明针对现有技术中存在的缺点和不足，提出一种结构合理、工作稳定、能够有效降低射频识别漏检率、减轻多天线识别系统工作时多个天线之间的干扰的RFID三维检测装置及其使用方法。
[0005]本发明可以通过以下措施达到:
一种RFID三维检测装置，设有微控芯片、射频信号发送电路以及射频信号接收电路，微控芯片分别与射频信号发送电路和射频信号接收电路相连接，其特征在于还设有输入端与射频信号发送电路的输出端相连接的用于将输入的射频信号按1:1分配为两路输出的功率分配电路、两个分别与功率分配电路的两路输出端对应连接的天线切换控制模块，分别与两个天线切换控制模块对应连接的第一天线组和第二天线组，所述第一天线组和第二天线组内分别设有两个以上的天线，微控芯片分别与两个切换控制模块相连接。
[0006]本发明中天线切换控制模块设有射频开关电路和与射频开关电路相连接的匹配电路，其中天线切换控制模块中对应与其相连接的第一天线组或第二天线组中天线的数量，设有两路以上的与天线组中天线一一对应的射频天线开关和匹配电路，用于完成对两个以上天线的切换控制。
[0007]本发明还设有相位切换电路，相位切换电路的控制信号输入端与微控芯片相连接，相位切换电路的输入端与功率分配电路的一路输出端相连接，相位切换电路的输入端与切换控制模块相连接，相位切换电路中设有耦合线圈，用于将输入的射频信号的相位进行180°切换。[0008]本发明中所述射频信号发送电路包括与微控芯片相连接的调制电路，与调制电路输出端相连接的功率放大电路，其中功率放大电路的输出端与功率分配电路相连接，本发明所述射频信号接收电路包括与微控芯片相连接的比较判决电路，输出端与比较判决的输入端相连接的中频解调电路，输出端与中频解调电路的输入端相连接的包络检波电路，其中包络检波电路的输入端经天线切换控制模块中的匹配电路与天线相连接。
[0009]本发明优选的每个天线切换控制模块中设有三路射频开关电路以及三路匹配电路，第一天线组与第二天线组中分别设有三个天线线圈。
[0010]本发明所述微控芯片可以采用ARM实现。
[0011]本发明还提出一种上述RFID三维检测装置的使用方法，其特征在于包括以下步骤:
步骤1:将第一天线组和第二天线组分别安装在待检测区域的两侧，使两组天线相向发射射频信号，两组天线的覆盖区域相重叠，系统上电，装置完成基本数据的加载；
步骤2:射频信号发送电路将射频信号送至功率分配电路，由功率分配电路按1:1功率比将输入信号平均分为相位相同的两路射频信号，并将两路射频信号送至两个天线切换控制模块中的射频开关电路输入端，由微控芯片向天线切换控制模块输出两路天线切换控制信号，两路天线切换控制信号分别控制每个天线切换控制模块中的一路射频开关电路导通，使第一天线组和第二天线组中分别有一个天线处于工作状态并向待检测区域发射射频信号，第一天线组和第二天线组内分别有一个天线对待检测区域内的射频标签进行读取；步骤3:微控芯片分时向两个天线切换控制模块发送切换控制信号，改变天线切换模块中射频开关电路的开关状态，使第一天线组和第二天线组内的两个以上的天线轮询，保证在某一时间段内，第一天线组和第二天线组分别只有一个天线相向发射射频信号，且两个天线的检测区域重叠。·
[0012]本发明优选的在第一天线组和第二天线组内分别设有三个射频天线，对应天线切换控制模块中设有三路射频开关电路以及三路与射频开关电路一一对应连接的匹配电路，
第一天线组与第二天线组的天线--对应并成对同时工作，微控芯片依次向两个天线切换
控制模块发送控制命令，使第一天线组和第二天线组内三对天线依次切换，相邻的天线互相弥补工作盲区，完成对待检区域的检测，且由于第一天线组和第二天线组内的三个天线分时工作，能够有效避免多天线互扰的问题。
[0013]本发明还可以通过微控芯片向相位切换电路发送控制信号，使第一天线组和第二天线组内天线发射的射频信号相位发生改变，完成射频检测范围的切换。
[0014]本发明与现有技术相比，具有以下优点:
1、可实现标签的三维全向读取:利用多个天线组成天线阵列，各天线轮询工作，相邻两天线相互弥补对方盲区，从而实现在一定范围内标签的三维全向读取，有效降低了漏检率。
[0015]2、读取标签的范围大:利用三个天线形成的天线阵列代替单个天线，三个天线轮询工作，各工作天线得到射频读写器的全部能量，从而使有效磁场的范围大大增加，即读取标签的范围大大增加。
[0016]3、读写器的利用率高:多个天线使用同一个读写器，且当每个天线工作时可获得读写器的全部能量，大大提高了读写器的利用率，同时也解决了多个天线连接多个读写器同时工作时存在的相互干扰问题。[0017]【专利附图】
【附图说明】:
附图1是本发明的结构示意图。
[0018]附图2是本发明的另一种结构示意图。
[0019]附图标记:微控芯片1、射频信号发送电路2、射频信号接收电路3、功率分配电路
4、天线切换控制模块5、第一天线组6、第二天线组7、天线8、射频开关电路9、匹配电路10、相位切换电路11。
[0020]【具体实施方式】:
下面结合附图，对本发明作进一步的说明。
[0021]如附图1所示，本发明提出了一种RFID三维检测装置，设有微控芯片1、射频信号发送电路2以及射频信号接收电路3，微控芯片I分别与射频信号发送电路2和射频信号接收电路3相连接，其特征在于还设有输入端与射频信号发送电路2的输出端相连接的用于将输入的射频信号按1:1分配为两路输出的功率分配电路4、两个分别与功率分配电路4的两路输出端对应连接的天线切换控制模块5，分别与两个天线切换控制模块5对应连接的第一天线组6和第二天线组7，所述第一天线组6和第二天线组7内分别设有两个以上的天线8，微控芯片分别与两个切换控制模块相连接。
[0022]本发明中天线切换控制模块5设有射频开关电路9和与射频开关电路9相连接的匹配电路10，其中天线切换控制模块5中对应与其相连接的第一天线组6或第二天线组7中天线8的数量，设有两路以上的与天线组中天线8 一一对应的射频天线开关电路9和匹配电路10，用于完成对两个以上天线的切换控制。
[0023]本发明还设有相位切换电路11，相位切换电路11的控制信号输入端与微控芯片I相连接，相位切换电路11的输入端与功率分配电路4的一路输出端相连接，相位切换电路11的输入端与切换控制模块5相连接，相位切换电路11中设有耦合线圈，用于将输入的射频信号的相位进行180°切换。
[0024]本发明中所述射频信号发送电路2包括与微控芯片I相连接的调制电路，与调制电路输出端相连接的功率放大电路，其中功率放大电路的输出端与功率分配电路相连接，本发明所述射频信号接收电路3包括与微控芯片相连接的比较判决电路，输出端与比较判决的输入端相连接的中频解调电路，输出端与中频解调电路的输入端相连接的包络检波电路，其中包络检波电路的输入端经天线切换控制模块5中的匹配电路10与天线8相连接。
[0025]本发明优选的每个天线切换控制模块5中设有三路射频开关电路9以及三路匹配电路10，第一天线组与第二天线组中分别对应设有三个天线线圈。
[0026]本发明所述微控芯片可以采用ARM实现。
[0027]本发明还提出一种上述RFID三维检测装置的使用方法，其特征在于包括以下步骤:
步骤1:将第一天线组和第二天线组分别安装在待检测区域的两侧，使两组天线相向发射射频信号，两组天线的覆盖区域相重叠，系统上电，装置完成基本数据的加载；
步骤2:射频信号发送电路将射频信号送至功率分配电路，由功率分配电路按1:1功率比将输入信号平均分为相位相同的两路射频信号，并将两路射频信号送至两个天线切换控制模块中的射频开关电路输入端，由微控芯片向天线切换控制模块输出两路天线切换控制信号，两路天线切换控制信号分别控制每个天线切换控制模块中的一路射频开关电路导通，使第一天线组和第二天线组中分别有一个天线处于工作状态并向待检测区域发射射频信号，第一天线组和第二天线组内分别有一个天线对待检测区域内的射频标签进行读取；步骤3:微控芯片分时向两个天线切换控制模块发送切换控制信号，改变天线切换模块中射频开关电路的开关状态，使第一天线组和第二天线组内的两个以上的天线轮询，保证在某一时间段内，第一天线组和第二天线组分别只有一个天线相向发射射频信号，且两个天线的检测区域重叠。
[0028]本发明优选的在第一天线组和第二天线组内分别设有三个射频天线，对应天线切换控制模块中设有三路射频开关电路以及三路与射频开关电路一一对应连接的匹配电路，
第一天线组与第二天线组的天线--对应并成对同时工作，微控芯片依次向两个天线切换
控制模块发送控制命令，使第一天线组和第二天线组内三对天线依次切换，相邻的天线互相弥补工作盲区，完成对待检区域的检测，且由于第一天线组和第二天线组内的三个天线分时工作，能够有效避免多天线互扰的问题 。
[0029]本发明还可以通过微控芯片向相位切换电路发送控制信号，使第一天线组和第二天线组内天线发射的射频信号相位发生改变，完成射频检测范围的切换。
[0030]本发明与现有技术相比，具有以下优点:
1、可实现标签的三维全向读取:利用多个天线组成天线阵列，各天线轮询工作，相邻两天线相互弥补对方盲区，从而实现在一定范围内标签的三维全向读取，有效降低了漏检率。
[0031]2、读取标签的范围大:利用三个天线形成的天线阵列代替单个天线，三个天线轮询工作，各工作天线得到射频读写器的全部能量，从而使有效磁场的范围大大增加，即读取标签的范围大大增加。
[0032]3、读写器的利用率高:多个天线使用同一个读写器，且当每个天线工作时可获得读写器的全部能量，大大提高了读写器的利用率，同时也解决了多个天线连接多个读写器同时工作时存在的相互干扰问题。
【权利要求】
1.一种RFID三维检测装置，设有微控芯片、射频信号发送电路以及射频信号接收电路，微控芯片分别与射频信号发送电路和射频信号接收电路相连接，其特征在于还设有输入端与射频信号发送电路的输出端相连接的用于将输入的射频信号按1:1分配为两路输出的功率分配电路、两个分别与功率分配电路的两路输出端对应连接的天线切换控制模块，分别与两个天线切换控制模块对应连接的第一天线组和第二天线组，所述第一天线组和第二天线组内分别设有两个以上的天线，微控芯片分别与两个切换控制模块相连接。
2.根据权利要求1所述的RFID三维检测装置，其特征在于天线切换控制模块设有射频开关电路和与射频开关电路相连接的匹配电路，其中天线切换控制模块中对应与其相连接的第一天线组或第二天线组中天线的数量，设有两路以上的与天线组中天线一一对应的射频天线开关和匹配电路。
3.根据权利要求1所述的RFID三维检测装置，其特征在于设有相位切换电路，相位切换电路的控制信号输入端与微控芯片相连接，相位切换电路的输入端与功率分配电路的一路输出端相连接，相位切换电路的输入端与切换控制模块相连接，相位切换电路中设有用于将输入的射频信号的相位进行180°切换的耦合线圈。
4.根据权利要求1所述的RFID三维检测装置，其特征在于所述射频信号发送电路包括与微控芯片相连接的调制电路，与调制电路输出端相连接的功率放大电路，其中功率放大电路的输出端与功率分配电路相连接， 所述射频信号接收电路包括与微控芯片相连接的比较判决电路，输出端与比较判决的输入端相连接的中频解调电路，输出端与中频解调电路的输入端相连接的包络检波电路，其中包络检波电路的输入端经天线切换控制模块中的匹配电路与天线相连接。
5.根据权利要求1所述的RFID三维检测装置，其特征在于每个天线切换控制模块中设有三路射频开关电路以及三路匹配电路，第一天线组与第二天线组中分别对应设有三个天线线圈。
6.一种如权利要求1-5中任意一项所述的RFID三维检测装置的使用方法，其特征在于包括以下步骤: 步骤1:将第一天线组和第二天线组分别安装在待检测区域的两侧，使两组天线相向发射射频信号，两组天线的覆盖区域相重叠，系统上电，装置完成基本数据的加载； 步骤2:射频信号发送电路将射频信号送至功率分配电路，由功率分配电路按1:1功率比将输入信号平均分为相位相同的两路射频信号，并将两路射频信号送至两个天线切换控制模块中的射频开关电路输入端，由微控芯片向天线切换控制模块输出两路天线切换控制信号，两路天线切换控制信号分别控制每个天线切换控制模块中的一路射频开关电路导通，使第一天线组和第二天线组中分别有一个天线处于工作状态并向待检测区域发射射频信号，第一天线组和第二天线组内分别有一个天线对待检测区域内的射频标签进行读取； 步骤3:微控芯片分时向两个天线切换控制模块发送切换控制信号，改变天线切换模块中射频开关电路的开关状态，使第一天线组和第二天线组内的两个以上的天线轮询，保证在某一时间段内，第一天线组和第二天线组分别只有一个天线相向发射射频信号，且两个天线的检测区域重叠。
7.根据权利要求6所述的一种RFID三维检测装置的使用方法，其特征在于还包括通过微控芯片向相位切换电路发送控制信号，使第一天线组和第二天线组内天线发射的射频信号相位发生改变，完成射频检测范围的切换 。
【文档编号】G06K17/00GK103577857SQ201310621221
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年11月29日 优先权日:2013年11月29日
【发明者】刘晓军, 咸日召, 刘成永, 任永涛, 高明, 玄大悦, 邵松, 朱庆贤 申请人:威海北洋电气集团股份有限公司