一种用于rfid的大功率阅读器的制造方法
【专利摘要】针对现有低频RFID作用距离近的缺陷，本实用新型提供一种用于RFID的大功率阅读器，包括供电电源、调制解调电路、通讯电路、隔离驱动电路、功率放大电路和LC谐振电路；其中，供电电源分别与调制解调电路、通讯电路、隔离驱动电路和功率放大电路连接并供电，调制解调电路分别与通讯电路、隔离驱动电路相连接，隔离驱动电路经功率放大电路与LC谐振电路相连接。本实用新型的有益效果为：本实用新型提供的工作在125kHz，最远传输距离能达到3米。
【专利说明】—种用于RFID的大功率阅读器
【技术领域】
[0001]本实用新型属于射频识别领域，具体涉及一种用于RFID的大功率阅读器。
【背景技术】
[0002]射频识别(Rad1 Frequency Identificat1n, RFID)技术是一种利用无线电射频信号进行通信的非接触式自动识别技术。它具有高效、快速、可靠、非视距读取和可工作于恶劣环境等优点，被广泛应用在数据采集和商品识别领域。近几年发展十分迅速，被广泛应用于工业、商业以及交通运输控制管理等众多领域。据有关权威数据显示，RFID产品在全世界的销量以每年25.3%的比例增长，由此可见，RFID技术具有广阔的市场前景。
[0003]但在RFID技术应用推广过程中，仍存在作用距离近等问题，限制了 RFID技术的深入应用。特别对于低频段(O?135kHz)的RFID系统，通常作用距离不大于10cm，极大的限制了 RFID的应用。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的是提供一种用于RFID的大功率阅读器，以克服现有低频RFID作用距离近的缺陷，且结构简单，工作稳定可靠。
[0005]为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案:
[0006]一种用于RFID的大功率阅读器，包括供电电源1、调制解调电路2、通讯电路3、隔离驱动电路4、功率放大电路5和LC谐振电路6 ;其中，供电电源I分别与调制解调电路2、通讯电路3、隔离驱动电路4和功率放大电路5连接并供电，调制解调电路2分别与通讯电路3、隔离驱动电路4相连接隔离驱动电路4和功率放大电路5相连接；
[0007]所述LC谐振电路6，包括I只谐振电感LI和I只谐振电容Cl串联；所述功率放大电路5，包括I只铝电解电容C2、l只高频去耦电容C3和4只开关管，所述4只开关管依次为功放第一开关管V1、功放第二开关管V2、功放第三开关管V3和功放第四开关管V4 ；
[0008]其中，铝电解电容C2的正极接电源，铝电解电容C2的负极接地；高频去耦电容C3并联在铝电解电容C2的两端；铝电解电容C2的正极分别与第一开关管Vl的漏极、功放第三开关管V3的漏极相连接；铝电解电容C2的负正极分别与第二开关管V2的源极、功放第四开关管V4的源极相连接；
[0009]第一开关管Vl的源极与第二开关管V2的漏极相连接，且第一开关管Vl的源极与第二开关管V2的漏极之间的节点与谐振电感LI的一端相连接；
[0010]功放第三开关管V3的源极与功放第四开关管V4的漏极相连接，且功放第三开关管V3的源极与功放第四开关管V4的漏极之间的节点与谐振电容Cl的一端相连接；
[0011]谐振电感LI的另一端与谐振电容Cl的另一端相连接。
[0012]本实用新型的有益效果如下:
[0013]本实用新型提供的一种用于RFID的大功率阅读器，通过改进的功率放大电路和LC谐振电路，使其工作在125kHz，最远传输距离能达到3米，适用于远距离，能够对该距离范围内的125kHz无源电子标签进行信息写入。本阅读器的作用距离远，抗干扰能力好，结构简单且工作稳定可靠。尤其表现在如下两点:
[0014]1、本实用新型通过对功率放大电路5和LC谐振电路6的电路设计和器件选取，能在谐振电感LI上产生高达100A的峰值电流，从而获得足够电磁场实现对电子标签的远距离信息写入；
[0015]2、本实用新型的功率放大电路5采用D类全桥谐振功率放大器电路，从而获得高效率，对节能环保有着积极的作用。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是本实用新型的系统框图。
[0017]图2是图1中功率放大电路5和LC谐振电路6的电路图。
[0018]图3是图2中功率放大电路5的功率放大控制信号和LC谐振电路6的谐振电感电流之间时序图。
[0019]图4是图1中调制解调电路2的电路原理图。
[0020]图5是图4的电路图。
[0021]图6是图4的电路图。
[0022]图7是图6隔离驱动电路4的电路图。
[0023]图8是图1中通讯电路3的电路图。
【具体实施方式】
[0024]现结合附图详细说明本实用新型的结构特点。
[0025]参见图1，一种用于RFID的大功率阅读器，包括供电电源1、调制解调电路2、通讯电路3、隔离驱动电路4、功率放大电路5和LC谐振电路6 ;其中，供电电源I分别与调制解调电路2、通讯电路3、隔离驱动电路4和功率放大电路5连接并供电，调制解调电路2分别与通讯电路3、隔离驱动电路4相连接隔离驱动电路4和功率放大电路5相连接；
[0026]参见图2，所述LC谐振电路6，包括I只谐振电感LI和I只谐振电容Cl串联；所述功率放大电路5，包括I只铝电解电容C2、l只高频去耦电容C3和4只开关管，所述4只开关管依次为功放第一开关管V1、功放第二开关管V2、功放第三开关管V3和功放第四开关管V4 ;其中，铝电解电容C2的正极接电源，铝电解电容C2的负极接地；高频去耦电容C3并联在铝电解电容C2的两端；铝电解电容C2的正极分别与第一开关管Vl的漏极、功放第三开关管V3的漏极相连接；铝电解电容C2的负正极分别与第二开关管V2的源极、功放第四开关管V4的源极相连接；第一开关管Vl的源极与第二开关管V2的漏极相连接，且第一开关管Vl的源极与第二开关管V2的漏极之间的节点与谐振电感LI的一端相连接；功放第三开关管V3的源极与功放第四开关管V4的漏极相连接，且功放第三开关管V3的源极与功放第四开关管V4的漏极之间的节点与谐振电容Cl的一端相连接；谐振电感LI的另一端与谐振电容Cl的另一端相连接。图3为功率放大电路5的功率放大控制信号和LC谐振电路6的谐振电感电流之间时序图。
[0027]参见图4，进一步说，调制解调电路2包括集成收发电路单元21、第一缓冲器电路单元22、可编程逻辑器件23、第二缓冲器电路单元24 ;集成收发电路单元21负责将接收到外部信息的二进制启闭键控(On Off Keying, OOK)——OOK为100%AM——调制成两路方波信号，依次为第一方波信号ANTl_Drv和第二方波信号ANT2_Drv ;第一方波信号ANT1_Drv和第二方波信号ANT2_Drv的频率均为125kHz，但两者的相位相差180度；第一方波信号ANTl_Drv和第二方波信号ANT2_Drv经第一缓冲器电路单元22进入可编程逻辑器件23，可编程逻辑器件23负责对接收的信号进行相位补偿与锁频，并经第二缓冲器电路单元24输出四路矩形波信号，依次为第一矩形波信号DRV11、第二矩形波信号DRV12、第三矩形波信号DRV21和第四矩形波信号DRV22，其中，为第一矩形波信号DRVll与第三矩形波信号DRV21的相位相同，第二矩形波信号DRV12与第四矩形波信号DRV22的相位相同，第一矩形波信号DRVll与第二矩形波信号DRV12的相位相差180度。图5是图4的具体电路图。
[0028]参见图6，进一步说，所述隔离驱动电路4由四路隔离驱动子电路构成，依次为第一隔离驱动子电路41、第二隔离驱动子电路42、第三隔离驱动子电路43和第四隔离驱动子电路44;四个隔离驱动子电路的结构相同，分别负责将接收到的方波信号隔离、放大后，输送至功率放大电路5 ;具体为:第一隔离驱动子电路41将第一矩形波信号DRVll隔离、放大后，传递至功放第一开关管Vl的栅极；第二隔离驱动子电路42将第二矩形波信号DRV12隔离、放大后，传递至功放第四开关管V4的栅极；第三隔离驱动子电路43将第三矩形波信号DRV21隔离、放大后，传递至功放第三开关管V3的栅极；第四隔离驱动子电路44将第四矩形波信号DRV22隔离、放大后，传递至功放第二开关管V2的栅极；即功放第一开关管V1、功放第二开关管V2、功放第三开关管V3和功放第四开关管V4分别在第一隔离驱动子电路41、第四隔离驱动子电路44、第三隔离驱动子电路43和第二隔离驱动子电路42的控制下，轮流导通关断；其中，功放第一开关管Vl和功放第四开关管V4同时开通关断，功放第二开关管V2和功放第三开关管V3同时开通关断，功放第一开关管Vl和功放第二开关管V2时序相差180度。
[0029]参见图7，是隔离驱动电路4的电路图。所述隔离驱动电路由四个高速光耦4V2、4V7、4V12、4V17、四个驱动芯片(4D1、4D2、4D3和4D4 )及对应的四个外围电路组成。隔离驱动电路4输入端分别接调制解调电路3D3的3、5、7、9管腿，4路相位相差180度的方波信号经过4个高速光耦隔离后，分别通过驱动芯片(4D1、4D2、4D3和4D4)放大电流后送至功率放大电路6的4只开关管的栅极；即本级电路是采用高速光耦和门电路设计而成的隔离驱动电路，进而控制下一级电路中开关管的导通关断。
[0030]进一步说，LC谐振电路6内的谐振电感LI在功率放大电路5所产生的125kHz的方波信号的激励下产生125kHz的正弦波电流，并通过谐振电感LI的电磁场辐射，实现对电子标签的远距离信息写入；即谐振电感LI起到天线的作用，由谐振电感LI进行大功率辐射输出，把信息远距离写入电子标签；功率放大电路5内的铝电解电容C2和高频去耦电容C3用以保证提供足够大的125kHz脉冲电流。
[0031]图8是图1中通讯电路3的电路图，采用的现有公版设计。
【权利要求】
1.一种用于RFID的大功率阅读器，包括供电电源(I)、调制解调电路(2)、通讯电路(3)、隔离驱动电路(4)、功率放大电路(5)和LC谐振电路(6);其中，供电电源(I)分别与调制解调电路(2)、通讯电路(3)、隔离驱动电路(4)和功率放大电路(5)连接并供电，调制解调电路(2)分别与通讯电路(3)、隔离驱动电路(4)相连接隔离驱动电路(4)和功率放大电路(5)相连接； 其特征在于:所述LC谐振电路(6)包括I只谐振电感LI和I只谐振电容Cl串联；所述功率放大电路(5)包括I只铝电解电容C2、l只高频去耦电容C3和4只开关管，所述4只开关管依次为功放第一开关管V1、功放第二开关管V2、功放第三开关管V3和功放第四开关管V4 ； 其中，铝电解电容C2的正极接电源，铝电解电容C2的负极接地；高频去耦电容C3并联在铝电解电容C2的两端；铝电解电容C2的正极分别与第一开关管Vl的漏极、功放第三开关管V3的漏极相连接；铝电解电容C2的负正极分别与第二开关管V2的源极、功放第四开关管V4的源极相连接； 第一开关管Vl的源极与第二开关管V2的漏极相连接，且第一开关管Vl的源极与第二开关管V2的漏极之间的节点与谐振电感LI的一端相连接； 功放第三开关管V3的源极与功放第四开关管V4的漏极相连接，且功放第三开关管V3的源极与功放第四开关管V4的漏极之间的节点与谐振电容Cl的一端相连接；谐振电感LI的另一端与谐振电容Cl的另一端相连接。
2.如权利要求1所述的一种用于RFID的大功率阅读器，其特征在于:调制解调电路(2)包括集成收发电路单元(21)、第一缓冲器电路单元(22)、可编程逻辑器件(23)、第二缓冲器电路单元(24)； 集成收发电路单元(21)负责将接收到外部信息的二进制启闭键控调制成两路方波信号，依次为第一方波信号ANTl_Drv和第二方波信号ANT2_Drv ;第一方波信号ANTl_Drv和第二方波信号ANT2_Drv的频率均为125kHz，但两者的相位相差180度；第一方波信号ANTl_Drv和第二方波信号ANT2_Drv经第一缓冲器电路单元(22)进入可编程逻辑器件(23)，可编程逻辑器件(23)负责对接收的信号进行相位补偿与锁频，并经第二缓冲器电路单元(24)输出四路矩形波信号，依次为第一矩形波信号DRV11、第二矩形波信号DRV12、第三矩形波信号DRV21和第四矩形波信号DRV22，其中，为第一矩形波信号DRVll与第三矩形波信号DRV21的相位相同，第二矩形波信号DRV12与第四矩形波信号DRV22的相位相同，第一矩形波信号DRVll与第二矩形波信号DRV12的相位相差180度。
3.如权利要求2所述的一种用于RFID的大功率阅读器，其特征在于:所述隔离驱动电路(4)由四路隔离驱动子电路构成，依次为第一隔离驱动子电路(41)、第二隔离驱动子电路(42)、第三隔离驱动子电路(43)和第四隔离驱动子电路(44);四个隔离驱动子电路的结构相同，分别负责将接收到的方波信号隔离、放大后，输送至功率放大电路(5)； 具体为:第一隔离驱动子电路(41)将第一矩形波信号DRVll隔离、放大后，传递至功放第一开关管Vl的栅极；第二隔离驱动子电路(42)将第二矩形波信号DRV12隔离、放大后，传递至功放第四开关管V4的栅极；第三隔离驱动子电路(43)将第三矩形波信号DRV21隔离、放大后，传递至功放第三开关管V3的栅极；第四隔离驱动子电路(44)将第四矩形波信号DRV22隔离、放大后，传递至功放第二开关管V2的栅极； 即功放第一开关管V1、功放第二开关管V2、功放第三开关管V3和功放第四开关管V4分别在第一隔离驱动子电路(41)、第四隔离驱动子电路(44)、第三隔离驱动子电路(43)和第二隔离驱动子电路(42)的控制下，轮流导通关断；其中，功放第一开关管Vl和功放第四开关管V4同时开通关断，功放第二开关管V2和功放第三开关管V3同时开通关断，功放第一开关管Vl和功放第二开关管V2时序相差180度。
4.如权利要求3所述的一种用于RFID的大功率阅读器，其特征在于:LC谐振电路(6)内的谐振电感LI在功率放大电路(5)所产生的125kHz的方波信号的激励下产生125kHz的正弦波电流，并通过谐振电感LI的电磁场辐射，实现对电子标签的远距离信息写入；即谐振电感LI起到天线的作用，由谐振电感LI进行大功率辐射输出，把信息远距离写入电子标签；功率放大电路(5)内的铝电解电容C2和高频去耦电容C3用以保证提供足够大的125kHz脉冲电流。
【文档编号】G06K7/10GK204044835SQ201420457174
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年8月14日 优先权日:2014年8月14日
【发明者】李可, 徐晓荣, 汪平 申请人:中国电子科技集团公司第三十八研究所