基于RFID的数据监听采集电路及其装置的制作方法

基于rfid的数据监听采集电路及其装置
技术领域
1.本实用新型涉及近场射频识别rfid的数据采集技术领域，特别涉及一种基于rfid的数据监听采集电路及其装置。


背景技术：

2.rfid即射频识别，是一种基于电磁感应而实现无线通信的技术。它是自动识别技术的一种，通过无线射频方式进行非接触双向通信，实现数据交换的目的。rfid技术根据通信距离，可分为近场和远场，根据通信协议定义又分为阅读器和电子标签，其中电子标签又可分为有源电子标签和无源电子标签。rfid技术的基本工作原理：电子标签进入阅读器电磁感应区后，接收阅读器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息(passive tag，无源标签或被动标签)，或者由标签主动发送某一频率的信号(active tag，有源标签或主动标签)，阅读器读取信息并解码后，送至信息系统进行有关数据处理。基于rfid的工作原理和技术特性，电子标签在电路上由收发天线、ac/dc电路、解调电路、逻辑控制电路、存储器和调制电路组成；阅读器通常由收发天线、频率产生器、锁相环、调制电路、微处理器、存储器、解调电路和外设接口组成。
3.基于rfid的工作原理和技术特性，对阅读器产品的硬件开发有别于一般电子产品的硬件开发，一些常规的测量设备不方便使用，收发数据不方便采集。例如无源电子标签通过近场无线通信进行数据收发的方式，对rfid技术的开发提出新的要求，硬件工程师使用传统的电子设备开发工具如示波器、万用表等很难对电子标签端进行信号测量，并且示波器、万用表等设备无法采集空中无线信号，从而造成故障定位分析困难的问题。


技术实现要素：

4.本实用新型要解决的技术问题是提供一种基于rfid的数据监听采集电路及其装置，旨在解决示波器、万用表等测量设备进行信号测量困难、无法采集空中无线信号的技术问题。
5.为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案如下：
6.本实用新型的第一个方面，提供了一种基于rfid的数据监听采集电路，包括：
7.谐振电路，用于接收监听线圈获取的感应阅读器与电子标签之间的电磁互感信号；
8.检波处理模组，用于根据电子标签信号调制形式对所述谐振电路传输的电磁互感信号进行信号波形检测、放大、并整形为方波信号。
9.进一步的，所述谐振电路包括电阻r108、电容c372，所述电阻r108一端接地，另一端与监听线圈j18的其中一端连接，所述电容c372一端接地，另一端与监听线圈j18的另一端连接。
10.进一步的，所述检波处理模组包括ask模式监听采集电路、载波频率测量电路、fsk模式监听采集电路的其中一种或者多种；所述谐振电路输入到所述ask模式监听采集电路、
所述载波频率测量电路或者所述fsk模式监听采集电路处理输出所述方波信号。
11.进一步的，所述载波频率测量电路包括：
12.第一半波整流单元，用于对所述谐振电路获取的电磁互感信号进行半波整流；
13.分压滤波单元，用于对半波整流后的电磁互感信号进行分压滤波；
14.第一整形单元，用于对分压滤波后的电磁互感信号进行整形输出方波信号。
15.进一步的，所述ask模式监听采集电路包括：
16.第二半波整流单元，用于对所述谐振电路获取的电磁互感信号进行半波整流；
17.初始波形检测单元，用于获取半波整流后电磁互感信号的原始波形信号；
18.第一限幅单元，用于对原始波形信号限幅至1.65v；
19.第一波形放大单元，用于对限幅后的电磁互感信号进行信号放大处理；
20.第一整形单元，用于对放大处理后的电磁互感信号进行整形输出方波信号。
21.进一步的，所述fsk模式监听采集电路包括：
22.所述差分取样单元，用于对所述谐振电路获取的电磁互感信号进行差分取样；
23.第二限幅单元，用于对差分取样的电磁互感信号限幅至1.65v；
24.第二波形放大单元，用于对限幅后的电磁互感信号进行信号放大处理；
25.第二整形单元，用于对放大处理后的电磁互感信号进行整形输出方波信号。
26.本实用新型的第二个方面，提供了一种基于rfid的数据监听采集装置，包括：监听线圈、若干数据接口、装置壳体，所述装置壳体内具有用于设置上述数据监听采集电路的pcb板，所述监听线圈和所述数据接口分别与所述pcb板连接；所述监听线圈用于获取感应阅读器与电子标签之间的电磁互感信号，所述数据接口用于连接电子设备。
27.采用上述技术方案，本实用新型的基于rfid的数据监听采集电路及其装置，通过谐振电路接收监听线圈获取的感应阅读器与电子标签之间的电磁互感信号，并根据电子标签信号调制形式对所述谐振电路传输的电磁互感信号进行信号波形检测、放大、并整形为方波信号，逻辑仪或者上位机根据信号调制协议将方波信号解调成数据。本技术兼容近场rfid通信的ask和fsk两种调制方式的数据监听和采集，能很好与万用表、示波器等电子测量设备形成功能互补，极大的提高了rfid技术的测量可靠性；装置使用便捷，成本低。
附图说明
28.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
29.图1为本实用新型实施例的基于rfid的数据监听采集电路原理框图；
30.图2为本实用新型实施例的基于rfid的数据监听采集电路原理图；
31.图3为本实用新型实施例的载波频率测量电路原理框图；
32.图4为本实用新型实施例的ask模式监听采集电路原理框图；
33.图5为本实用新型实施例的fsk模式监听采集电路原理框图；
34.图6为本实用新型实施例的基于rfid的数据监听采集装置结构图；
35.图中，10-监听线圈，20-pcb板，30-数据接口，40-装置壳体，21-谐振电路，22-检波
处理模组，221-ask模式监听采集电路，222-载波频率测量电路，223-fsk模式监听采集电路；2201-第一半波整流单元，2202-分压滤波单元，2203-第一整形单元，2204-第二半波整流单元，2205-初始波形检测单元，2206-第一限幅单元，2207-第一波形放大单元，2208-差分取样单元，2209-第二限幅单元，2210-第二波形放大单元，2211-第二整形单元。
具体实施方式
36.下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
37.实施例
38.如图1所示，本实用新型实施例提供了一种基于rfid的数据监听采集电路，包括：
39.谐振电路21，用于接收监听线圈10获取的感应阅读器与电子标签之间的电磁互感信号；
40.检波处理模组22，用于根据电子标签信号调制形式对所述谐振电路传输的电磁互感信号进行信号波形检测、放大、并整形为方波信号。
41.如图2所示，所述谐振电路21包括电阻r108、电容c372，所述电阻r108一端接地，另一端与监听线圈j18的其中一端连接，所述电容c372一端接地，另一端与监听线圈j18的另一端连接。
42.如图1所示，所述检波处理模组22包括ask模式监听采集电路221、载波频率测量电路222、fsk模式监听采集电路223的其中一种或者多种；所述谐振电路21输入到所述ask模式监听采集电路221、所述载波频率测量电路222或者所述fsk模式监听采集电路223处理输出所述方波信号。
43.如图3所示，所述载波频率测量电路222包括：
44.第一半波整流单元2201，用于对所述谐振电路获取的电磁互感信号进行半波整流；
45.分压滤波单元2202，用于对半波整流后的电磁互感信号进行分压滤波；
46.第一整形单元2203，用于对分压滤波后的电磁互感信号进行整形输出方波信号。
47.如图2所示，监听线圈j18与电容c372之间连接一二极管d10，二极管d10串联一电阻r112后连接到比较器u11，在电阻r112、比较器u11之间设置有电阻r109、电容c373，电阻r109、电容c373一端接地，另一端并联连接到电阻r112、比较器u11之间；二极管d10对电磁感应信号进行半波整流，半波整流后由电阻r112、电阻r109、电容c373组成的分压滤波单元分压滤波；之后进入比较器u11进行整形输出方波信号。
48.如图4所示，所述ask模式监听采集电路221包括：
49.第二半波整流单元2204，用于对所述谐振电路获取的电磁互感信号进行半波整流；
50.初始波形检测单元2205，用于获取半波整流后电磁互感信号的原始波形信号；
51.第一限幅单元2206，用于对原始波形信号限幅至1.65v；
52.第一波形放大单元2207，用于对限幅后的电磁互感信号进行信号放大处理；
53.第一整形单元2203，用于对放大处理后的电磁互感信号进行整形输出方波信号。
54.如图2所示，监听线圈j18与电容c372之间连接一二极管d9，二极管d9依次串联一电容c365、一电阻r95后连接到运算放大u12a，在二极管d9、电容c365之间设置有电阻r96、电容c366，电阻r96、电容c366一端接地，另一端并联连接到二极管d9、电容c365之间；电容c365、电阻r95之间设置由r95、电阻r97，电阻r95一端连接+3.3v、电阻r97一端接地，另一端并联连接到电容c365、电阻r95之间；运算放大u12a与另一运算放大u12b串联后连接到比较器u11；二极管d9对电磁感应信号进行半波整流，半波整流后由电容c365、电阻r96、电容c366组成初始波形检测单元获取原始波形信号，原始波形信号被由电阻r95、电阻r97构成的第一限幅单元限幅至1.65v上下波动，之后由运算放大u12a、运算放大u12b组成的第一波形放大单元进行两级放大，之后进入比较器u11进行整形输出方波信号。
55.如图5所示，所述fsk模式监听采集电路223包括：
56.所述差分取样单元2208，用于对所述谐振电路获取的电磁互感信号进行差分取样；
57.第二限幅单元2209，用于对差分取样的电磁互感信号限幅至1.65v；
58.第二波形放大单元2210，用于对限幅后的电磁互感信号进行信号放大处理；
59.第二整形单元2211，用于对放大处理后的电磁互感信号进行整形输出方波信号。
60.如图2所示，监听线圈j18与电容c372之间连接一电容c18，监听线圈j18与电组r108连接一电容c20，电容c18、电容c20分别通过一电阻r26、电阻r27连接到运算放大器u12c；电阻r27、运算放大器u12c之间设置由二极管d4、二极管d5、电阻r21，二极管d4正向端、二极管d5反向端、电阻r21一端连接到参考电压，另一端并联连接到电阻r27、运算放大器u12c之间，运算放大器u12c与另一运算放大器u12d串联后连接到比较器u4；电容c18、电容c20组成的差分取样单元对电磁感应信号进行差分取样，差分信号由二极管d4、二极管d5、电阻r21构成的第二限幅单元限幅至1.65v上下波动，之后由运算放大器u12c、运算放大器u12d组成的第二波形放大单元输出单端信号并两级放大，之后进入比较器u4进行整形输出方波信号。
61.实施例2
62.如图6所示，本实用新型实施例提供了一种基于rfid的数据监听采集装置，包括：监听线圈10、若干数据接口30、装置壳体40，所述装置壳体40内具有用于设置上述数据监听采集电路的pcb板20，所述监听线圈10和所述数据接口30分别与所述pcb板20连接；所述监听线圈10用于获取感应阅读器与电子标签之间的电磁互感信号，所述数据接口30用于连接电子设备。
63.电子设备可以是逻辑仪、上位机(示波器、万用表等等)，依据阅读器与电子标签之间的通信协议，解析出通信数据，对阅读器和电子标签的通信数据进行有效采集，对逆向分析开发提供良好的工具支撑；从而克服示波器、万用表等设备进行信号测量困难、无法采集空中无线信号的问题。
64.本实用新型的基于rfid的数据监听采集电路及其装置，通过谐振电路接收监听线圈获取的感应阅读器与电子标签之间的电磁互感信号，并根据电子标签信号调制形式对所述谐振电路传输的电磁互感信号进行信号波形检测、放大、并整形为方波信号，逻辑仪或者上位机根据信号调制协议将方波信号解调成数据。本技术兼容近场rfid通信的ask和fsk两
种调制方式的数据监听和采集，能很好与万用表、示波器等电子测量设备形成功能互补，极大的提高了rfid技术的测量可靠性；装置使用便捷，成本低。
65.以上结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但本实用新型不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本实用新型原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本实用新型的保护范围内。
66.在本实用新型专利的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”、“排”、“列”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型专利和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型专利新型的限制。
67.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型专利的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
68.在实用新型专利中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“固连”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型专利中的具体含义。
69.在本实用新型专利中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。