专利名称：一种超高频读写器及其天线终端的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及射频识别技术，特别是一种超高频读写器及其天线终端。
背景技术：
近年来，无线射频识别技术(简称RFID)的研究与应用正飞速发展。已有专家预 言，它有可能成为继移动通讯技术、互联网技术之后又一项影响全球经济与人们生活的新 技术。作为一项先进的自动识别和数据采集技术，RFID技术已经成功应用到生产制造、物 流管理、公共安全等各个领域。随着RFID技术的成熟和普及，各国政府都已意识到RFID技 术对未来的影响和蕴涵的巨大商机，制定了相关政策或投入物力，积极推动本国RFID产业 发展。 与125KHz低频、13. 56高频射频识别系统相比，900MHz超高频射频识别系统具有 读写速度快、识别距离远、可读写更多电子标签等特点，已经在仓储物流、智能停车场、生产 线管理以及产品防伪等众多领域得到越来越广泛的应用。超高频读写器作为900MHz超高 频射频识别系统的一个主要组成部分，和900MHz电子标签进行相互通信，并通过计算机网 络或串口连到计算机上，从计算机获取命令并返回应答数据。 利用900MHz超高频射频识别系统进行酒类防伪具有广阔的市场前景和巨大的实 际应用价值，酒类企业在利用该技术时往往将产品防伪和生产管理有机结合起来，对酒类 产品的生产、流通、销售等各个环节进行优化管理。总的来说，采用该900MHz RFID技术对 酒类企业具有如下现实意义 1、可以杜绝假冒产品流入销售市场，大大避免因此给酒类企业带来的经济以及信 誉损失，将有力地震慑造假分子，保护自有品牌。 2、可以即时获得准确的信息流，完善物流过程中的监控，减少物流过程中不必要 的环节及损失，降低在供应链各个环节上的安全存货量和运营资本。 3、通过对最终销售实现的监控，把消费者的消费偏好及时地报告出来，以帮助酒 类企业调整优化商品结构，进而获得更高的顾客满意度和忠诚度。 带电子标签的酒瓶在流水线上生产时，需要在流水线旁边架设超高频读写器对电 子标签进行读写等操作，由于生产线上情况的复杂性，酒瓶与酒瓶之间的距离可以很大，也 可以是两个酒瓶紧贴着没有距离，这样对超高频读写器及其天线提出了很高的要求。如果 用自动化方式让读写器对电子标签进行读写操作，那必须有各种设备配合才能正确、顺利 完成，如固定定制支架、触发装置和分瓶器等，最重要的是，普通的超高频读写器天线在这 种应用场合下可能会同时误操作多瓶酒的情况，这样必须对天线进行重新设计才能满足应 用要求。
实用新型内容为克服上述已有技术的不足，本实用新型要解决的技术问题是提供一种超高频读 写器及其天线终端，用户利用该超高频读写器能够在酒类自动化生产线的多个环节，灵活完成对酒瓶帽上电子标签的读写等操作。为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是 —种天线终端，该天线终端的天线通过天线馈线和读写器主机的射频读写模块相
连，所述的天线终端还有一个屏蔽装置。 所述的天线终端还包括人机接口 ，该人机接口 一端与地线相连，另一端通过三极
管分别与控制线、电源线相连，所述控制线接到读写器主机的MCU处理器模块。 所述的人机接口包括指示灯、蜂鸣器、开关，所述的控制线包括两根灯控制线、蜂
鸣器控制线、开关检测线。 所述的屏蔽装置是金属的天线罩。 该天线终端包括一个手柄。 —种超高频读写器，包括上述天线终端，该读写器还包括MCU处理器模块、射频读
写模块、计算机通信模块，所述的MCU处理器模块分别与射频读写模块、计算机通信模块相
连，所述的射频读写模块用于为读写器和电子标签通信提供一个物理通道。 该读写器还包括存储器模块，该存储器模块与所述的MCU处理器模块相连，用于
配合MCU处理器模块进行数据的存储。所述的MCU处理器模块选用Atmel公司的AT91SAM9260芯片。 所述的射频读写模块包括超高频读写芯片、外围的压控振荡器、功率放大器以及
环行器、天线终端接口 ；所述的超高频读写芯片选用奥微公司的AS3990芯片，通信的协议
采用国际标准的EPC Cl G2协议，该超高频读写芯片和MCU处理器模块通信的方式采用8
位数据总线配合中断的方式。所述的计算机通信模块选用MAXM公司RS232接口芯片MAX3223。 与现有技术相比，本实用新型的有益效果是 本实用新型读写器的天线终端具有如下特点 參较大的天线增益，并通过馈线和读写器相连，天线增益可达5dbi ; 參天线具有较小的尺寸和辐射角，大小控制在5cm*5cm以内，辐射角控制在45度
以内，配合金属的天线罩，可以防止读写器通过天线终端操作到生产线上邻近酒瓶的电子
标签； 參包括红绿灯、蜂鸣器、开关等丰富的人机接口 ； 參提供定制天线终端手柄，适合流水线用户手动操作。 用户可以利用本实用新型带天线终端的超高频读写器，应用于酒类自动化生产线 的多个环节，灵活完成对酒瓶帽上电子标签的读写等操作。由于无需安装定制支架、触发装 置和分瓶器等，在提高生产作业能力的同时也节省了成本。
图1是本新型读写器的结构示意图。
图2是本新型读写器中处理器模块和存储器模块的示意图。 图3是本新型读写器中射频读写模块的示意图。 图4是本新型读写器在生产线上的应用示意图。 图5是本新型天线终端的俯视图。[0033] 图6是本新型天线终端的电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型的具体实施方式
做进一步详细的说明，但不应以此限制本实用新型的保护范围。 请参阅图1本新型读写器的结构示意图。本新型超高频读写器，包括MCU (MicroController Unit，微处理器单元)处理器模块、存储器模块、射频读写模块、计算机通信模块、天线终端和电源模块。 当用户需要写应用数据到电子标签时，先由生产现场计算机发送命令或数据给读写器，再由读写器写入电子标签。命令或数据经由读写器的计算机通信模块从计算机送到读写器后，便通过MCU处理器模块存放到存储器模块中，当电子标签进入读写器的操作区域时，MCU处理器模块将应用数据从存储器模块中取出，再通过射频读写模块写入处于读写器工作区域的电子标签。 当用户需要从电子标签读取应用数据时，先由读写器将处于其工作区域内的电子
标签数据内部的应用数据读出，再将该数据送到计算机。在读写器端，首先MCU模块通过射
频读写模块将电子标签中的应用数据读出，并放到存储器模块中，之后，该数据通过计算机
通信模块送回给计算机。 读写器中各个模块详细介绍如下 MCU处理器模块分别与所述的存储器模块、射频读写模块、计算机通信模块和电源模块相连。MCU处理器模块是这个超高频读写器的核心，所以该处理器具有较强的数据处理能力和较大的程序存储空间。MCU处理器模块可选用但不限于Atmel公司的AT91SAM9260芯片。使用时，处理器解析计算机发出的各条指令，并作出相应的应答。处理器模块将完成以下工作 在生产现场计算机用户开始使用该读写器时，MCU处理器模块通过计算机通信模块接收计算机发出的命令，并给出应答。 当900MHz电子标签进入读写器场区时，MCU处理器模块配合超高频射频读写模块完成对电子标签的读写操作。 请参阅图2本新型读写器中处理器模块和存储器模块的示意图。存储器模块用于配合MCU处理器模块进行数据的存储。根据具体应用需要，有些应用需要存储的数据量不大，就可以把数据存放到MCU处理器内部的数据存储器中，而有些应用需要存储的数据量很大，则就需要把数据存放到存储器模块中了 。MCU处理器模块和存储器模块接口的线包括多条地址总线、多条数据总线，以及读/写/片选控制信号线等。MCU处理器模块和天线终端接口的线包括四根控制线，用于控制天线终端上的各个指示灯、蜂鸣器和开关。[0043] 请参阅图3。射频读写模块用于为读写器和电子标签通信提供一个物理通道。该射频读写模块包括超高频读写芯片、外围的压控振荡器(VC0)、功率放大器(PA)以及环行器、天线终端接口等组成。超高频读写芯片可选用但不限于奥微公司的AS3990芯片，通信的协议采用国际标准的EPC C1G2协议，该超高频读写芯片和MCU处理器模块通信的方式采用8位数据总线配合中断的方式。当发送数据时，MCU处理器模块通过8位数据总线(1/0)将数据送到超高频读写芯片，并设置寄存器开始发送，发送完毕，超高频读写芯片通过中断线(IRQ)告诉MCU处理器模块数据已发完；当接收数据时，如果接收到的一帧数据小于内部存储器空间，则超高频读写芯片在接收完该帧数据后，给MCU处理器模块一个中断信号，告诉已接收到新的数据，MCU处理器就可以通过8位数据总线(I/O)将数据取走；如果接收到的一帧数据大于内部存储器空间，则超高频读写芯片在接收该帧数据的字节数到一个设定值后，给MCU处理器模块一个中断信号，告诉已接收到新数据，MCU处理器必须及时取走，否则可能会造成数据溢出的情况，MCU处理器就可以通过8位数据总线(I/O)将数据取走。CLK信号用于超高频读写芯片和MCU处理器模块通信所需的时钟输入，而CLSYS作为MCU处理器模块操作超高频读写芯片的一个时钟输出。VCC是超高频读写芯片的工作电源。[0044] 图3中的压控振荡器(VCO)和超高频读写芯片内部的锁相环构成锁相环电路，提供通信所用的900MHz载波信号。功率放大器(PA)用于放大超高频读写芯片发出的信号，而环行器用于隔离发送通路和接收通路，使发送通路发出的信号尽少泄漏到接收通道。射频读写模块通过天线终端接口用天线馈线和天线终端相连，利用天线终端发送和接收信号。[0045] 计算机通信模块可以选用但不限于MAXM公司RS232接口芯片MAX3223。[0046] 电源模块提供读写器内部其它各个模块的工作电源。 带天线终端的超高频读写器在生产线上的应用示意图如图4所示。该读写器在系统中的应用情况如下 首先，读写器4通过计算机通信模块和生产现场计算机1相联，并通过局域网2和数据库服务器3连接，天线终端5通过馈线和读写器端口相连。在生产过程中，读写器4经由生产现场计算机1从数据库服务器3取得写入电子标签6中的数据，流水线8上用户手持天线终端5的手柄，并将该酒杯状天线终端套入已将电子标签6粘贴到酒瓶帽的酒瓶7上。读写器根据数据库取回的数据对电子标签进行读写操作，并完成电子标签内部的信息写入。 天线终端上的电路原理图如图6所示。 天线终端接到读写器主机的连线有四根控制线、电源线和地线以及一根天线馈线，四根控制线连到MCU处理器模块，而电源线和地线连到电源模块，天线馈线连到射频读写模块。第一灯控制线和第二灯控制线用于控制指示灯亮的方式，当第一灯控制线为高电平、第二灯控制线为低电平时，指示灯显示为红灯；当第一灯控制线为低电平、第二灯控制线为高电平时，指示灯显示为绿灯；当第一灯控制线为高电平、第二灯控制线为高电平时，指示灯显示为黄灯；而当第一灯控制线为低电平、第二灯控制线为低电平时，指示灯不亮。蜂鸣器控制线用于控制蜂鸣器是否响，蜂鸣器何时响以及亮何种颜色的灯根据应用需求决定，如完成电子标签内部信息写入时亮绿灯，而电子标签检测到损坏时亮红灯、响蜂鸣器等。而开关控制线用于读写器主机检测当前天线终端是否需要工作，如果开关打开，则当前天线终端无需工作，读写器主机也不会发送读写指令出来；如果开关闭合，则天线终端发出反复发出读写指令，经由天线馈线完成电子标签的个人化。天线馈线用于在读写器主机和天线之间传递射频信号，天线具有较小的尺寸、较高增益和较小辐射角的特点，可选用陶瓷天线或介质天线。 天线终端的俯视图如图5所示。本新型天线终端通过天线馈线和读写器主机的射频读写模块相连。天线在设计制造时就确定具有较小的辐射角，配合金属的天线罩9，防止读写器通过天线终端操作到生产线上邻近酒瓶的电子标签。[0052] 该天线终端包括一个手柄IO，适合流水线用户手动操作。还包括红绿黄指示灯
12、蜂鸣器13、开关11等丰富的人机接口。天线终端顶端中部是接线柱14。 该带天线终端的超高频读写器适合酒类自动化生产线的多个环节，可灵活完成对
酒瓶帽上电子标签的读写等操作，由于无需安装定制支架、触发装置和分瓶器等，在提高生
产作业能力的同时也节省了成本。 以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用来限定本实用新型的实施范围。即凡依本实用新型申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应为本实用新型的技术范畴。
权利要求一种天线终端，其特征在于，该天线终端的天线通过天线馈线和读写器主机的射频读写模块相连，所述的天线终端还有一个屏蔽装置。
2. 根据权利要求1所述的天线终端，其特征在于所述的天线终端还包括人机接口，该 人机接口一端与地线相连，另一端通过三极管分别与控制线、电源线相连，所述控制线接到 读写器主机的MCU处理器模块。
3. 根据权利要求2所述的天线终端，其特征在于所述的人机接口包括指示灯、蜂鸣器、 开关，所述的控制线包括两根灯控制线、蜂鸣器控制线、开关检测线。
4. 根据权利要求1或2或3所述的天线终端，其特征在于所述的屏蔽装置是金属的天 线罩。
5. 根据权利要求1或2或3所述的天线终端，其特征在于该天线终端包括一个手柄。
6. —种超高频读写器，其特征在于包括上述权利要求1 5所述的天线终端，该读写器 还包括MCU处理器模块、射频读写模块、计算机通信模块，所述的MCU处理器模块分别与射 频读写模块、计算机通信模块相连，所述的射频读写模块用于为读写器和电子标签通信提供一个物理通道。
7. 根据权利要求6所述的超高频读写器，其特征在于该读写器还包括存储器模块，该 存储器模块与所述的MCU处理器模块相连，用于配合MCU处理器模块进行数据的存储。
8. 根据权利要求6所述的超高频读写器，其特征在于所述的MCU处理器模块选用 Atmel公司的AT91SAM9260芯片。
9. 根据权利要求6所述的超高频读写器，其特征在于所述的射频读写模块包括超高频 读写芯片、外围的压控振荡器、功率放大器以及环行器、天线终端接口 ；所述的超高频读写 芯片选用奥微公司的AS3990芯片，通信的协议采用国际标准的EPC Cl G2协议，该超高频 读写芯片和MCU处理器模块通信的方式采用8位数据总线配合中断的方式。
10. 根据权利要求6所述的超高频读写器，其特征在于所述的计算机通信模块选用 MAXIM公司RS232接口芯片MAX3223。
专利摘要本实用新型公开了一种天线终端和一种包括该天线终端的超高频读写器。该天线终端的天线通过天线馈线和读写器主机的射频读写模块相连，所述的天线终端还有一个屏蔽装置。所述的天线终端还包括人机接口，该人机接口一端与地线相连，另一端通过三极管分别与控制线、电源线相连，所述控制线接到读写器主机的MCU处理器模块。用户可以利用本实用新型带天线终端的超高频读写器，应用于酒类自动化生产线的多个环节，灵活完成对酒瓶帽上电子标签的读写等操作。由于无需安装定制支架、触发装置和分瓶器等，在提高生产作业能力的同时也节省了成本。
文档编号H01Q1/48GK201498588SQ20092020957
公开日2010年6月2日 申请日期2009年9月11日 优先权日2009年9月11日
发明者张明波, 李培奇, 王宗国, 王立军, 邓洋, 金可威 申请人:成都普什信息自动化有限公司;上海坤锐电子科技有限公司