一种rfid天线及其自动匹配方法_2

文档序号:8263015阅读:来源:国知局
U-U0/2|取最小值时,对应的接入电路的并联匹配电容的组合电容值CpIP为接入电路的并联匹配电容的组合最佳匹配电容值,微调结束,其中,U为所述微控制器实时通过所述模数转换器ADC采集的信号幅度值。
[0030]经过步骤(I)到步骤(3),所述RFID天线处于基本匹配的状态,为了进一步弱化测量和计算误差,进行步骤(4)微调匹配点。
[0031]所述RFID天线的运行过程为:非平衡输入信号经过所述同轴馈线进入所述巴伦,变换成平衡信号后流过由所述并联匹配电容组、所述串联匹配电容组和所述天线金属管构成的50欧姆LC谐振阻抗变换网络,并由所述天线金属管辐射到外空间,所述Q值调节电阻降低RFID天线Q值以免带宽过窄;工作时,所述检波电路采样所述巴伦输出端信号,将其转化为电压幅度值,并经过所述模数转换器ADC传送给所述微控制器,所述微控制器检测所述巴伦输出端信号幅度,同时所述微控制器根据自动匹配方法,通过所述驱动电路控制各路所述磁保持继电器的通断,完成匹配过程,负载调制三极管、负载调制电阻组成的电路主要用于所述微控制器对信号产生负载调制,复用信号同轴馈线传送给RFID阅读器。
[0032]本发明的有益效果为:
[0033]本发明提供了一种RFID天线的自动匹配方法,用户在无需更改电路和RFID阅读器的情况下,安装不同形状的RFID阅读器,适用于不同的应用场合,并且,使RFID天线基本达到最佳的匹配状态,在RFID阅读器参数发生变化时也能够改变匹配电路参数,实现自动匹配,简化的匹配电路设计保证带宽和经济实用性。
【附图说明】
[0034]图1是本发明所述RFID天线的电路图;
[0035]其中,1、同轴馈线,2、巴伦,3、负载调制电阻,4、磁保持继电器,5、串联匹配电容,6、负载调制三极管,7、并联匹配电容,8、控制线路,9、天线金属管,10、固有串联电感L0,11、固有串联电阻R0,12,Q值调节电阻,13、微控制器,14、驱动电路,15、模数转换器ADC,16、检波电路。
【具体实施方式】
[0036]下面结合说明书附图和实施例对本发明做进一步限定,但不限于此。
[0037]实施例1
[0038]一种RFID天线,包括同轴馈线1、巴伦2、负载调制三极管6、负载调制电阻3、并联匹配电容组、串联匹配电容组、天线金属管9、Q值调节电阻12、控制线路8、微控制器13、驱动电路14、检波电路16、模数转换器ADC 15,所述并联匹配电容组包括七路串联连接的并联匹配电容7与磁保持继电器4,所述串联匹配电容组包括十路串联连接的串联匹配电容5与磁保持继电器4,所述天线金属管9包括固有串联电感LOlO与固有串联电阻R011,所述同轴馈线I连接所述巴伦2输入端,所述巴伦2输出端连接所述并联匹配电容组,所述巴伦2输出端还同时连接所述串联匹配电容组的一端,所述串联匹配电容组的另一端串联所述天线金属管9 一端,所述天线金属管9另一端串联所述Q值调节电阻12,所述Q值调节电阻12连接所述巴伦2输出端;所述巴伦2输出端还连接所述检波电路16的输入端,所述检波电路16的输出端连接所述模数转换器ADC 15,所述模数转换器ADC 15连接所述微控制器13,所述微控制器13的一路输出控制信号连接所述驱动电路14,所述驱动电路14通过所述控制线路8连接各路所述磁保持继电器4的控制端,所述微控制器13另一路输出控制信号连接到所述负载调制三极管6的基极,所述负载调制三极管6的发射极与集电极通过所述负载调制电阻3与所述巴伦2的输出端并联。
[0039]所述并联匹配电容组中的七个并联匹配电容7的电容值由小到大成2倍关系,所述串联匹配电容组中的十个串联匹配电容5的电容值由小到大成2倍关系。
[0040]所述并联匹配电容组中的七个并联匹配电容7的电容值由小到大成2倍关系,所述并联匹配电容组中的七个并联匹配电容7的电容值依次为25p、50p、100p、200p、400p、800p、1600p;所述串联匹配电容组中的十个串联匹配电容5的电容值由小到大成2倍关系,所述串联匹配电容组中的十个串联匹配电容5的电容值依次为lp、2p、4p、8p、16p、32p、64p、128p、256p、512p。
[0041]天线金属管9由用户自行弯折、更换,天线金属管9主要参数等效为固有串联电感LOlO和固有串联电阻R011。
[0042]实施例2
[0043]根据实施例1所述RFID天线的自动匹配方法,具体步骤包括:
[0044](I)测量用户RFID天线参数
[0045]上电,所述微控制器13输出控制信号使所有所述磁保持继电器4处于开路状态,所述串联匹配电容组中的串联匹配电容5及所述并联匹配电容组中的并联匹配电容7都处于断开状态,此时处于开路状态,所述微控制器13记录所述模数转换器ADC 15采集的开路状态下的电压值U0,所述微控制器13进一步控制所述串联匹配电容组的磁保持继电器4,根据所述串联匹配电容5的电容值由小到大的顺序,所述串联匹配电容5逐步闭合,使接入回路的电容值逐步增加,电容值逐步增加的过程中,所述微控制器13通过所述模数转换器ADC 15得到电压极小值,所述电压极小值是指所述模数转换器ADC 15在对所述巴伦2输出电压连续采样得到的数据中的最小值,记录下由所述磁保持继电器4闭合导联接入回路的所述串联匹配电容5的电容值之和CsO,记录电压极小值U1,计算所述天线金属管9的固有串联电感LO的值,如下式所示:
[0046]LO = l/(4*pi~2*f(T2*CsO)
[0047]式中,pi= 3.14,f0 为 RFID 天线的中心频率,f0 = 13.56MHz ;
[0048]计算固有串联电阻RO的值,如下式所示:
[0049]RO = Z0*U1/(UO-Ul)-Rq
[0050]式中,ZO为所述同轴馈线I阻抗,ZO = 50欧姆,Rq为Q值调节电阻,Rq的取值范围为0-4欧姆;
[0051](2)计算应接入电路的并联匹配电容7的电容值Cp和应接入电路的串联匹配电容5的电容值Cs
[0052]步骤⑴得到了天线金属管的固有串联电感LO与固有串联电阻R0,根据LC匹配电路计算公式,得到应接入电路的并联匹配电容7的电容值Cp和应接入电路的串联匹配电容5的电容值Cs,如下式所示:
[0053]Cp = (Z0*Rf-Rf~2)0.5/(2*pi*f0*Z0*Rf)
[0054]Cs = l/(4*pi~2*f(T2*L0-2*pi*fO*(Z0*Rf-Rr2) ~0.5)
[0055]式中,Rf= R0+Rq ;
[0056](3)控制匹配电容接入
[0057]步骤⑵得到了得到应接入电路的并联匹配电容7的电容值Cp和应接入电路的串联匹配电容5的电容值Cs,所述微控制器13从所述并联匹配电容组中选择并联匹配电容7的组合,所述并联匹配电容7的组合电容值为Cp’,使Cp’最接近Cp,通过控制所述磁保持继电器4将所述并联匹配电容7的组合并联接入电路,所述微控制器13从所述串联匹配电容组中选择串联匹配电容5的组合,所述串联匹配电容5的组合电容值为Cs’,使Cs’最接近Cs,通过控制所述磁保持继电器4将所述串联匹配电容5的组合串联接入电路;其中,所述匹配电容是指所述并联匹配电容7的组合及所述串联匹配电容5的组合;
[0058](4)微调
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