射频识别读写器防护电路的制作方法

本实用新型涉及射频识别技术领域，尤其涉及一种射频识别读写器防护电路。

背景技术：

超高频射频识别技术属于被动式无源射频识别技术，在工作时，射频识别读写器通过天线网络及天线主动发起命令并发射持续的载波给射频识别电子标签以提供能量，射频识别电子标签在接收到射频识别读写器的命令后返回相应的数据。射频识别读写器的天线网络及天线的好坏决定了射频识别读写器的性能，多数设备厂商设计、生产射频识别读写器时，主要关注射频识别读写器的天线增益、驻波、方向性等特性及如何扩展天线端口数量以达到多天线射频识别，往往忽视了射频识别读写器的防护功能，尤其是射频识别读写器在户外使用条件下，缺乏防雷电及电磁兼容功能。

在户外工作的射频识别读写器的天线可等效为雷电的引导体，当有雷电环境时可能会引发雷击，导致设备损坏。同时，我国无线电管理部门对超高频射频识别的工作频段做了严格的划分，在800/900MHz划分了840~845MHz和920~925MHz这两个频段，并明确了其发射信号的杂散、谐波、抗干扰度等的要求。这两个频段的频谱资源异常拥挤，而且其谐波的工作频段也与手机通信的频段相近，因此必须对射频端口进行严格滤波才能实现较强的射频电磁防护性能，而在该频段多数防雷器件都无法使用。

然而，现有射频识别读写器采取防雷的措施主要包括以下方式：1.通过外接防雷器，在天线馈线端连接一射频防雷器来实现雷电浪涌的隔离，采用这种方式会带来额外的损耗；2.避雷针，通过在天线安装架上加装避雷针来防止雷击，这种方式工程量大，且无法从根本上避免雷电电磁浪涌对设备的危害。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种解决了现有技术中射频识别读写器防雷电及电磁兼容效果不佳的技术问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型的一种射频识别读写器防护电路，包括：

射频接口，用于连接天线；

射频通路，所述射频接口通过所述射频通路与射频识别读写器前端连接；

接地部，在所述射频通路连接所述射频接口的一端设置有雷电防护单元连接所述接地部，所述雷电防护单元包括并联的四分之一波长线、气体放电管、电感中的至少一种。

作为本实用新型上述射频识别读写器防护电路的进一步改进，所述四分之一波长线为弯折的微带线。

作为本实用新型上述射频识别读写器防护电路的进一步改进，所述四分之一波长线包括第一弯折部及第二弯折部，所述第一弯折部与所述第二弯折部串接在一起。

作为本实用新型上述射频识别读写器防护电路的进一步改进，所述第一弯折部与所述第二弯折部中心对称。

作为本实用新型上述射频识别读写器防护电路的进一步改进，所述射频通路上设置有隔离电容，以隔离所述雷电防护单元缓冲的残压。

作为本实用新型上述射频识别读写器防护电路的进一步改进，所述射频通路还包括串联在所述隔离电容之后的带通滤波器。

作为本实用新型上述射频识别读写器防护电路的进一步改进，所述射频通路还包括串联在所述带通滤波器之后的匹配电路，以调整电路的阻抗匹配。

作为本实用新型上述射频识别读写器防护电路的进一步改进，其特征在于，所述射频识别读写器防护电路还包括射频通路选择开关，所述射频通路选择开关连接若干个所述射频通路，可选择导通一路射频通路与射频识别读写器前端连接。

作为本实用新型上述射频识别读写器防护电路的进一步改进，所述射频通路选择开关为单刀多掷开关。

作为本实用新型上述射频识别读写器防护电路的进一步改进，所述射频通路选择开关与射频识别读写器前端之间设置有低通滤波器。

与现有技术相比，本实用新型通过在射频接口与射频识别读写器前端之间的射频通路上并联设置有连接接地部的雷电防护单元，综合采用了1/4波长电路、气体放电管、电感等实现了射频识别读写器天线端口的雷电电磁脉冲防护要求。本实用新型电路实现简便，防护性能优异不产生额外损耗，在户外工作稳定性好。

结合附图阅读本实用新型实施方式的详细描述后，本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施方式或现有技术的技术方案，下面将对实施方式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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型中记载的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一实施方式中射频识别读写器防护电路示意图。

图2为本实用新型一实施方式中四分之一波长线连接示意图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的各实施方式对本实用新型进行详细描述。但这些实施方式并不限制本实用新型，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本实用新型的保护范围内。

需要说明的是，在不同的实施方式中，可能使用相同的标号或标记，但这些并不代表结构或功能上的绝对联系关系。并且，各实施方式中所提到的“”、“第二”也并不代表结构或功能上的绝对区分关系，这些仅仅是为了描述的方便。

如图1所示，本实用新型一实施方式中射频识别读写器防护电路示意图。射频识别读写器防护电路包括射频接口10，射频接口10通过射频通路与射频识别读写器前端90连接，射频接口10用于连接天线，通过天线可以接收射频识别电子标签返回的标签数据信号，然后通过射频通路进入射频识别读写器前端90，或者射频识别读写器前端90发送信号顺次通过射频通路、射频接口及天线辐射出去。射频识别读写器前端90为射频识别读写器内部电路连接天线网络及天线的端口，射频识别读写器前端90将接收到的标签数据信号传送给内部的接收链路进行处理或者把内部产生的发射信号传送出去。在具体的实施方式中，射频通路可以通过微带线的方式实现。

为了更好地防护射频识别读写器，以防止射频接口接收到额外的信号，干扰甚至损坏射频识别读写器的内部电路，在射频通路上设置有多个防护器件。在射频通路连接射频接口10的一端并联设置有雷电防护单元20，雷电防护单元20的一端连接射频通路，另一端连接接地部30，雷电防护单元20通过连接接地部30接地，将射频接口10接收到的不必要的信号旁路掉。雷电防护单元20包括并联的四分之一波长线21、气体放电管22、电感23中的至少一种，四分之一波长线21可以采用短路微带线，为了节省电路的空间，四分之一波长线21为弯折的微带线。如图2所示，在更多的实施方式中，四分之一波长线21包括第一弯折部211及第二弯折部212，第一弯折部211与第二弯折部212串接在一起，两端分别连接射频接口10及接地部30，连接射频接口10的一端也可以直接连接在射频通路上。优选地，第一弯折部211和第二弯折部212中心对称，呈“S”型的蛇形曲线。如图所示的接地部30包括若干个通孔，通孔可以整齐排列，通孔的数量越多接地效果越佳。根据射频传输线的特性，四分之一波长线21对超高频射频识别工作频率的射频信号呈高阻特性、对其谐波呈低阻特性、对电磁脉冲呈短路特性，因此，本实施方式中的四分之一波长线21有两个作用：1.有效地抑制射频识别读写器的高次谐波；2.对雷电产生的电磁脉冲进入射频接口10后可以被直接接地旁路掉。气体放电管22起到了泄放雷电暂态过电流和限制过电压的作用。气体放电管22绝缘电阻很大，寄生电容很小，具有很强的浪涌防护能力。电感23起到雷电电流的泄放通路的作用，可以通过选择合适的电感值使得在超高频射频识别频段（例如900MHz左右）呈高阻抗特性，及满足通流量的设计要求。

优选地，雷电防护单元20采用三级防护来隔离雷电的电磁浪涌，第一级采用四分之一波长线21，四分之一波长线21的一端连接射频通路，另一端连接接地部30；第二级采用气体放电管22，气体放电管22的一端连接射频通路，另一端也连接接地部30；第三级采用电感23，电感23的一端连接射频通路，另一端也连接接地部30。四分之一波长线21、气体放电管22与电感23之间呈并联关系。

进一步，为了隔离雷电防护单元20缓冲后的残压，例如上述实施方式中三级防护的雷电防护单元20经过三级缓冲后会有残压，如果残压通过射频通路进入射频识别读写器的前端，势必会影响射频识别读写器内部电路的正常工作。隔离电容40可以连接在雷电防护单元20并联在射频通路的连接点之后，即在雷电防护单元20并联在射频通路的连接点之后，串接一个隔离电容40，沿着射频通路进入射频识别读写器前端90的信号先经过隔离电容40，将缓冲残压部分去除掉。在更多的实施方式中，隔离电容40还可以设置在四分之一波长线21、气体放电管22与电感23之间的射频通路上。需要说明的是，各实施方式中器件描述的顺序是以射频信号从射频接口进入，沿着射频通路进入射频识别读写器前端90的方向为准，“之后”是相对于射频信号沿着射频通路流经较后的位置。

进一步，在射频通路上还串接有带通滤波器50，带通滤波器50可以设置在隔离电容40之后。带通滤波器50的带通频段符合超高频射频识别的频段要求，主要作用包括以下两种：1.滤除发射信号的带外杂散；2.滤除接收信号的带外干扰，使得接收到的信号更干净。

进一步，在射频通路上还串接有匹配电路60，匹配电路60可以设置在带通滤波器50之后。匹配电路60可以调整整个电路的阻抗匹配，达到减小端口反射的效果。

为了达到多天线射频识别读写器的要求，射频识别读写器需要连接多个天线，相应地，需要配合设置多个射频接口10及射频通路，射频通路优选地可以包括上述设施方式中的防护器件。射频识别读写器防护电路包括射频通路选择开关70，射频通路选择开关70连接若干个射频通路，实现一路信号转多路信号，射频通路选择开关70可选择导通一路射频通路与射频识别读写器前端90连接。如图1所示，在本实施方式中，射频通路选择开关70连接四路射频通路，每路射频通路上设置有防护器件及连接有射频接口10，射频通路选择开关70采用时分的方式导通一路射频通路，可选择地使用一路天线接收或发射信号。射频通路选择开关70可以为单刀多掷开关，可以连接多条射频通路，在本实施方式中，射频通路选择开关70为单刀四掷开关，射频通路选择开关70的动端连接射频识别读写器前端90，射频通路选择开关70的四个不动端分别连接一路射频通路。射频通路选择开关70可以采用PIN二极管、集成芯片等多种方式实现。

进一步，在射频通路选择开关70与射频识别读写器前端90之间设置有低通滤波器80，低通滤波器80用于滤除发射信号的高次谐波。射频识别读写器防护电路采用了多级滤波器实现了带外杂散及谐波的抑制，使得射频识别读写器具备较强的射频电磁防护性能。

经过测试，射频识别读写器采用上述实施方式中的防护电路，可以达到如下技术指标：

工作频率：840~960MHz

插入损耗：小于2dB

承受射频功率：大于40dBm

端口驻波比：小于1.2

端口隔离度：大于25dB

谐波抑制度：大于50dB

带外抑制度：大于30dB

抗雷击浪涌：8/20us、±2kV

根据以上参数可以看出，射频识别读写器的性能更加稳定，可以很好地在户外，尤其是安装在龙门架上使用。由于电磁兼容相关的参数都比较优异，所以射频识别读写器的抗干扰能力也比较好，可以高效率、高灵敏度地识别射频识别电子标签。

综上所述，本实用新型通过在射频接口与射频识别读写器前端之间的射频通路上并联设置有连接接地部的雷电防护单元，综合采用了1/4波长电路、气体放电管、电感等实现了射频识别读写器天线端口的雷电电磁脉冲防护要求。本实用新型电路实现简便，防护性能优异不产生额外损耗，在户外工作稳定性好。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本实用新型的保护范围之内。