一種雙矩形框三維通道裝置制造方法
【專利摘要】本發明涉及射頻識別【技術領域】，具體地說是一種雙矩形框三維通道裝置，其特征在于射頻讀寫器的射頻信號輸出端與功率分配器相連接，射頻讀寫器的控制信號輸出端分別與兩個天線切換模塊的控制端相連接，功率分配器的兩路射頻信號輸出端分別與天線切換模塊的射頻信號輸入端相連接，每個天線切換模塊的輸出端分別與兩個匹配器相連接，每個匹配器均與一個射頻天線相連接，本發明與現有技術相比，具有能夠實現標簽三維讀取、漏讀率低、天線間無耦合、布線簡單等優點。
【專利說明】一種雙矩形框三維通道裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及射頻識別(RFID, Radio Frequency Identification)【技術領域】,具體地說是一種能夠實現標簽三維讀取、漏讀率低、天線間無耦合、布線簡單的雙矩形框三維通道裝置。
【背景技術】
[0002]在現有射頻識別【技術領域】，射頻識別系統一般包括射頻天線、用于控制射頻信號發射及接收的讀寫模塊，以及固定在待識別物品上的射頻標簽，使用時射頻天線輸出射頻信號，對射頻標簽進行讀取，射頻標簽上攜帶的信息再經射頻天線反饋至讀寫模塊內的信號接收電路，對接收到的信息進行處理后，即可完成對射頻標簽以及其所表示的物體的ID識別。在該系統中，射頻天線是整個射頻識別系統的重要組成部分，其完成射頻識別系統中磁場的發射和接收。當將射頻識別技術應用于三維通道裝置時，需要將射頻天線做成天線框的形式，多個框形天線組成天線陣列，天線陣列完成對標簽的三維讀取。
[0003]現有的三維通道裝置通常采用兩個或三個天線框重疊互補的形式，各天線依次輪詢工作，相鄰兩框形天線可以相互彌補對方盲區，從而實現了標簽的三維讀取。但現有的三維通道裝置存在以下問題:第一，天線切換電路與匹配器電路采用一體式設計，都在匹配板上，并且信號傳輸采用交直流分開的形式，即射頻信號和控制信號分別通過射頻線號線和控制信號線傳送，匹配器較為復雜，匹配板連接線材較多，不利于生產及維護；第二，所有天線匹配電路均在一個電路板中，導致天線相互影響，耦合問題嚴重，讀取性能下降，不利于穩定讀取標簽；第三，采用三個天線框形式的三維通道，與采用兩個天線框形式的三維通道相比，由于三個天線輪詢工作，天線輪詢時間一定，所以每個天線讀取的時間減少，當多個標簽同時通過通道裝置時，由于時間較短，可能存在漏讀現象。

【發明內容】

[0004]本發明針對現有技術存在的缺點和不足，提出一種能夠實現標簽三維讀取、漏讀率低、天線間無耦合、布線簡單的雙矩形框三維通道裝置。
[0005]本發明可以通過以下措施達到:
一種雙矩形框三維通道裝置，設有射頻讀寫器、功率分配器、天線切換模塊、匹配器以及射頻天線，其特征在于射頻讀寫器的射頻信號輸出端與功率分配器相連接，射頻讀寫器的控制信號輸出端分別與兩個天線切換模塊的控制端相連接，功率分配器的兩路射頻信號輸出端分別與天線切換模塊的射頻信號輸入端相連接，每個天線切換模塊的輸出端分別與兩個匹配器相連接，每個匹配器均與一個射頻天線相連接。
[0006]本發明中與同一個天線切換模塊相連接的兩個射頻天線被固定在同一通道支架上，兩個射頻天線線圈均繞制為矩形，且上下固定，兩個射頻天線線圈部分重疊，重疊部分的面積占每個射頻天線線圈總面積的1/5-1/3，優選為1/4，將四個射頻天線分別固定在兩個通道支架上，即可對兩個通道支架之間的區域進行監測。[0007]本發明中所述射頻讀寫器中設有微控芯片、與微控芯片相連接的射頻發射電路、與微控芯片相連接的射頻接收電路以及與微控芯片相連接的切換控制電路；
所述功率分配器中設有功率分配電路以及與功率分配電路輸出端相連接的相位切換電路，其中功率分配電路為將輸入的射頻信號按1:1功率比分為兩路的功率分配電路，功率分配電路的射頻信號輸入端設有主線圈，射頻信號輸出端設有用于與主線圈耦合的兩個匝數相同的次級線圈，相位切換電路用于將輸入的射頻信號的相位改變180° ；
所述天線切換模塊中設有控制驅動電路以及與控制驅動電路相連接的交直流輸出電
路；
所述匹配器中設有交直流處理電路、與交直流處理電路輸出端相連接的阻抗匹配電路、與阻抗匹配電路的輸出端相連接的高頻開關電路；
其中射頻讀寫器的射頻發射電路的輸出端與功率分配器中的功率分配電路的輸入端相連接，切換控制電路的輸出端分別與相位切換電路、天線切換模塊相連接，射頻接收電路與功率分配器射頻信號反饋端相連接。
[0008]本發明與現有技術相比，具有以下優點:(1)實現標簽三維讀取，漏讀率低:兩個框型天線輪詢工作，相互彌補對方盲區，從而實現了標簽的三維讀取，相比三個天線框形式，由于輪詢時間一定，所以每個天線讀取的時間增加三分之一，當多個標簽同時通過通道裝置時，天線有足夠的時間讀取標簽，從而有效降低漏讀率，大大提高了裝置讀取多標簽的性能；(2)天線間無耦合，讀取性能好:每個天線的匹配電路均單獨設計，一個天線對應一個匹配板，解決了兩個天線之間相互影響的問題，天線間無耦合，讀取性能好，能夠穩定讀取標簽；(3)抗干擾能力強:天線切換電路與匹配器電路采用分體方式設計，這種分體式設計有助于抑制射頻信號諧波產生，降低了信號對發射強度的干擾，提高了裝置的抗干擾能力；(4)布線簡單，便于生產和維護:天線切換電路與匹配器電路采用分體方式設計，并且信號傳輸采用交直流合并的形式，將控制信號疊加至射頻信號，疊加后的信號通過射頻信號線傳送匹配器電路，天線匹配電路簡單，匹配板連接線材少，便于生產及維護；(5)生產成本低:采用兩個天線框形式實現標簽三維讀取，相比三個天線框形式，天線個數減少，相應匹配電路也減少一個，而且天線匹配電路采用交直流合并的形式，匹配板連接線材數量減少，降低單個設備生產工作量，有利于降低產品成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]附圖1是本發明的結構示意圖。
[0010]附圖2是本發明的另一種結構示意圖。
[0011]附圖標記:射頻讀寫器1、功率分配器2、天線切換模塊3、匹配器4、射頻天線5、射頻天線6、射頻射頻天線7、射頻天線8、微控芯片9、射頻發射電路10、切換控制電路11、射頻接收電路12、功率分配電路13、相位切換電路14、控制驅動電路15、交直流輸出電路16、交直流處理電路17、匹配電路18、高頻開關電路19。
[0012]【具體實施方式】:
下面結合附圖對本發明作進一步的說明。
[0013]如圖1和圖2所示，本發明提出的一種雙矩形框三維通道裝置，包括:射頻讀寫器1、功率分配器2、天線切換模塊3、匹配器4，天線陣列，所述天線陣列采用兩個矩形天線框重疊互補的形式，每陣列中兩天線輪詢工作，相互彌補對方盲區，兩天線陣列同時工作，在兩天線陣列中間形成一個磁場相對均勻的通道，從而能夠實現標簽的三維讀取。
[0014]所述射頻讀寫器1:共三個輸出端，其中一個輸出端通過控制信號線與天線切換模塊相連接，另外兩個輸出端分別通過射頻信號線和控制線號線與功率分配器相連接，用于產生射頻信號、相位切換信號以及天線切換信號，其中天線切換控制信號傳送至天線切換模塊，射頻信號和相位切換信號傳送至功率分配器。所述射頻讀寫器I包括微控芯片9、射頻發射電路10、切換控制電路11和射頻接收電路12，所述微控芯片9是整個射頻讀寫器的中心控制單元，既控制射頻讀寫器的發射和接收，又控制各個模塊之間的切換；所述射頻發射電路10，通過選擇核心晶體管搭建電路，實現調制信號的功率放大，并通過射頻信號線向下一級傳遞；所述切換控制電路11，接收微控芯片的指令，通過控制信號線控制功率分配器完成相位切換和天線切換模塊完成天線切換；所述射頻接收電路12，接收射頻天線返回的標簽信息，并進行解碼，并把這些信息傳遞給微控芯片進行處理。
[0015]所述功率分配器2:輸入端分別通過射頻信號線和控制信號線與射頻讀寫器相連接，輸出端通過射頻信號線與兩個天線切換模塊相連接，接收來自射頻讀寫器的射頻信號和相位切換信號，實現射頻信號的功率平均分配和相位切換，并向外輸出兩路射頻信號。所述功率分配器2包括功率分配電路13和相位切換電路14，所述功率分配電路13，通過搭建阻容值電路實現射頻信號按功率比1:1平均分配至兩路；所述相位切換電路14，設有高頻開關，根據相位切換信號把功分電路輸出端的其中一路射頻信號實現0°或者180°相位切換。
[0016]所述天線切換模塊3:共有兩個輸入端、兩個輸出端，一個輸入端通過控制信號線與射頻讀寫器相連接，另一個輸入端通過射頻信號線與功分器相連接，兩個輸出端分別通過兩條射頻線號線與兩個匹配器相連接，接收來自射頻讀寫器的控制信號和來自功分器的射頻信號，完成對天線的切換控制，并實現交流與直流的合并。所述天線切換模塊3包括控制驅動電路15和交直流輸出電路16，所述控制驅動電路15，設有高頻開關，根據來自射頻讀寫器的天線切換信號，驅動不同的高頻開關，實現天線之間的切換；所述交直流輸出電，16，實現交流與直流的合并，將控制信號疊加至射頻信號，疊加后的信號通過射頻線傳送至匹配器。
[0017]所述匹配器4:輸入端通過射頻信號線與天線切換模塊相連接，完成對天線的控制和匹配。所述匹配器包括交直流處理電路17、匹配電路18和高頻開關電路19，所述交直流處理電路17，根據射頻信號線傳遞的控制信號，打開天線對應的高頻開關，使射頻信號通過天線向外發射；所述匹配電路18對天線進行阻抗匹配和諧振變換，發出的射頻信號盡可能多的到達天線，并通過天線輻射出去；所述高頻開關電路19設有高頻開關，高頻開關在天線不工作時將射頻信號傳輸線與匹配器斷開，避免射頻信號傳輸線中存在的分布參數對除所連接天線線圈外的其他天線線圈造成影響。
[0018]本發明包括兩個天線陣列，所述每個天線陣列采用兩個矩形天線框重疊互補的形式，第一天線陣列包括射頻天線5和射頻天線6，第二天線陣列包括射頻射頻天線7和射頻天線8，每個天線的匹配器電路均單獨設計，一個天線對應一個匹配器，解決了兩個天線之間相互影響的問題，天線間無耦合，讀取性能好，能夠穩定讀取標簽。
[0019]如圖1和圖2所示，天線切換電路與匹配器電路采用分體方式設計，這種分體式設計有助于抑制射頻信號諧波產生，降低信號對發射強度的干擾，提高裝置的抗干擾能力。所述天線切換電路，可以實現在一條射頻線中，交流和直流一起通過，并且在匹配器端實現分離，主要優點是布線簡單，減少線材種類，降低單個設備生產工作量，有利于降低產品成本。
[0020]射頻信號輸入至天線切換模塊，經過控制驅動電路，將射頻信號分時切換至不同的射頻輸出口，同時射頻信號經交直流輸出電路時，交直流輸出電路實現交流與直流的合并，將控制信號疊加至射頻信號，疊加后的信號經射頻信號線傳送至匹配器的輸入端，經過匹配器的交直流處理電路，將交流和直流分開后各自形成回路。
[0021]射頻信號中所疊加的控制信號用于驅動天線匹配電路中的高頻開關，通過該高頻開關保證天線線圈在不工作時，射頻信號傳輸線與天線線圈為斷開狀態，消除該射頻信號傳輸線中存在的分布參數對天線線圈造成的影響，進而保證天線工作性能，消除天線線圈間的相互干擾，經直流處理電路后得到的射頻信號，經過匹配電路，將對應天線的頻率諧振至13.56M，輸出阻抗變換至50 Ω，然后將射頻信號輻射至空中。
【權利要求】
1.一種雙矩形框三維通道裝置，設有射頻讀寫器、功率分配器、天線切換模塊、匹配器以及射頻天線，其特征在于射頻讀寫器的射頻信號輸出端與功率分配器相連接，射頻讀寫器的控制信號輸出端分別與兩個天線切換模塊的控制端相連接，功率分配器的兩路射頻信號輸出端分別與天線切換模塊的射頻信號輸入端相連接，每個天線切換模塊的輸出端分別與兩個匹配器相連接，每個匹配器均與一個射頻天線相連接。
2.根據權利要求1所述的一種雙矩形框三維通道裝置，其特征在于與同一個天線切換模塊相連接的兩個射頻天線被固定在同一通道支架上，兩個射頻天線線圈均繞制為矩形，且上下固定，兩個射頻天線線圈部分重疊，重疊部分的面積占每個射頻天線線圈總面積的1/5-1/3。
3.根據權利要求2所述的一種雙矩形框三維通道裝置，其特征在于所述射頻讀寫器中設有微控芯片、與微控芯片相連接的射頻發射電路、與微控芯片相連接的射頻接收電路以及與微控芯片相連接的切換控制電路。
4.根據權利要求3所述的一種雙矩形框三維通道裝置，其特征在于所述功率分配器中設有功率分配電路以及與功率分配電路輸出端相連接的相位切換電路，其中功率分配電路為將輸入的射頻信號按1:1功率比分為兩路的功率分配電路，功率分配電路的射頻信號輸入端設有主線圈，射頻信號輸出端設有用于與主線圈耦合的兩個匝數相同的次級線圈，相位切換電路用于將輸入的射頻信號的相位改變180°。
5.根據權利要求4所述的一種雙矩形框三維通道裝置，其特征在于所述天線切換模塊中設有控制驅動電路以及與控制驅動電路相連接的交直流輸出電路。
6.根據權利要求5所述的一種雙矩形框三維通道裝置，其特征在于所述匹配器中設有交直流處理電路、與交直流處理電路輸出端相連接的阻抗匹配電路、與阻抗匹配電路的輸出端相連接的聞頻開關電路。
7.根據權利要求6所述的一種雙矩形框三維通道裝置，其特征在于射頻讀寫器的射頻發射電路的輸出端與功率分配器中的功率分配電路的輸入端相連接，切換控制電路的輸出端分別與相位切換電路、天線切換模塊相連接，射頻接收電路與功率分配器射頻信號反饋端相連接。
【文檔編號】G06K17/00GK103699919SQ201310741988
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月30日 優先權日:2013年12月30日
【發明者】李顯科, 朱慶賢, 楊傳祥, 孫杰林, 任永濤, 劉成永, 高明 申請人:威海北洋電氣集團股份有限公司