一种UHFRFID读写器射频电路腔体结构及控制方法与流程

一种uhf rfid读写器射频电路腔体结构及控制方法
技术领域
1.本发明涉及读写器领域，具体涉及一种uhf rfid读写器射频电路腔体结构及控制方法。


背景技术：

2.rfid是一种简单实用、自动化控制的灵活应用技术。整个识别的过程无需人工干预，无需瞄准或接触并可在多种恶劣的环境下操作，例如代替条形码在油污、灰尘污染的环境下工作；识别距离可以长达三十多米，可以透过包装识别；数据容量大，且标签数据可以实现动态更改；不仅可以附着或嵌入在不同类型的产品上，还可以为标签数据设置密码，保证信息安全传送；可以实现动态实时通信，标签以每秒50-100次的频率与阅读器进行通信，只要rfid标签出现在阅读器的有效识别范围内，就可以对其位置进行动态的追踪和键控。射频识别技术所表现出来的独特优越性是其他识别技术所无法企及的，同样这些优点也使得rfid技术在应用及市场有着不可替代的位置。
3.目前，影响射频卡读写距离的因素包括天线工作频率、读写器的输出功率、读写器的接收灵敏度、射频卡的功耗、天线及谐振电路的q值、天线方向、读写器和射频卡的耦合度，以及射频卡本身获得的能量及发送信息的能量等。


技术实现要素：

4.为解决上述技术问题，本发明提供一种uhf rfid读写器射频电路腔体结构，包括pcb板，所述pcb板上配置有多个独立分隔设置的腔体，每个所述腔体配置有至少一个功能器件，所述腔体提供连接线路使功能器件之间完成电连接，所述腔体的组成的布局方式，对应所述功能器件的连接架构。
5.优选的：多个所述功能器件包括：
6.设置在所述pcb板的板脚位置的第一本振信号模块，将本振信号发送给上变频混频器模块和第二本振模块；
7.所述上变频混频器模块，设置在所述第一本振信号模块一侧，用以接收基带信号，并对所述射频发射信号和所述基带信号进行调制，并将调制后的射频发射信号发送给射频放大模块和增益控制模块；
8.所述射频放大模块和所述增益控制模块，设置在所述上变频混频器模块上方，将调制后的所述射频发射信号的射频频率放大后发送给耦合器模块；
9.所述耦合器模块，设置在所述射频放大模块和所述增益控制模块一侧，将所述射频发射信号发射出去；
10.射频滤波模块和载波消除模块，设置在所述耦合器模块一侧，所述耦合器模块将射频发射信号输出到载波消除模块，所述载波消除模块将自干扰信号消除，实时调整射频信号的增益和相位，并将处理后的所述射频发射信号输出到所述射频滤波模块，所述射频滤波模块接收射频接收信号和处理后的所述射频发射信号并整合，并将整合后的信号发送
给lna放大模块；
11.所述lna放大模块和下变频混频器模块，设置在所述射频滤波模块和所述载波消除模块另一侧，所述lna放大模块将整合后的信号进行放大处理后输出到所述下变频混频器模块；
12.所述第二本振信号模块，设置在所述射频滤波模块和所述载波消除模块下方，将接收到的所述本振信号进行放大和差分处理后，输出到所述下变频混频器模块；
13.所述下变频混频器模块将接收到的所述本振信号和经所述lna放大模块将整合后的信号处理为中频信号，输出到硬件滤波模块。
14.所述硬件滤波模块和中频放大模块，设置在所述lna放大模块和所述下变频混频器模块另一侧，所述硬件滤波模块对所述中频信号进行带通滤波、有源滤波和信号放大处理后输出到所述中频放大模块，所述中频放大模块对接收到的所述中频信号进行边沿信号放大处理。
15.优选的：还包括dc滤波模块，设置在所述第一本振信号模块上方，连接外部用电源，使电源供电布局为从左到右的树形结构。
16.优选的：还包括通信信号线接口模块，设置在所述第二本振信号模块下方，用以连接外部插件。
17.优选的：还包括天线，设置在所述耦合器模块上方，用以接收和发射信号。
18.优选的：所述pcb板上开有多个孔，多个所述功能器件之间通过孔固定连接。
19.优选的：所述第一本振模块设置有接口，作为信号输入端；所述上变频混频器设置有两个接口，用于接收i和q路基带信号；所述中频放大模块下方设置有两个接口，用于输出放大后的中频信号。
20.优选的：多个所述功能器件通过射频信号线进行电路连接，所述射频信号线阻抗为50欧姆。
21.优选的：所述通信信号线接口模块为40pin定义方式。
22.本发明还提供一种uhf rfid读写器的控制方法，所述方法适用于上述技术方案中任一所述射频电路腔体结构，方法为：
23.s1、第一本振信号模块将本振信号发送给上变频混频器模块和第二本振模块；
24.s2、所述上变频混频器模块接收所述本振信号和基带信号，并对所述本振信号和所述基带信号进行调制，再将调制后的射频发射信号输出到射频放大模块和增益控制模块；
25.s3、所述射频放大模块和所述增益控制模块接收到调制后的射频发射信号，将调制后的所述射频发射信号的射频频率放大后发送给耦合器模块；
26.s4、所述耦合器模块接收到所述射频发射信号后，将所述射频发射信号通过天线发射出去；
27.s5、所述耦合器模块将射频发射信号输出到载波消除模块，所述载波消除模块消除自干扰信号后将所述射频发射信号输出到射频滤波模块，所述射频滤波模块接收射频接收信号和处理后的所述射频发射信号并整合发送给lna放大模块；
28.s6、所述lna放大模块将整合后的信号进行放大处理后输出到所述下变频混频器模块；所述第二本振信号模块将所述本振信号进行放大和差分处理后输出到所述下变频混
频器模块，所述下变频混频器模块将接收到的所述本振信号和经所述lna放大模块将整合后的信号处理为中频信号，输出到硬件滤波模块；
29.s7、所述硬件滤波模块对所述中频信号进行带通滤波、有源滤波和信号放大处理后输出到中频放大模块，所述中频放大模块对接收到的所述中频信号进行边沿信号放大处理。
30.本发明的技术效果和优点：
31.优化了读写器射频性能，提高了读写器的硬件性能指标和技术参数、发射信号的acrp指标、抗镜像干扰的能力、读写器接收灵敏度、射频发射与接收同频信号隔离度、中频信号抗干扰能力、射频电路的硬件稳定性，发射信号射频谐波低，射频输出增益级联放大控制，实现多模增益控制方式。
附图说明
32.图1是本技术实施例提供的一种uhf rfid读写器射频电路腔体结构及设备内部模块图；
33.图2是本技术实施例提供的一种uhf rfid读写器射频电路腔体结构及设备信息走向图；
34.图3是本技术实施例提供的一种uhf rfid读写器的控制方法示意图。
具体实施方式
35.下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。
36.请参阅图1～图2，在本实施例中提供一种uhf rfid读写器射频电路腔体结构，包括多个功能器件：
37.第一本振信号模块，设置在pcb板的板脚位置，第一本振信号模块设置有接口，作为信号输入端，可以连接10mhz参考时钟或其他电路的输出信号，提供uhf rfid读写器射频电路800-900mhz的射频信号，将输入的本振信号发送给上变频混频器模块和第二本振模块；
38.上变频混频器模块，设置在第一本振信号模块一侧，上变频混频器模块设置有两个接口，用于接收i和q路基带信号，并对射频发射信号和基带信号进行调制，并将调制后的射频发射信号发送给射频放大模块和增益控制模块，在本实施例中，上变频混频器模块支持ask、dsb、ssb等信号制式模式；
39.射频放大模块和增益控制模块，设置在上变频混频器模块上方，将调制后的射频发射信号的射频频率放大后发送给耦合器模块，具体为，射频放大模块实现可变增益放大，并输出到增益控制模块，增益控制模块进行动态增益控制后将射频信号发送给耦合器，在本实施例中，增益控制模块输出功率达到30dbm以上；
40.耦合器模块，设置在射频放大模块和增益控制模块一侧，将射频发射信号发射出
去，包括四个接口，为sma接口方式，在本实施例中，sma接口可以与射频开关电路模块相连，可实现分时通道切换；其中两个接口为射频发射信号耦合端，另外两个接口为射频接收信号端；
41.射频滤波模块和载波消除模块，设置在耦合器模块一侧，载波消除模块通过耦合器模块的耦合端接收射频发射信号，将自干扰信号消除，实时调整射频信号的增益和相位，并将处理后的射频发射信号输出到射频滤波模块，提高uhf rfid读写器射频电路的整体接收灵敏度指标，射频滤波模块接收射频接收信号和处理后的射频发射信号并整合，并将整合后的信号发送给lna放大模块；
42.lna放大模块和下变频混频器模块，设置在射频滤波模块和载波消除模块另一侧，lna放大模块将整合后的信号进行放大处理后输出到下变频混频器模块，高uhf rfid读写器射频电路的接收信号强度；
43.第二本振信号模块，设置在射频滤波模块和载波消除模块下方，将接收到的本振信号进行放大和差分处理后，输出到下变频混频器模块；
44.下变频混频器模块将接收到的本振信号和经lna放大模块将整合后的信号处理为中频信号，输出到硬件滤波模块，在本实施例中，中频信号为i和q基带小信号；
45.硬件滤波模块和中频放大模块，设置在lna放大模块和下变频混频器模块另一侧，硬件滤波模块对中频信号进行带通滤波、有源滤波和信号放大处理后输出到中频放大模块，中频放大模块对接收到的中频信号进行边沿信号放大处理，中频放大模块下方设置有两个接口，用于输出放大后的中频信号；
46.dc滤波模块，设置在第一本振信号模块上方，连接外部用电源，使电源供电布局为从左到右的树形结构；
47.通信信号线接口模块，设置在第二本振信号模块下方，用以将电路结构的输入输出控制信号连接到插件，是40pin定义方式,其信号由模数混合信号组合，包括输入i&q差分基带信号，输出i&q差分基带信号，i\o控制电平信号，adc模拟输入输出信号，spi数字通信信号线；
48.天线，设置在耦合器模块上方，用以接收和发射信号。
49.pcb板上配置有多个独立分隔设置的腔体，每个腔体配置有至少一个功能器件，腔体提供连接线路使功能器件之间完成电连接，腔体的组成的布局方式，对应功能器件的连接架构；多个功能器件之间通过级联方式实现读写功能；多个功能器件按照自左向右或自下向上的布局实现；多个功能器件之间通过分隔板分割，避免腔体之间的干扰，pcb板上开有多个孔，多个功能器件之间通过孔固定连接。多个功能器件通过射频信号线进行电路连接，射频信号线阻抗为50欧姆。
50.请参阅图3，提供一种uhf rfid读写器的控制方法，方法为：
51.s1、第一本振信号模块将本振信号发送给上变频混频器模块和第二本振模块；
52.s2、上变频混频器模块接收本振信号和基带信号，并对本振信号和基带信号进行调制，再将调制后的射频发射信号输出到射频放大模块；
53.s3、射频放大模块和增益控制模块接收到调制后的射频发射信号，将调制后的射频发射信号的射频频率放大后发送给耦合器模块；
54.s4、耦合器模块接收到射频信号后，将射频发射信号通过天线发射出去；
55.s5、射频发射信号耦合输出到载波消除模块，载波消除模块消除自干扰信号后将射频发射信号输出到射频滤波模块，射频滤波模块接收射频接收信号和处理后的射频发射信号并整合发送给lna放大模块；
56.s6、lna放大模块将整合后的信号进行放大处理后输出到下变频混频器模块；第二本振信号模块将本振信号进行放大和差分处理后输出到下变频混频器模块，下变频混频器模块将接收到的本振信号和经lna放大模块将整合后的信号处理为中频信号，输出到硬件滤波模块；
57.s7、硬件滤波模块对中频信号进行带通滤波、有源滤波和信号放大处理后输出到中频放大模块，中频放大模块对接收到的中频信号进行边沿信号放大处理。
58.本发明优化了读写器射频性能，提高了读写器的硬件性能指标和技术参数、发射信号的acrp指标、抗镜像干扰的能力、读写器接收灵敏度、射频发射与接收同频信号隔离度、中频信号抗干扰能力、射频电路的硬件稳定性；降低了硬件模块自身整体噪声系数、电源噪声干扰；射频电路一致性好、输入、输出50ω阻抗匹配，驻波小，易于级联使用，带内幅频特性平坦，插入损耗小；提出了一种模数信号分体设计，阐述硬件射频技术架构，使uhf rfid产品化更灵活的实现技术组合；该腔体结构设计能有效抑制频带外无用信号及各种电子设备的干扰，带外抑制度高设计灵活，提高了自身的屏蔽性能；设备整体散热效果好，提高了硬件模块的稳定性；全温范围内性能稳定可靠；发射信号射频谐波低，射频输出增益可级联放大控制，实现多模增益控制方式；dc电源输入滤波隔离、过压保护、过流保护，提高电源性能指标，降低输入电源要求；uhf rfid接收灵敏度指标提高，隔离模块间信号噪声和干扰。
59.显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域及相关领域的普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。本发明中未具体描述和解释说明的结构、装置以及操作方法，如无特别说明和限定，均按照本领域的常规手段进行实施。

技术特征：
1.一种uhf rfid读写器射频电路腔体结构，其特征在于，包括pcb板，所述pcb板上配置有多个独立分隔设置的腔体，每个所述腔体配置有至少一个功能器件，所述腔体提供连接线路使功能器件之间完成电连接，所述腔体的组成的布局方式，对应所述功能器件的连接架构。2.根据权利要求1所述的一种uhf rfid读写器射频电路腔体结构，其特征在于，所述功能器件包括：设置在所述pcb板的板脚位置的第一本振信号模块，将本振信号发送给上变频混频器模块和第二本振模块；所述上变频混频器模块，设置在所述第一本振信号模块一侧，用以接收基带信号，并对所述射频发射信号和所述基带信号进行调制，并将调制后的射频发射信号发送给射频放大模块和增益控制模块；所述射频放大模块和所述增益控制模块，设置在所述上变频混频器模块上方，将调制后的所述射频发射信号的射频频率放大后发送给耦合器模块；所述耦合器模块，设置在所述射频放大模块和所述增益控制模块一侧，将所述射频发射信号发射出去；射频滤波模块和载波消除模块，设置在所述耦合器模块一侧，所述耦合器将射频发射信号输出到载波消除模块，所述载波消除模块将自干扰信号消除，实时调整射频信号的增益和相位，并将处理后的所述射频发射信号输出到所述射频滤波模块，所述射频滤波模块接收射频接收信号和处理后的所述射频发射信号并整合，并将整合后的信号发送给lna放大模块；所述lna放大模块和下变频混频器模块，设置在所述射频滤波模块和所述载波消除模块另一侧，所述lna放大模块将整合后的信号进行放大处理后输出到所述下变频混频器模块；所述第二本振信号模块，设置在所述射频滤波模块和所述载波消除模块下方，将接收到的所述本振信号进行放大和差分处理后，输出到所述下变频混频器模块；所述下变频混频器模块将接收到的所述本振信号和经所述lna放大模块将整合后的信号处理为中频信号，输出到硬件滤波模块。所述硬件滤波模块和中频放大模块，设置在所述lna放大模块和所述下变频混频器模块另一侧，所述硬件滤波模块对所述中频信号进行带通滤波、有源滤波和信号放大处理后输出到所述中频放大模块，所述中频放大模块对接收到的所述中频信号进行边沿信号放大处理。3.根据权利要求2所述的一种uhf rfid读写器射频电路腔体结构，其特征在于，所述功能器件还包括dc滤波模块，设置在所述第一本振信号模块上方，连接外部用电源，使电源供电布局为从左到右的树形结构。4.根据权利要求3所述的一种uhf rfid读写器射频电路腔体结构，其特征在于，所述功能器件还包括通信信号线接口模块，设置在所述第二本振信号模块下方，用以连接外部插件。5.根据权利要求2所述的一种uhf rfid读写器射频电路腔体结构，其特征在于，还包括天线，设置在所述耦合器模块上方，用以接收和发射信号。
6.根据权利要求2所述的一种uhf rfid读写器射频电路腔体结构，其特征在于，所述pcb板上开有多个孔，多个所述功能器件之间通过孔固定连接。7.根据权利要求6所述的一种uhf rfid读写器射频电路腔体结构，其特征在于，所述第一本振模块设置有接口，作为信号输入端；所述上变频混频器设置有两个接口，用于接收i和q路基带信号；所述中频放大模块下方设置有两个接口，用于输出放大后的中频信号。8.根据权利要求1所述的一种uhf rfid读写器射频电路腔体结构，其特征在于，多个所述功能器件通过射频信号线进行电路连接，所述射频信号线阻抗为50欧姆。9.根据权利要求4所述的一种uhf rfid读写器射频电路腔体结构，其特征在于，所述通信信号线接口模块为40pin定义方式。10.一种uhf rfid读写器的控制方法，其特征在于，所述方法适用于上述权利要求1-9中任一所述射频电路腔体结构，方法为：s1、第一本振信号模块将本振信号发送给上变频混频器模块和第二本振模块；s2、所述上变频混频器模块接收所述本振信号和基带信号，并对所述本振信号和所述基带信号进行调制，再将调制后的射频发射信号输出到射频放大模块和增益控制模块；s3、所述射频放大模块和所述增益控制模块接收到调制后的射频发射信号，将调制后的所述射频发射信号的射频频率放大后发送给耦合器模块；s4、所述耦合器模块接收到所述射频发射信号后，将所述射频发射信号通过天线发射出去；s5、所述耦合器模块将射频发射信号输出到载波消除模块，所述载波消除模块消除自干扰信号后将所述射频发射信号输出到射频滤波模块，所述射频滤波模块接收射频接收信号和处理后的所述射频发射信号并整合发送给lna放大模块；s6、所述lna放大模块将整合后的信号进行放大处理后输出到所述下变频混频器模块；所述第二本振信号模块将所述本振信号进行放大和差分处理后输出到所述下变频混频器模块，所述下变频混频器模块将接收到的所述本振信号和经所述lna放大模块将整合后的信号处理为中频信号，输出到硬件滤波模块；s7、所述硬件滤波模块对所述中频信号进行带通滤波、有源滤波和信号放大处理后输出到中频放大模块，所述中频放大模块对接收到的所述中频信号进行边沿信号放大处理。

技术总结
本发明公开了一种UHF RFID读写器射频电路腔体结构及控制方法，包括PCB板，所述PCB板上配置有多个独立分隔设置的腔体，每个所述腔体配置有至少一个功能器件，所述腔体提供连接线路使功能器件之间完成电连接，所述腔体的组成的布局方式，对应所述功能器件的连接架构。包括第一本振信号模块、上变频混频器模块、射频放大模块、增益控制模块、耦合器模块、射频滤波模块、载波消除模块、LNA放大模块、下变频混频器模块、第二本振信号模块、硬件滤波模块、中频放大模块、DC滤波模块、通信信号线接口模块和天线。和天线。和天线。


技术研发人员：王飞 马利峰
受保护的技术使用者：上海诺潇智能科技有限公司
技术研发日：2023.05.24
技术公布日：2023/8/28