[發明專利]超高頻射頻識別讀寫器及其信號收發方法

無效

• 申請號: 200810066136.7
• 申請日: 2008-03-21
• 公開（公告）號: CN101261686A
• 公開（公告）日: 2008-09-10
• 發明（設計）人: 馮曉星;王新安;封君;葛彬杰;陳紅英
• 申請（專利權）人: 北京大學深圳研究生院
• 主分類號: G06K17/00
• 分類號: G06K17/00
• 代理公司: 深圳創友專利商標代理有限公司
• 代理人: 郭燕

【技術領域】

本發明涉及射頻信號識別的抗干擾技術，具體涉及一種超高頻射頻識別(Ultra?High?Frequency?Radio?Frequency?Identification，UHF?RFID)讀寫器及其信號處理方法。

【背景技術】

UHF?RFID是一種非接觸式的自動識別技術，它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數據，無須人工干預，可工作于各種惡劣環境，在快速掃描、小型化、抗污染、耐久性好、可重復使用、可穿透性閱讀、數據記憶量大和數據可靠安全等方面有著巨大的優勢，正廣泛應用于各種行業，如物流倉儲、智能交通、自動收費、海空港口貨物管理、超市零售管理、醫療器械管理、郵政貨物追蹤等等，在邊境管理、人員安全、體育運動方面也有廣闊的應用天地，推動著全球數字智能管理的發展。

對于無源UHF?RFID系統，由于標簽的工作是通過從讀寫器發出的高頻載波獲得能量，采用對載波的調制并反射載波來傳輸信號，這就決定了該系統是同頻系統，而且是發射和接收同時工作的系統。因此，讀寫器接收端在接受到標簽發射信號的同時，也接收到強度比標簽發射信號強得多的同頻載波信號，該信號也稱作自阻塞信號，如圖1，圖中展示了自阻塞信號和有用信號在信道中的位置和強度對比。除此之外，目前的UHF?RFID系統的讀寫靈敏度也由標簽的啟動功率決定。這樣的特點決定了要識別更遠距離的標簽，讀寫器必須發出盡量大的載波能量，故也會導致有較大的自阻塞信號耦合到接收機的輸入端。

現有技術一般采用環形器進行發射端、接收端和天線的隔離和導波，這雖然能夠實現將天線信號最大程度地導入接收端，但也把大幅度的載波信號輸入到接收端，導致了接收端對大信號的復雜接收或者高性能要求。不僅如此，由于環形器通常采用鐵氧體，體積龐大，不便于小型化和集成，而且價格昂貴。以圖2所示的讀寫器為例，發射機TX的輸出功率達到30dBm，環行器將端口1的信號導流到端口2，由于天線的阻抗匹配通常能實現反射系數在-15dB左右，故將有15dBm的自阻塞信號通過端口2導流到端口3并進入系統的接收機RX。對于集成芯片來說，要處理15dBm的信號本身就是一個很大的挑戰，意味著需要特殊工藝、特殊設計，大大增加了產品的設計成本和加工成本。何況還需要處理大信號同時把微弱的有用信號提取出來，幾乎使設計變得不可能。因此，傳統采用環形器的設計方案并不適合集成芯片的輸入、輸出與天線的連接。

【發明內容】

本發明的主要目的就是解決現有技術中的問題，提供一種UHF?RFID讀寫器及其信號收發方法，能有降低系統處理大強度信號的要求，簡化讀寫器設計，降低產品成本。

為實現上述目的，本發明提供一種超高頻射頻識別讀寫器，包括讀寫器主芯片、發射機、接收機以及天線，所述讀寫器主芯片的輸出端與所述發射機的輸入端相耦合，所述讀寫器主芯片的輸入端與所述接收機的輸出端相耦合，所述發射機的輸出端和所述接收機的輸入端耦合到所述天線，其特征在于，還包括導流與衰減單元，所述導流與衰減單元包括信號直導線路和信號衰減線路，所述發射機的輸出端通過所述信號直導線路與所述天線相連，所述接收機的輸入端通過所述信號衰減線路與所述天線相連。

所述導流與衰減單元為定向耦合器，所述定向耦合器包括主線和耦合線，所述發射機的輸出端通過所述主線與所述天線相連，所述耦合線的對應于所述主線接天線的那一端的耦合端與所述接收機的輸入端相連。

所述耦合線的對應于所述主線接天線的那一端的隔離端與所述接收機的本地振蕩信號輸入端相連。

所述定向耦合器的耦合度的選取滿足以下條件：發射器輸出功率+天線失配+定向耦合器的耦合度＜接收機輸入1dB壓縮點，其中的參數取值分別為各物理量采用如下單位或對應單位時的數值：

發射器輸出功率：dBm；

天線失配：dB；

定向耦合器的耦合度：dB；

接收機輸入1dB壓縮點：dBm；

為實現上述目的，本發明還提供一種超高頻射頻識別讀寫器的信號收發方法，包括讀寫器信號發送步驟和讀寫器信號接收步驟，其特征在于，在所述讀寫器信號接收步驟中，還包括：在天線接收到信號之后，且信號送入接收機之前，將信號進行衰減的步驟。

在所述讀寫器信號發送步驟中，還包括：在信號輸出發射機之后，且天線將信號發出之前，將信號分流作為接收機的本地振蕩信號的步驟。

所述將信號進行衰減的步驟和將信號分流接收機的本地振蕩信號的步驟采用定向耦合器執行。

本發明的有益效果是：