[發明專利]用于大功率超高頻射頻識別的載波泄露消除裝置及方法

在審

• 申請號: 202211065596.4
• 申請日: 2022-09-01
• 公開（公告）號: CN115329792A
• 公開（公告）日: 2022-11-11
• 發明（設計）人: 牛建民
• 申請（專利權）人: 公安部第一研究所
• 主分類號: G06K7/10
• 分類號: G06K7/10;G06K17/00
• 代理公司: 北京華仁聯合知識產權代理有限公司 11588
• 代理人: 周明新

本發明公開了一種用于大功率超高頻射頻識別的載波泄露消除裝置及方法，裝置包括功率放大器、定向耦合器一、3dB電橋一、3dB電橋二、3dB電橋三、兩個環行器和天線；所述功率放大器的輸出端連接于所述定向耦合器一的輸入端，定向耦合器一的輸出端連接于所述3dB電橋一，所述3dB電橋一分別連接于一個環行器，兩個環形器均與所述3dB電橋二連接，所述3dB電橋二與所述天線連接；兩個環行器還連接于所述3dB電橋三，所述3dB電橋三連接于接收信號端。本發明可以解決大功率發射信號時超高頻射頻識別讀卡器或其它微波反射通信的載波泄露問題。

技術領域

本發明涉及射頻技術領域，具體涉及一種用于大功率超高頻射頻識別的載波泄露消除裝置及方法。

背景技術

RFID是20世紀90年代興起的一種自動識別技術，其利用射頻信號通過空間耦合來實現無接觸的信息傳輸，并通過所傳輸的信息來達到識別的目的，RFID的電子數據載體，即電子標簽，其工作時所需的能量可以通過讀卡器非接觸式獲取。目前國際常用的RFID頻率分布是：低頻30～300KHz，典型代表頻率是125KHz、133KHz，典型應用如動物識別、電子閉鎖防盜等；高頻3～30MHz，典型頻率是13.56MHz，典型應用如二代身份證；超高頻860～960MHz(也包括433MHz頻點)，典型頻率是868MHz，典型應用如ETC等；微波頻段是2.45GHz和5.8GHz。

RFID的低頻和高頻應用是采用電感耦合方式工作，電子標簽和讀卡器之間的距離幾厘米或至多幾十厘米，而RFID的超高頻和微波應用采用電磁波反向散射耦合，電子標簽和讀卡器之間的距離可以達到幾米甚至幾十米，但同時由于讀卡器是收發天線一體的，即發射天線和接收天線共用一個，所以在讀卡器的接收電路里必然存在讀卡器發射電路泄露的載波信號，這種載波泄露就形成了讀卡器的自干擾信號，它會明顯惡化讀卡器的接收靈敏度，進而影響接收距離，嚴重時甚至阻塞讀卡器，使其喪失通信能力，因此電路中必須要對自干擾信號進行抑制。舉一個例子，0～5dBm的載波泄露級別，集成讀卡器的接收靈敏度在-70dBm左右，而-10dBm級的載波泄露時，接收機的靈敏度可以達到-85dBm，兩種情況下接收靈敏度有15dB的差異，這會導致通信距離至少相差兩倍以上，所以對這種自干擾信號必須采用載波泄露抑制電路加以消除。

我國的UHF RFID標準規定讀卡器的EIRP≤2W。以ETC為例，其天線一般的增益都在6dBi以上，因此讀卡器內的功放輸出功率都會在0.5W以下。一般而言，增大發射功率是無線通信提高通信距離的最直接的辦法，實際使用中，某些UHF RFID應用場景恰恰需要突破讀卡器與電子標簽之間的常規距離，以滿足實際通信的需求，所以就需要大功率的讀卡器發射信號，進而對能承受大功率、并有效抑制載波泄露的載波泄露消除裝置產生了需求。

目前載波泄露消除的技術主要有兩類，從器件類型上來說，可以分為有源器件和無源器件兩種，從處理方式上來說，可以分為模擬信號處理方式和數字信號處理方式。現在也有采用專用集成電路的，因為其集成度高，所以電路規模小，但是它的開發成本高。

無源器件不需要供電，比如環行器、定向耦合器等，它們不會給電路引入額外的噪聲，避免了在消除泄露信號的同時，惡化了有用信號的信噪比。有源器件的處理能力更強，可以放大信號，從而處理更強的泄露信號。

模擬電路和數字電路在消除載波泄露時的區別在于精確度，數字電路可以用更高的精度來調整信號的幅度和相位，而目前幾乎所有的載波泄露消除技術都是基于生成一個和泄露信號幅度相同、但相位相反的對消信號(有的稱之為參考信號)，將二者相加從而相互抵消的原理，因此兩個信號之間的誤差，即對消信號和泄露信號的幅度誤差、相位誤差就是影響對消效果的重要因素，更高的精度意味著更小的誤差，理想情況下誤差為零，載波泄露的信號被完全抵消。雖然數字信號精度更高，模數轉換可以控制的更細膩，但是數字信號會帶來更多的量化噪聲和數字雜散，這些也都最終會轉化為影響有用信號信噪比的負面因素。