专利名称：低频激活式被动有源射频识别装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及有源射频识别(RFID)装置，特别是一种低频激活式半主动有源射频识别(RFID)装置。
背景技术：
射频识别(RFID)装置包括(RFID)读写器和(RFID)电子标签两部分，根据电子标签工作方式的不同可分为被动式，半主动，主动式三类射频识别(RFID)装置。被动式标签没有内部供电电源。其内部集成电路通过接收到的电磁波进行驱动，这些电磁波是由RFID读写器发出的。当标签接收到足够强度的讯号时，可以向读写器发出数据，包括ID号(全球唯一标示ID)，被动式标签具有价格低廉，体积小巧，无需电源等优 点。但由于本身需要读写器通过射频信号给予能量工作，所以在远距离上工作容易受干扰，不适宜在远距离和复杂电磁环境下工作。主动式标签本身具有内部电源，用以供应内部IC所需电源以产生对外的讯号，主动式标签一般采用定时方式主动向读写器发送讯号。一般来说，主动式标签拥有较长的读写距离和较大的存储容量并且具有较强的抗干扰能力。主动式标签一般采用超高频或者微波进行通讯，由于射频信号具有绕射和反射等性质很难将标签的读取区域控制在较为精确的范围内。半主动式标签也具有内部电源，平时工作在休眠状态，当接收到外界的激活信号后，标签进入工作状态将包括ID号以及其他信息以超高频或者微波传递给读写器。当标签离开激活区域后再次进入休眠状态，降低功耗延长标签使用寿命。采用线圈的方式发射低频激活信号，激活信号的强度随距离增加呈非线性衰减，低频信号同时具有较强的穿透能力，受到空间电磁干扰的影响相对较小，并且低频波能绕射和穿过很多材质，譬如木头、水、铝、人体等特点，所以采用低频激活方式的半主动RFID标签具有抗干扰能力强、通讯距离远、读写区域可精确控制等优势。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种对远距离目标如人员、物资和车辆等在精确范围内可自动识别的低频激活式半主动射频识别装置。为解决上述技术问题，本实用新型是按如下方式实现的一种低频激活式被动有源射频识别装置，包括读写器和电子标签；所述读写器包括读写器控制模块、读写器激活信号发生模块、读写器通讯接收模块和读写器电源模块；所述读写器电源模块分别与所述读写器控制模块、所述读写器激活信号发生模块和所述读写器通讯接收模块电连接；所述读写器控制模块通过I/O并行口与所述读写器的激活信号发生模块连接，还通过SPI接口与所述读写器的通讯接收模块连接；所述电子标签包括电子标签的控制模块、电子标签激活信号检测模块、电子标签通讯发射模块和电子标签电源模块；所述电子标签电源模块分别与所述电子标签控制模块、所述电子标签激活信号检测模块和所述电子标签通讯发射模块电连接；所述电子标签的控制模块通过I/o并行口与所述电子标签激活信号检测模块连接，还通过SPI接口与所述电子标签通讯发射模块连接。本实用新型的积极效果是低频激活式半主动射频识别装置，利用低频激活信号强度在一定区域内精确可调，低频信号受到空间电磁干扰的影响相对较小，并且低频波能绕射和穿过很多材质，譬如木头、水、铝、人体等特点，可实现对电子标签识别范围的精确控制。采用超高频或微波在较长的距离上以较高的数据速率将电子标签内部存储数据(包括ID号)发送回读写器，提高了通讯效率，降低了功耗。本实用新型特别适用于在人员和物资的出入口管理，室内外精确定位等，具有很好的推广使用价值。
图I是本实用新型读写器与电子标签的通讯原理图
图2是本实用新型读写器的结构框图图3是本实用新型电子标签的结构框图
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步详细的说明。如图I所示，本实用新型所述的低频激活式被动有源射频识别装置包括读写器和电子标签。当电子标签进入工作区域后被激活信号唤醒，标签进入工作状态后将包括ID号以及其他信息以2. 4G射频信号传回给读写器，读写器再将接收到标签信息传送给控制电脑。如图2所示，本实用新型所述低频激活式被动有源射频识别(RFID)装置的读写器包括读写器控制模块(I)、读写器激活信号发生模块(2)、读写器通讯接收模块(3)和读写器电源模块(4)。读写器电源模块(4)分别与读写器控制模块(I)、读写器激活信号发生模块(2)和读写器通讯接收模块(3)电连接，用于给读写器控制模块(I)和读写器的通讯接收模块(3)提供3. 3V的工作电源，给读写器的激活信号发生模块(2)提供12V工作电压。读写器控制模块(I)是读写器的激活信号发生模块(2)和读写器的通讯接收模块(3)的控制核心，通过I/O并行口与读写器的激活信号发生模块(2)连接，通过SPI接口与读写器的通讯接收模块(3)连接。读写器控制模块⑴，由MCU电路、复位电路等电路组成。MCU选用高性能32位精简指令ARM处理器，ATMEL公司的AT91SAM7S64处理器。复位芯片采用带有I2C总线存储器的CAT1021芯片，保证可靠复位的同时可以存储部分产品参数。读写器的激活信号发生模块(2)，发射天线、激活信号驱动电路和天线调谐电路等组成。发射天线采用单芯多股铜导线绕制而成，激活信号驱动由IR公司的IR2110驱动芯片组成，驱动电路电压由NI公司的LM2576-ADJ芯片控制，进而调整激活信号强度。天线调谐电路由多个耐压电容组成。IR2110发射125K方波调制信号，驱动发射线圈和调谐电容形成LC串联谐振电路，进而向空间发射激活信号。读写器的通讯接收模块(3)，由接收天线，信号解调和放大电路等组成。信号解调和放大电路有Nordic公司的2. 4G通讯芯片nRF2401组成，接收天线选用2. 4G定向或全向天线。[0018]读写器的电源模块(4)，输入电源为DC12V，经过防护，稳压和变换电路后产生
3.3V。12V供给读写器的激活信号发生模块(2)，3. 3V供给读写器控制模块(I)和读写器的通讯接收模块(3)。其中防护电路分别由TVS管、自恢复保险丝、肖特基二极管、无极性电容、电解电容等元器件组成。如图3所示，实用新型所述低频激活式半主动有源射频识别(RFID)装置的电子标签包括电子标签的控制模块(5)、电子标签激活信号检测模块(6)、电子标签通讯发射模块(7)和电子标签电源模块(8)。电子标签电源模块(8)分别与电子标签控制模块(5)、电子标签激活信号检测模块(6)和电子标签通讯发射模块(7)电连接，负责提供3. 3V的工作电源。电子标签的控制模块(5)是电子标签激活信号检测模块(6)和电子标签通讯发射模块(7)的控制核心，通过I/O并行口与电子标签激活信号检测模块(6)连接，通过SPI接口与电子标签通讯发射模块(7)连接。电子标签的控制模块(5)，由MCU及外围电路组成。MCU采用ST公司的STM8L101低功耗支持休眠模式的8位高性能单片机。电子标签激活信号检测模块(6)，采用奥地利微电子公司的AS3931低频前端芯片，对低频激活信号进行检测和放大。低频天线采用铁氧体绕线天线。电子标签通讯发射模块(7)，由发射天线，信号调制和放大电路等组成。信号调制和放大电路有Nordic公司的2. 4G通讯芯片nRF2402组成,发射天线采用微带天线。电子标签电源模块(8)，输入电源由电池提供3. 3V，供给电子标签的控制模块
(5)、电子标签激活信号检测模块(6)和电子标签通讯发射模块(7)。低频激活式半主动射频识别装置，利用低频激活信号强度在一定区域内精确可调，低频信号受到空间电磁干扰的影响相对较小，并且低频波能绕射和穿过很多材质，譬如 木头、水、铝、人体等特点，可实现对电子标签识别范围的精确控制。采用超高频或微波在较长的距离上以较高的数据速率将电子标签内部存储数据(包括ID号)发送回读写器，提高了通讯效率，降低了功耗。本实用新型特别适用于在人员和物资的出入口管理，室内外精确定位等，具有很好的推广使用价值。
权利要求1.一种低频激活式被动有源射频识别装置，其特征在于，包括读写器和电子标签；所述读写器包括读写器控制模块、读写器激活信号发生模块、读写器通讯接收模块和读写器电源模块；所述读写器电源模块分别与所述读写器控制模块、所述读写器激活信号发生模块和所述读写器通讯接收模块电连接；所述读写器控制模块通过I/o并行ロ与所述读写器的激活信号发生模块连接，还通过SPI接ロ与所述读写器的通讯接收模块连接；所述电子标签包括电子标签的控制模块、电子标签激活信号检测模块、电子标签通讯发射模块和电子标签电源模块；所述电子标签电源模块分别与所述电子标签控制模块、所述电子标签激活信号检测模块和所述电子标签通讯发射模块电连接；所述电子标签的控制模块通过I/o并行ロ与所述电子标签激活信号检测模块连接，还通过SPI接ロ与所述电子标签通讯发射模块连接。
2.根据权利要求I所述的低频激活式被动有源射频识别装置，其特征在于，所述读写器的激活信号发生模块由发射天线、激活信号驱动模块和天线调谐模块组成。
3.根据权利要求I所述的低频激活式被动有源射频识别装置，其特征在于，所述电子标签电源模块输入电流为3. 3V。
专利摘要一种低频激活式被动有源射频识别装置，包括读写器和电子标签；所述读写器包括读写器控制模块、读写器激活信号发生模块、读写器通讯接收模块和读写器电源模块；所述电子标签包括电子标签的控制模块、电子标签激活信号检测模块、电子标签通讯发射模块和电子标签电源模块。本实用新型利用低频激活信号强度在一定区域内精确可调，低频信号受到空间电磁干扰的影响相对较小，并且低频波能绕射和穿过很多材质，譬如木头、水、铝、人体等特点，可实现对电子标签识别范围的精确控制。
文档编号G06K17/00GK202373001SQ20112047320
公开日2012年8月8日 申请日期2011年11月24日 优先权日2011年11月24日
发明者冯涛, 林晖, 江城 申请人:中船重工(武汉)凌久信息技术有限公司