一种闭环回路RFID载波自动对消系统的制作方法

一种闭环回路rfid载波自动对消系统
技术领域
1.本发明涉及射频识别技术领域，尤其是一种闭环回路rfid载波自动对消系统。


背景技术：

2.随着物联网逐渐普及，超高频射频识别技术面临空前的历史机遇，促使相关技术得到高速发展与提升。rfid无需接触即可识别目标物体标签上所携带的信息，该技术已经广泛的应用于仓库管理系统、档案管理系统、物流仓储系统以及工业4.0等。
3.目前主要技术问题在于rfid阅读器读取标签的有效距离受其自身灵敏度限制，主要是因为天线环形器隔离度有限，导致发射链路功率易泄漏到接收链路中，接收机在对标签信号进行解调时受到强载波信号的干扰而导致接收机灵敏度下降。
4.因此，实现发射链路泄露至接收链路的干扰信号消除，从而使得接收机的灵敏度得到较大提升，是提高rfid阅读器读取标签的有效距离的关键之处。


技术实现要素：

5.为了解决上述问题，本发明提出一种闭环回路rfid载波自动对消系统，实现了发射链路与接收链路之间的隔离，载波抑制结果稳定性较高。
6.本发明通过以下技术方案实现的：
7.本发明提出一种闭环回路rfid载波自动对消系统，包括读写器发送端、读写器接收端、鉴频鉴相模块、低通带滤波器、一级信号幅度处理模块、二级信号幅度处理模块和分频器，所述读写器发送端为rfid读定器的射频信号发射端，所述读写器接收端为rfid读定器的射频信号接收端，所述读写器发送端连接所述鉴频鉴相模块第一输入端，所述鉴频鉴相模块输出端连接所述低通带滤波器输入端，所述低通带滤波器输出端连接所述一级信号幅度处理模块输入端，所述一级信号幅度处理模块输出端连接所述二级信号幅度处理模块输入端，所述一级信号幅度处理模块输出端耦接至所述读写器接收端，所述二级信号幅度处理模块输出端连接所述分频器输入端，所述分频器输出端连接所述鉴频鉴相模块第二输入端，所述rfid读定器内部产生的载波信号分别连接所述一级信号幅度处理模块参考端和所述二级信号幅度处理模块参考端。
8.进一步地，本发明提出的一种闭环回路rfid载波自动对消系统中，所述鉴频鉴相模块包括第一d触发器、第二d触发器、异或门、第三d触发器、第四d 触发器、第一与非门和第二与非门，所述第一d触发器时钟输入端连接所述第三d触发器时钟输入端并作为所述鉴频鉴相模块第一输入端，所述第二d触发器时钟输入端连接所述第四d触发器时钟输入端并作为所述鉴频鉴相模块第二输入端，所述第一d触发器的数据输入端连接其反向输出端，所述第二d触发器的数据输入端连接其反向输出端，所述第一d触发器输出端连接所述异或门第一输入端，所述第二d触发器输出端连接所述异或门第二输入端，所述异或门输出端分别连接所述第三d触发器数据输入端、所述第四d触发器数据输入端和所述第一与非门第一输入端，所述第三d触发器反射输出端分别连接所述第四d触发器置位端和所述第二与非门第
一输入端，所述第四d触发器输出端分别连接所述第三d触发器复位端和所述第一与非门第二输入端，所述第一与非门输出端连接所述第二与非门第二输入端，所述第二与非门输出端作为所述鉴频鉴相模块输出端。
9.进一步地，本发明提出的一种闭环回路rfid载波自动对消系统中，所述一级信号幅度处理模块和二级信号幅度处理模块结构相同，均包括第一电阻、第二电阻、第一电容、第二电容、第三电容和放大器，所述第一电阻的第一端连接所述第一电容第一端和所述第二电容第一端并作为所述一级信号幅度处理模块或二级信号幅度处理模块的输入端，所述第一电阻第二端连接所述第三电容第一端和所述放大器负输入端，述放大器正输入端作为所述一级信号幅度处理模块或二级信号幅度处理模块的参考端，所述第一电容第二端接地，所述第二电容第二端连接所述第二电阻第一端，所述第二电阻第二端连接所述第三电容第二端和所述放大器输出端并作为所述一级信号幅度处理模块或二级信号幅度处理模块的输出端。
10.进一步地，本发明提出的一种闭环回路rfid载波自动对消系统中，还包括功率检测器，连接于所述一级信号幅度处理模块输出端，用于检测载波自动对消效果。
11.进一步地，本发明提出的一种闭环回路rfid载波自动对消系统中，所述功率检测器包括ad8312芯片。
12.进一步地，本发明提出的一种闭环回路rfid载波自动对消系统中，所述分频器包括第五d触发器，所述第五d触发器时钟输入端作为所述分频器输入端，所述第五d触发器的反向输出端连接其数据输入端，所述第五d触发器输出端作为所述分频器输出端。
13.进一步地，本发明提出的一种闭环回路rfid载波自动对消系统中，还包括定向耦合器和天线，所述定向耦合器输入端连接所述读写器发送端，所述定向耦合器输出端连接所述读写器接收端，所述定向耦合器耦合端连接所述天线。
14.进一步地，本发明提出的一种闭环回路rfid载波自动对消系统中，所述定向耦合器的输出信号与所述一级信号幅度处理模块的输出信号叠加后输入所述读写器接收端。
15.本发明的有益效果：
16.本发明提出一种新的载波环路抑制方案来消除发射功率对接收电路的影响。经验证，本发明方案载波抑制结果稳定性较高，结构简单，实现了发射链路泄露至接收链路的干扰信号自相消除，从而使得接收机的灵敏度得到较大提升。
附图说明
17.图1为本发明实施例的整体结构示意图；
18.图2为本发明实施例的鉴频鉴相模块结构示意图；
19.图3为本发明实施例的一级信号幅度处理模块或二级信号幅度处理模块结构示意图；
20.图4为本发明实施例的分频器结构示意图。
具体实施方式
21.为了更加清楚、完整的说明本发明的技术方案，下面结合附图对本发明作进一步说明。
22.请参考图1，本发明提出一种闭环回路rfid载波自动对消系统实施例，包括读写器发送端101、读写器接收端102、鉴频鉴相模块103、低通带滤波器104、一级信号幅度处理模块105、二级信号幅度处理模块106和分频器107，读写器发送端101为rfid读定器的射频信号发射端，读写器接收端102为rfid读定器的射频信号接收端，读写器发送端101连接鉴频鉴相模块103第一输入端，鉴频鉴相模块103输出端连接低通带滤波器104输入端，低通带滤波器104输出端连接一级信号幅度处理模块105输入端，一级信号幅度处理模块105输出端连接二级信号幅度处理模块106输入端，一级信号幅度处理模块105输出端耦接至读写器接收端102，二级信号幅度处理模块106输出端连接分频器107输入端，分频器107输出端连接鉴频鉴相模块103第二输入端，rfid读定器内部产生的载波信号分别连接一级信号幅度处理模块105参考端和二级信号幅度处理模块106参考端。
23.在本实施例中，由于rfid读写器的读写器发送端101在发送完指令以后，还会为了标签提供能量而一直发射载波，该载波会通过环形器泄露一部分到读写器接收端102，同时一部分通过耦合进入本实施例的鉴频鉴相模块103，鉴频鉴相模块103将分频器107回馈的载波信号同环形器泄露的载波信号进行检波和相位比对后输出，利用低通带滤波器104把相位比对信号变成直流电压信号，直流电压信号通过控制一级信号幅度处理模块105将载波输入模块所产生的输入载波进行翻转，然后再次通过二级信号幅度处理模块106进行信号回复，分频器107将输出的载波信号回馈至鉴频鉴相模块103，此时，经过环路处理的一级信号幅度处理模块105输出的载波信号同环形器泄露一部分到接收端101的载波型号为幅度相同相位相反，再叠加至读写器接收端102实现闭环回路rfid 载波自动对消的目的。
24.本发明实施例的载波自动对消系统方案与传统方案移相方案不同，本发明首先通过鉴相、环路滤波、本征载波及分频回路实现接受链路与发射链路相位同步自对准，然后进行幅度偏转及衰减从而馈入接受链路，进而对接受链路的载波泄露实现相位自对准消除，从而使得接收机的灵敏度得到较大提升。采用本发明的方案，当读写器发送端发射功率增大时，泄漏到读写器接收端的载波功率逐渐增加，总体上载波信号被抑制了45db左右，采用本发明对消该方案的接受端灵敏度比采用传统对消方案的接受灵敏度提高了35db左右。同时，本发明解决了传统对消稳定性较差的问题，实现了发射链路与接收链路之间的隔离。
25.进一步地，参见图2，一种闭环回路rfid载波自动对消系统实施例中，鉴频鉴相模块103包括第一d触发器1031、第二d触发器1032、异或门1033、第三d触发器1034、第四d触发器1035、第一与非门1036和第二与非门1037，第一d触发器1031时钟输入端连接第三d触发器1034时钟输入端并作为鉴频鉴相模块103第一输入端，第二d触发器1032时钟输入端连接第四d触发器1035 时钟输入端并作为鉴频鉴相模块103第二输入端，第一d触发器1031的数据输入端连接其反向输出端，第二d触发器1032的数据输入端连接其反向输出端，第一d触发器1031输出端连接异或门1033第一输入端，第二d触发器1032输出端连接异或门1033第二输入端，异或门1033输出端分别连接第三d触发器 1034数据输入端、第四d触发器1035数据输入端和第一与非门1036第一输入端，第三d触发器1034反射输出端分别连接第四d触发器1035置位端和第二与非门1037第一输入端，第四d触发器1035输出端分别连接第三d触发器1034 复位端和第一与非门1036第二输入端，第一与非门1036输出端连接第二与非门1037第二输入端，第二与非门1037输出端作为鉴频鉴相模块103输出端。
26.在本实施例中，频鉴相模块103两个输入信号是脉冲序列，其前沿或后沿分别代表
各自的相位。比较这两个脉冲序列的频率和相位即可得到与相位差有关的输出,该模块采用多级级联和同步处理，从而满足对消系统要求。
27.进一步地，参见图3，一种闭环回路rfid载波自动对消系统实施例中，一级信号幅度处理模块105和二级信号幅度处理模块106结构相同，均包括第一电阻r1、第二电阻r2、第一电容c1、第二电容c2、第三电容c3和放大器，第一电阻r1的第一端连接第一电容c1第一端和第二电容c2第一端并作为一级信号幅度处理模块105或二级信号幅度处理模块106的输入端vin，第一电阻r1 第二端连接第三电容c3第一端和放大器负输入端，述放大器正输入端作为一级信号幅度处理模块105或二级信号幅度处理模块106的参考端vref，第一电容 c1第二端接地，第二电容第二端连接第二电阻r2第一端，第二电阻r2第二端连接第三电容c3第二端和放大器输出端并作为一级信号幅度处理模块105或二级信号幅度处理模块106的输出端vout。
28.在本实施例中，幅度处理模块过首先，电荷泵的输出应始终直接馈入高q 值电容器，即串联电阻最小的电容器，以衰减其高频内容馈入环路滤波器运算放大器之前。这样做的原因是运算放大器具有有限的带宽，如果直接由高频驱动，则可能表现出非线性行为电荷泵输出中存在的那些。此外，运算放大器的反馈应配置为从运算放大器端子到其输出实现单位增益。这样，输入运算放大器的参考噪声不会影响环路滤波器输出，因此不会被放大。
29.进一步地，一种闭环回路rfid载波自动对消系统实施例中，还包括功率检测器，连接于一级信号幅度处理模块105输出端，用于检测载波自动对消效果。通过功率检测器对一级信号幅度处理模块105的输出信号进行检测，可反映本发明实施例对载波信号的自动对消效果。
30.进一步地，一种闭环回路rfid载波自动对消系统实施例中，所述功率检测器包括ad8312芯片。ad8312芯片的第一引脚连接电源，第二引脚和第三引脚作为检测结果输出端，第四引脚和第五引脚接地，第六引脚作为检测信号输入端。
31.进一步地，参见图4，一种闭环回路rfid载波自动对消系统实施例中，分频器107包括第五d触发器，第五d触发器时钟输入端作为分频器107输入端，第五d触发器的反向输出端连接其数据输入端，第五d触发器输出端作为分频器107输出端。
32.在本实施例中，分频器107在链中使用d触发器作为两个计数器的分频。一个d触发器将时钟频率分为原来的二分之一，若采用两个触发器则将时钟频率分为原来的四分之一。使用双稳态触发器进行分频的一个好处是，任何一点的输出都具有精确的50％占空比，根据链路中频率的变化，从而更改环路的分频等份，从而实现环路的相位同步。
33.进一步地，参见图1，一种闭环回路rfid载波自动对消系统实施例中，还包括定向耦合器108和天线109，定向耦合器108输入端连接读写器发送端101，定向耦合器108输出端连接读写器接收端102，定向耦合器108耦合端连接天线 109。
34.进一步地，参见图1，一种闭环回路rfid载波自动对消系统实施例中，定向耦合器108的输出信号与一级信号幅度处理模块105的输出信号叠加后输入所述读写器接收端102。
35.综上所述，本发明提出一种新的载波环路抑制方案来消除发射功率对接收电路的影响。经验证，本发明方案载波抑制结果稳定性较高，结构简单，实现了发射链路泄露至接
收链路的干扰信号自相消除，从而使得接收机的灵敏度得到较大提升。
36.当然，本发明还可有其它多种实施方式，基于本实施方式，本领域的普通技术人员在没有做出任何创造性劳动的前提下所获得其他实施方式，都属于本发明所保护的范围。