一种基于讯号补偿放大的RFID信号读取系统的制作方法

一种基于讯号补偿放大的rfid信号读取系统
技术领域
1.本实用新型涉及一种基于讯号补偿放大的rfid信号读取系统，属于射频应用技术领域。


背景技术：

2.现有射频应用中，rfid通过电磁波读取tag时,因为功率和读取范围的限制，会造成对射频标签读取不全，现有技术中，针对功率不足问题，诸如设计射频读写器经功率放大器1对1直连射频天线，直接提高射频天线的工作功率，但由于功率放大器是单向应用的，因此接收讯号会被隔离,造成接收不良。
3.现有技术中，还会设计射频读写器经功分器分别连接两个射频天线，即可以增加射频天线的覆盖范围，但缺点是输出功率会变弱,射频读取距离变短；此外，现有技术中还会设计射频读写器通过天线切换的方式连接两个射频天线，并针对两个射频天线进行轮巡，这样可以增加天线的覆盖范围，但缺点是应用轮巡的方式，会使得射频读取时间会变长，且射频讯号无增强。


技术实现要素：

4.本实用新型所要解决的技术问题是提供一种基于讯号补偿放大的rfid信号读取系统，通过耦合器加功率放大器的结合设计，能够有效加大射频功率、以及扩大射频读取范围。
5.本实用新型为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本实用新型设计了一种基于讯号补偿放大的rfid信号读取系统，包括射频读写器、以及一个主天线系统；其中，主天线系统包括耦合器、以及至少一个功率放大器、至少两个射频天线，功率放大器的数量小于射频天线的数量，各个功率放大器分别对应一个射频天线，且存在对应功率放大器关系的各个射频天线分别对应一个功率放大器；射频读写器与耦合器相连接，不存在对应功率放大器关系的各个射频天线分别与耦合器直接相连；存在对应功率放大器关系的各个射频天线分别经对应功率放大器与耦合器相连，且各功率放大器分别所在位置的信号传输方向为耦合器至对应射频天线的单一方向，各功率放大器分别用于针对经过其的发射信号进行功率放大。
6.作为本实用新型的一种优选技术方案：所述主天线系统包括一个耦合器、以及一个功率放大器、两个射频天线，所述射频读写器与耦合器相连接，耦合器直接连接其中一个射频天线，同时，耦合器经功率放大器连接另一个射频天线；功率放大器所在位置的信号传输方向为耦合器至对应射频天线的单一方向，功率放大器用于针对经过其的发射信号进行功率放大。
7.作为本实用新型的一种优选技术方案：还包括级联的至少一层天线层级a，其中，第一层天线层级a中包括至少一个次天线系统，各个次天线系统的结构与所述主天线系统的结构相同，定义各个次天线系统中耦合器上与连接各射频天线一侧相对的另一侧的端口
分别为各个次天线系统的外接入端，第一层天线层级a中次天线系统的数量不大于主天线系统中功率放大器的数量，第一层天线层级a中各个次天线系统分别对应主天线系统中的一个功率放大器，且主天线系统中存在对应次天线系统关系的各个功率放大器分别对应第一层天线层级a中的一个次天线系统，取消主天线系统中存在对应次天线系统关系的各个功率放大器分别所连的射频天线，并由主天线系统中该各个功率放大器分别连接第一层天线层级a中对应次天线系统的外接入端；
8.其余各天线层级a分别包括至少一个次天线系统，其余各天线层级a中次天线系统的数量不大于上一级天线层级a中功率放大器的数量，各天线层级a中各个次天线系统分别对应上一级天线层级a中的一个功率放大器，且各上一级天线层级a中向下存在对应次天线系统关系的各个功率放大器分别对应其下一级天线层级a中的一个次天线系统，取消各上一级天线层级a中向下存在对应次天线系统关系的各个功率放大器分别所连的射频天线，并由各上一级天线层级a中该各个功率放大器分别连接其下一级天线层级a中对应次天线系统的外接入端。
9.作为本实用新型的一种优选技术方案：还包括级联的至少一层天线层级b，其中，第一层天线层级b中包括至少一个次天线系统，各个次天线系统的结构与所述主天线系统的结构相同，定义各个次天线系统中耦合器上与连接各射频天线一侧相对的另一侧的端口分别为各个次天线系统的外接入端，第一层天线层级b中次天线系统的数量不大于主天线系统中与耦合器直接连接射频天线的数量，第一层天线层级b中各个次天线系统分别对应主天线系统中耦合器直接连接的一个射频天线，且主天线系统中存在对应次天线系统关系的各个与耦合器直接连接的射频天线分别对应第一层天线层级b中的一个次天线系统，取消主天线系统中存在对应次天线系统关系的各个与耦合器直接连接的射频天线，并由主天线系统中的耦合器分别连接第一层天线层级b中对应次天线系统的外接入端；
10.其余各天线层级b分别包括至少一个次天线系统，其余各天线层级b中次天线系统的数量不大于上一级天线层级b中各耦合器分别直接连接射频天线的数量，各天线层级b中各个次天线系统分别对应上一级天线层级b中直接与耦合器连接的一个射频天线，且各上一级天线层级b中向下存在对应次天线系统关系的各个与耦合器直接连接的射频天线分别对应其下一级天线层级b中的一个次天线系统，取消各上一级天线层级b中向下存在对应次天线系统关系的与各耦合器直接连接的各个射频天线，并由各上一级天线层级b中的该各个耦合器分别连接其下一级天线层级b中对应次天线系统的外接入端。
11.作为本实用新型的一种优选技术方案：还包括级联的至少一层天线层级c，其中，第一层天线层级c中包括至少一个次天线系统，各个次天线系统的结构与所述主天线系统的结构相同，定义各个次天线系统中耦合器上与连接各射频天线一侧相对的另一侧的端口分别为各个次天线系统的外接入端，第一层天线层级c中次天线系统的数量小于主天线系统中射频天线的数量，第一层天线层级c中各个次天线系统分别对应主天线系统中的一个射频天线，且主天线系统中存在对应次天线系统关系的各个射频天线分别对应第一层天线层级c中的一个次天线系统，取消主天线系统中存在对应次天线系统关系的各个射频天线，并由主天线系统中的耦合器、以及该各个射频天线分别所接的功率放大器分别连接第一层天线层级c中对应次天线系统的外接入端；
12.其余各天线层级c分别包括至少一个次天线系统，其余各天线层级c中次天线系统
的数量小于上一级天线层级c中射频天线的数量，各天线层级c中各个次天线系统分别对应上一级天线层级c中的一个射频天线，且各上一级天线层级c中向下存在对应次天线系统关系的各个射频天线分别对应其下一级天线层级c中的一个次天线系统，取消各上一级天线层级c中向下存在对应次天线系统关系的各个射频天线，并由各上一级天线层级c中该各个射频天线分别所接的耦合器、功率放大器，分别连接其下一级天线层级c中对应次天线系统的外接入端；
13.所述rfid信号读取系统中，存在自所述射频读写器起不经过任意功率放大器、实现双向通信的射频天线。
14.本实用新型所述一种基于讯号补偿放大的rfid信号读取系统，采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
15.（1）本实用新型所设计基于讯号补偿放大的rfid信号读取系统，基于射频读写器，设计由耦合器、各射频天线、以及数量小于射频天线数量的各功率放大器所组成的主天线系统，由射频读写器先连接耦合器，在至少存在一个射频天线直连耦合器的情况下，由耦合器分别经各射频功率放大器连接剩余各射频天线，如此在功率放大器单向通信特性下，由经各功率放大器的各射频天线实现单向发射信号的应用，结合耦合器所直连各射频天线的收发双向通信应用，加大了射频发射功率，同时扩大了射频读取范围，提高实际射频应用效率；
16.（2）本实用新型所设计基于讯号补偿放大的rfid信号读取系统中，进一步引入级联设计，加入与主天线系统结构相同的各个次天线系统，并具体设计三种级联方式，包括以功率放大器为串联节点的各层级级联、以耦合器为串联节点的各层级级联、以及以耦合器、功率放大器为混合节点的各层级级联，如此实现多层级级联结构，从而进一步扩大了射频读取范围，进一步提高了实际射频应用效率。
附图说明
17.图1是本实用新型所设计基于讯号补偿放大的rfid信号读取系统实施例一示意图；
18.图2是本实用新型所设计基于讯号补偿放大的rfid信号读取系统实施例二示意图；
19.图3是本实用新型所设计基于讯号补偿放大的rfid信号读取系统实施例三示意图。
具体实施方式
20.下面结合说明书附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明。
21.本实用新型所设计一种基于讯号补偿放大的rfid信号读取系统，实际应用当中，如图1所示，具体包括射频读写器、以及一个主天线系统；其中，主天线系统包括耦合器、以及至少一个功率放大器、至少两个射频天线，功率放大器的数量小于射频天线的数量，各个功率放大器分别对应一个射频天线，且存在对应功率放大器关系的各个射频天线分别对应一个功率放大器；射频读写器与耦合器相连接，不存在对应功率放大器关系的各个射频天线分别与耦合器直接相连；存在对应功率放大器关系的各个射频天线分别经对应功率放大
器与耦合器相连，且各功率放大器分别所在位置的信号传输方向为耦合器至对应射频天线的单一方向，各功率放大器分别用于针对经过其的发射信号进行功率放大。
22.对于主天线系统来说，在实际应用当中，如图1所示，具体设计主天线系统包括一个耦合器、以及一个功率放大器、两个射频天线，所述射频读写器与耦合器相连接，耦合器直接连接其中一个射频天线，同时，耦合器经功率放大器连接另一个射频天线；功率放大器所在位置的信号传输方向为耦合器至对应射频天线的单一方向，功率放大器用于针对经过其的发射信号进行功率放大。
23.基于上述射频读写器、以及主天线系统的基础之上，进一步设计级联结构，并具体设计多种结构，第一种结构即以功率放大器为串联节点的各层级级联结构，如图2所示，具体包括级联的至少一层天线层级a，其中，第一层天线层级a中包括至少一个次天线系统，各个次天线系统的结构与所述主天线系统的结构相同，定义各个次天线系统中耦合器上与连接各射频天线一侧相对的另一侧的端口分别为各个次天线系统的外接入端，第一层天线层级a中次天线系统的数量不大于主天线系统中功率放大器的数量，第一层天线层级a中各个次天线系统分别对应主天线系统中的一个功率放大器，且主天线系统中存在对应次天线系统关系的各个功率放大器分别对应第一层天线层级a中的一个次天线系统，取消主天线系统中存在对应次天线系统关系的各个功率放大器分别所连的射频天线，并由主天线系统中该各个功率放大器分别连接第一层天线层级a中对应次天线系统的外接入端。
24.并且在第一种以功率放大器为串联节点的各层级级联结构中，其余各天线层级a分别包括至少一个次天线系统，其余各天线层级a中次天线系统的数量不大于上一级天线层级a中功率放大器的数量，各天线层级a中各个次天线系统分别对应上一级天线层级a中的一个功率放大器，且各上一级天线层级a中向下存在对应次天线系统关系的各个功率放大器分别对应其下一级天线层级a中的一个次天线系统，取消各上一级天线层级a中向下存在对应次天线系统关系的各个功率放大器分别所连的射频天线，并由各上一级天线层级a中该各个功率放大器分别连接其下一级天线层级a中对应次天线系统的外接入端。
25.对于所设计级联结构第二种结构，即以耦合器为串联节点的各层级级联结构，如图3所示，具体包括级联的至少一层天线层级b，其中，第一层天线层级b中包括至少一个次天线系统，各个次天线系统的结构与所述主天线系统的结构相同，定义各个次天线系统中耦合器上与连接各射频天线一侧相对的另一侧的端口分别为各个次天线系统的外接入端，第一层天线层级b中次天线系统的数量不大于主天线系统中与耦合器直接连接射频天线的数量，第一层天线层级b中各个次天线系统分别对应主天线系统中耦合器直接连接的一个射频天线，且主天线系统中存在对应次天线系统关系的各个与耦合器直接连接的射频天线分别对应第一层天线层级b中的一个次天线系统，取消主天线系统中存在对应次天线系统关系的各个与耦合器直接连接的射频天线，并由主天线系统中的耦合器分别连接第一层天线层级b中对应次天线系统的外接入端。
26.并且在第二种以耦合器为串联节点的各层级级联结构中，其余各天线层级b分别包括至少一个次天线系统，其余各天线层级b中次天线系统的数量不大于上一级天线层级b中各耦合器分别直接连接射频天线的数量，各天线层级b中各个次天线系统分别对应上一级天线层级b中直接与耦合器连接的一个射频天线，且各上一级天线层级b中向下存在对应次天线系统关系的各个与耦合器直接连接的射频天线分别对应其下一级天线层级b中的一
个次天线系统，取消各上一级天线层级b中向下存在对应次天线系统关系的与各耦合器直接连接的各个射频天线，并由各上一级天线层级b中的该各个耦合器分别连接其下一级天线层级b中对应次天线系统的外接入端。
27.对于所设计级联结构，还包括第三种结构，即以耦合器、功率放大器为混合节点的各层级级联结构，具体包括级联的至少一层天线层级c，其中，第一层天线层级c中包括至少一个次天线系统，各个次天线系统的结构与所述主天线系统的结构相同，定义各个次天线系统中耦合器上与连接各射频天线一侧相对的另一侧的端口分别为各个次天线系统的外接入端，第一层天线层级c中次天线系统的数量小于主天线系统中射频天线的数量，第一层天线层级c中各个次天线系统分别对应主天线系统中的一个射频天线，且主天线系统中存在对应次天线系统关系的各个射频天线分别对应第一层天线层级c中的一个次天线系统，取消主天线系统中存在对应次天线系统关系的各个射频天线，并由主天线系统中的耦合器、以及该各个射频天线分别所接的功率放大器分别连接第一层天线层级c中对应次天线系统的外接入端。
28.并且在第三种以耦合器、功率放大器为混合节点的各层级联结构中，其余各天线层级c分别包括至少一个次天线系统，其余各天线层级c中次天线系统的数量小于上一级天线层级c中射频天线的数量，各天线层级c中各个次天线系统分别对应上一级天线层级c中的一个射频天线，且各上一级天线层级c中向下存在对应次天线系统关系的各个射频天线分别对应其下一级天线层级c中的一个次天线系统，取消各上一级天线层级c中向下存在对应次天线系统关系的各个射频天线，并由各上一级天线层级c中该各个射频天线分别所接的耦合器、功率放大器，分别连接其下一级天线层级c中对应次天线系统的外接入端；并且所述rfid信号读取系统中，存在自所述射频读写器起不经过任意功率放大器、实现双向通信的射频天线。
29.上述技术方案所设计基于讯号补偿放大的rfid信号读取系统，具体在实际应用当中，射频读写器经耦合器会分为两路，其中经功率放大器连接的射频天线，由于射频功率放大器的单向通信特性，因此射频功率放大器所在的线路上，仅仅通过所连射频天线实现向外的发射信号，而由耦合器直连的射频天线则是具有发射与接收的双向通信能力，即由经功率放大器所连的各个射频天线扩大射频信号的读取范围，并且这里各射频天线是经过射频功率大器，因此可以在保证或提高功率的情况下，实现读取范围的扩大，并由耦合器直连射频天线实现信号发射的同时，具备对射频信号的读取功能。
30.实际应用中，并且可以针对天线系统中功率放大器与耦合器进行参数设置，诸如对于包括一个耦合器、一个功率放大器、两个射频天线的主天线系统来说，针对来自射频读写器的射频信号中，设计由耦合器分90%的功率信号给耦合器直连的射频天线，则耦合器会分10%的功率信号给耦合器经功率放大器连接的射频天线，则进一步可以设计功率放大器针对来自耦合器的10%的功率信号执行9倍放大，则即可扩大经功率放大器所所设的射频信号，如此结合耦合器所直连射频天线实现的同样功率、并具有收发功能的射频信号，即在保证信号功率的情况下，通过主天线系统中的两个射频天线实现更大区域的射频通信范围的覆盖。
31.基于射频读写器、以及主天线系统基础结构上，进一步设计的三种级联结构中，不论是第一种以功率放大器为串联节点的各层级级联结构、还是第二种以耦合器为串联节点
的各层级级联结构、甚至是第三种以耦合器、功率放大器为混合节点的各层级联结构，自射频读写器为起点，均会存在至少一路不经过任意功率放大器所连的射频天线，即通过这种连接结构下的射频天线实现射频信号的发射与接收，如此并可以通过级联结构实现更多射频天线的加入，并针对因射频功率放大器所连射频天线的单向通信，由对应功率放大器进行功率放大，即实现更多射频天线对更广区域的射频通信覆盖，再由具备双向通信的射频天线在实现射频发射的同时，实现射频接收。
32.整个技术方案所设计基于讯号补偿放大的rfid信号读取系统，基于射频读写器，设计由耦合器、各射频天线、以及数量小于射频天线数量的各功率放大器所组成的主天线系统，由射频读写器先连接耦合器，在至少存在一个射频天线直连耦合器的情况下，由耦合器分别经各射频功率放大器连接剩余各射频天线，如此在功率放大器单向通信特性下，由经各功率放大器的各射频天线实现单向发射信号的应用，结合耦合器所直连各射频天线的收发双向通信应用，加大了射频发射功率，同时扩大了射频读取范围，提高实际射频应用效率；并且进一步引入级联设计，加入与主天线系统结构相同的各个次天线系统，并具体设计三种级联方式，包括以功率放大器为串联节点的各层级级联、以耦合器为串联节点的各层级级联、以及以耦合器、功率放大器为混合节点的各层级级联，如此实现多层级级联结构，从而进一步扩大了射频读取范围，进一步提高了实际射频应用效率。
33.上面结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下做出各种变化。