專利名稱：基于Impinjr1000芯片的超高頻RFID讀寫器模塊的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種基于ImpinjrlOOO芯片的超高頻RFID讀寫器模塊，特別是一種小型的，可以方便嵌入到RFID設備中的超高頻讀寫器模塊。
背景技術：
無線射頻標識RFID是一種非接觸的自動識別技術，它利用射頻信號和空間耦合來實現(xiàn)對物體的自動識別。RFID技術應用于不同的場合，如物流、倉儲、交通運輸、工業(yè)生產等場合，依據(jù)行業(yè)及具體應用的不同，對于RFID讀寫器的功能、外觀形狀、接口類型也有不同的要求。目前市面上大部分RFID讀寫器都是通用型設計，只能滿足部分應用需求，對于很多特定的RFID項目需求都不能很好的滿足。然而，由于RFID項目類型眾多，對于RFID 讀寫器的需求也是多種多樣，不可能針對每個應用重新開發(fā)一款針對性的讀寫器產品。因此，如果能將RFID讀寫器的主要功能做成核心模塊的形式，然后通過外圍擴展可以形成各種形狀、各種接口、各種配套功能的讀寫器產品，則能一方面很好的滿足特定應用需求，一方面加快產品開發(fā)進度，同時節(jié)約開發(fā)成本。
發(fā)明內容本實用新型的目的是提供一種基于ImpinjrlOOO芯片的超聞頻RFID讀與器|旲塊，要解決的技術問題是保證性能的情況下使得讀寫器模塊小型化、低成本、高集成度。本實用新型所述基于ImpinjrlOOO芯片的超高頻RFID讀寫器模塊包括射頻電路、基帶控制電路、電源管理電路?；鶐Э刂齐娐吠ㄟ^串行接口和射頻電路相連接，對射頻電路的工作參數(shù)進行設置和管理；電源管理電路為射頻電路和基帶控制電路提供5. 0V、3. 3V、1.8V直流電源供電。所述射頻電路包栝射頻發(fā)射電路(2 )、功率檢測電路(3 )和射頻接收電路(4 )。所述的射頻發(fā)射電路(2)包括射頻收發(fā)芯片，巴倫，外部功放，30db定向耦合器，IOdb定向稱合器,帶通濾波器，微波開關，最后和天線相連接。所述的射頻接收電路(4)包括巴倫，帶通濾波和衰減網(wǎng)絡。所述的功率檢測電路(3)包栝反向功率檢測，衰減網(wǎng)絡。所述的射頻發(fā)射電路(2)的射頻收發(fā)芯片，微波開關，天線輸出端口和基帶控制電路(I)相連，射頻發(fā)射電路(2)的射頻收發(fā)芯片和功率檢測電路(3)的反向功率檢測，衰減網(wǎng)絡，射頻接收電路(4)的巴倫相連，所述的射頻發(fā)射電路(2)的30db定向耦合器和功率檢測電路(3)的反向功率檢測，衰減網(wǎng)絡相連，射頻發(fā)射電路(2)的IOdb定向耦合器和射頻接收電路(4)的衰減網(wǎng)絡相連。所述基帶控制電路(I )，其MCU選用Atmel AT91SAM7S256的高性能32位精簡指令ARM，連接的4個天線采用分時的工作方式，增加了讀寫器的有效空間覆蓋范圍；同時通過串行方式與射頻電路(2、4)相連接，對外提供USB和UART接口。所述電源管理電路(圖3)，其外部供電電源為9V，通過開關電源穩(wěn)壓芯片TPS54286轉換為5. 5V和3. 8V，然后通過低壓差線性穩(wěn)壓芯片LP38692-1. 8、LP38692-3. 3、LP38692-5. O轉換為模塊內部所需的射頻器件供電。其中MCU的3. 3V供電電流較小，沒有選用單獨的電源穩(wěn)壓芯片。本實用新型基于ImpinjrlOOO芯片的超高頻RFID讀寫器模塊是這樣實現(xiàn)的所述射頻電路，完成基帶信號的調制，以及對回波信號的解調處理，其選用集成射頻收發(fā)芯片ImpinjrlOOO為核心芯片，通過內部鎖相環(huán)以24MHz為參考頻率，生成UHF調制差分跳頻信號，經巴倫平衡后通過外部功放進行放大，輸送給30db定向耦合器，之后經過IOdb定向耦合器進行收發(fā)隔離，再通過帶通濾波器后與微波開關相連接，最后再連接天線進行信號的發(fā)射其中外部功放選用ASX520集成功率放大器，供電電壓5V，電流600mA ；30db定向耦合器選用RCP890A30，耦合度為10db，線性指標為15db，用于發(fā)射信號功率檢測和外部本振輸入；10db定向耦合器用于收發(fā)隔離，可以實現(xiàn)25db的隔離度。定向耦合器著重考慮端口的匹配與器件與地的良好連接，IOdb定向耦合器的隔離端在接收時經過濾波后再通過巴倫平衡轉換進入射頻芯片的接收端。R1000射頻收發(fā)芯片其內部集成LNA、PA、VC0、PLL、 Filter等微波器件及數(shù)模轉換、狀態(tài)寄存器。所述基帶控制電路，完成對電子標簽命令的波形編碼、回波信號的解碼、差錯控制、讀寫命令流程控制、算法實現(xiàn)，其MCU選用Atmel AT91SAM7S256的高性能32位精簡指令ARM，連接的4個天線端口采用分時的工作方式，增加了讀寫器模塊的有效空間覆蓋范圍；同時通過串行通訊方式與射頻電路相連接，讀寫器模塊對外提供USB和UART接口。所述電源管理電路，完成對讀寫器模塊4種電源類型進行供電，包括5V-RF、
3.3V-RF、3. 3V、1. 8V-RF0主要供電均為RF供電，因此都采用LDO作為最終供電單元用來降低進入芯片的電源紋波。其中5V-RF涉及到外部功放供電，電流較大，設置單獨的控制信號控制其斷開，可以有效的降低功耗。本實用新型基于ImpinjrlOOO芯片的超高頻RFID讀寫器模塊的優(yōu)點是將讀寫器的核心電路做成單獨的模塊，提供通用的USB和UART接口。在小型化設計情況下仍然具有較好的讀寫性能，體積小巧，集成度高，可以方便的嵌入到RFID設備中去，有效縮短各類讀寫器的開發(fā)周期和開發(fā)成本。射頻電路選用了集成射頻收發(fā)芯片，代替現(xiàn)有技術中的分立元件連接的電路結構，有效的減少了射頻功率衰減和噪聲，提高了讀寫器的穩(wěn)定性和可靠性，節(jié)約了模塊整體功耗。讀寫器模塊帶有四個全雙工天線接口，可以開發(fā)多天線讀寫器產品，增加單臺讀寫器的空間覆蓋范圍，節(jié)約項目中讀寫器的使用量，降低項目成本。

圖I是本實用新型基于Impinjr 1000芯片的超高頻RFID讀寫器模塊的系統(tǒng)框圖；圖2是本實用新型基于ImpinjrlOOO芯片的超高頻RFID讀寫器模塊的結構原理圖；圖3是本實用新型基于ImpinjrlOOO芯片的超高頻RFID讀寫器模塊電源管理電路結構原理圖；圖中，I基帶控制電路 2射頻發(fā)射電路 3功率檢測電路4射頻接收電路。
具體實施方式
如圖I所示,本實用新型所述的基于ImpinjrlOOO芯片的超高頻RFID讀寫器模塊，包括射頻電路(2、3、4 )和基帶控制電路(I)和電源管理電路(圖3 )。所述射頻電路包栝射頻發(fā)射電路(2 )、功率檢測電路(3 )和射頻接收電路(4 )。所述的射頻發(fā)射電路(2)包括射頻收發(fā)芯片，巴倫，外部功放，30db定向耦合器，IOdb定向稱合器,帶通濾波器，微波開關，最后和天線相連接。所述的射頻接收電路(4)包括巴倫，帶通濾波和衰減網(wǎng)絡。所述的功率檢測電路(3)包栝反向功率檢測，衰減網(wǎng)絡。所述的射頻發(fā)射電路(2)的射頻收發(fā)芯片，微波開關，天線輸出端口和基帶控制電路(I)相連，射頻發(fā)射電路(2)的射頻收發(fā)芯片和功率檢測電路(3)的反向功率檢測，衰減·網(wǎng)絡，射頻接收電路(4)的巴倫相連，所述的射頻發(fā)射電路(2)的30db定向耦合器和功率檢測電路(3)的反向功率檢測，衰減網(wǎng)絡相連，射頻發(fā)射電路(2)的IOdb定向耦合器和射頻接收電路(4)的衰減網(wǎng)絡相連。所述基帶控制電路(I )，其MCU選用Atmel AT91SAM7S256的高性能32位精簡指令ARM，連接的4個天線采用分時的工作方式，增加了讀寫器的有效空間覆蓋范圍；同時通過串行方式與射頻電路(2、3、4)相連接，對外提供USB和UART接口。所述電源管理電路(圖3)，其外部供電電源為9V，通過開關電源穩(wěn)壓芯片TPS54286轉換為5. 5V和3. 8V，然后通過低壓差線性穩(wěn)壓芯片LP38692-1. 8、LP38692-3. 3、LP38692-5. O轉換為模塊內部所需的射頻器件供電。其中MCU的3. 3V供電電流較小，沒有選用單獨的電源穩(wěn)壓芯片。所述射頻電路由射頻發(fā)射電路(2)、功率檢測電路(3)和射頻接收電路(4)組成，射頻收發(fā)芯片通過內部鎖相環(huán)以24MHz的參考頻率，生成UHF調制差分跳頻信號，經巴倫平衡后通過外部功放進行放大，輸送給30db定向I禹合器,再通過IOdb定向I禹合器與帶通濾波器相連接，最后通過微波開關的控制再連接天線進行信號的發(fā)射；接收信號時，天線接收到電子標簽信號后通過微波開關進入IOdb定向耦合器從耦合端進入射頻接收電路(4)，經過適當?shù)乃p和帶通濾波后進入巴倫進行平衡轉換，最后進入射頻收發(fā)芯片的接收端。其中外部功放選用ASX520集成功率放大器，供電電壓5V，電流600mA ；30db定向耦合器選用RCP890A30，用于耦合部分功率進行功率檢測和提供外部本振輸入；10db定向耦合器選用RCP890A10，線性度指標為15db，用于收發(fā)隔離時可以實現(xiàn)25db的隔離度；R1000射頻收發(fā)芯片其內部集成LNA、PA、VCO、PLL、Filter等微波器件及數(shù)模轉換、狀態(tài)寄存器。
權利要求1.一種基于ImpinjrlOOO芯片的超高頻RFID讀寫器模塊，其特征在于其由射頻電路、基帶控制電路(I)和電源管理電路，基帶控制電路通過串行接口和射頻電路相連接，對射頻電路的工作參數(shù)進行設置和管理；電源管理電路為射頻電路和基帶控制電路提供5. 0V、3. 3V、1. 8V直流電源供電。
2.根據(jù)權利要求I所述的基于ImpinjrlOOO芯片的超高頻RFID讀寫器模塊，其特征在于所述射頻電路包栝射頻發(fā)射電路(2)、功率檢測電路(3)和射頻接收電路(4);所述的射頻發(fā)射電路(2)的射頻收芯片，微波開關，天線輸出端口和基帶控制電路(I)相連，射頻發(fā)射電路(2)的射頻收發(fā)芯片和功率檢測電路(3)的反向功率檢測，衰減網(wǎng)絡，射頻接收電路(4)的巴倫相連，所述的射頻發(fā)射電路(2)的30db定向耦合器和功率檢測電路(3)的反向功率檢測，衰減網(wǎng)絡相連，射頻發(fā)射電路(2)的IOdb定向耦合器和射頻接收電路(4)的衰減網(wǎng)絡相連。
3.根據(jù)權利要求I所述的基于ImpinjrlOOO芯片的超高頻RFID讀寫器模塊，其特征在于所述基帶控制電路(I )，其MCU選用Atme I AT91SAM7S256的高性能32位精簡指令ARM，連接的4個天線采用分時的工作方式，增加了讀寫器的有效空間覆蓋范圍；同時通過串行方式與射頻電路(2、3、4)相連接，對外提供USB和UART接口。
4.根據(jù)權利要求I所述的基于ImpinjrlOOO芯片的超高頻RFID讀寫器模塊，其特征在于所述電源管理電路，其外部供電電源為9V，通過開關電源穩(wěn)壓芯片TPS54286轉換為.5.5V和3. 8V,然后通過低壓差線性穩(wěn)壓芯片LP38692-1. 8、LP38692-3. 3、LP38692-5. O轉換為模塊內部所需的射頻器件供電，其中MCU的3. 3V供電電流較小，沒有選用單獨的電源穩(wěn)壓芯片。
5.根據(jù)權利要求2所述的基于ImpinjrlOOO芯片的超高頻RFID讀寫器模塊，其特征在于所述的射頻接收電路(4)包括巴倫，帶通濾波和衰減網(wǎng)絡。
6.根據(jù)權利要求2所述的基于ImpinjrlOOO芯片的超高頻RFID讀寫器模塊，其特征在于所述的功率檢測電路(3)包栝反向功率檢測，衰減網(wǎng)絡。
專利摘要本實用新型涉及一種基于Impinjr1000芯片的超高頻RFID讀寫器模塊，特別是一種小型化超高頻RFID讀寫器模塊,其由射頻電路(2、3、4)、基帶控制電路(1)和電源管理電路組成。本實用新型提供的基于Impinjr1000芯片的超高頻RFID讀寫器模塊，體積小巧，集成度高，可以方便的嵌入到RFID設備中去，為用戶縮短各類RFID讀寫產品的開發(fā)周期和開發(fā)成本。射頻電路部分選用了集成射頻收發(fā)芯片，代替現(xiàn)有技術中的分立元件連接的電路結構，有效的減少了射頻功率衰減和噪聲，提高了讀寫器的穩(wěn)定性和可靠性。電源管理電路同時采用開關電源穩(wěn)壓芯片和低壓差線性穩(wěn)壓芯片，在保證功耗的情況下使得射頻器件供電的紋波噪聲最小。讀寫器模塊帶有四個全雙工天線接口，使得基于該模塊開發(fā)的讀寫器產品空間覆蓋范圍大，節(jié)約項目中讀寫器的使用量，降低項目成本。
文檔編號G06K17/00GK202795408SQ201220135819
公開日2013年3月13日 申請日期2012年3月31日 優(yōu)先權日2012年3月31日
發(fā)明者章小城, 鄭賢忠, 焦紅愛 申請人:中船重工(武漢)凌久高科有限公司