本技術(shù)涉及電子標(biāo)簽領(lǐng)域，尤其涉及使用電子設(shè)備的增強(qiáng)功能的方法及相關(guān)裝置。

背景技術(shù)：

1、隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，電子標(biāo)簽作為物聯(lián)網(wǎng)中的重要組成部分，在倉儲物流、生產(chǎn)制造、資產(chǎn)管理等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。電子標(biāo)簽通過無線通信技術(shù)實現(xiàn)了與閱讀器之間的數(shù)據(jù)交互，使得物品的信息能夠自動、快速地被識別和采集。

2、目前常見的電子標(biāo)簽系統(tǒng)主要由電子標(biāo)簽和閱讀器兩部分組成。電子標(biāo)簽通過無線通信技術(shù)與閱讀器進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。電子標(biāo)簽接收閱讀器的無線信號后，內(nèi)部將對信號進(jìn)行處理，并根據(jù)接收到的指令進(jìn)行相應(yīng)的操作，如向閱讀器發(fā)送數(shù)據(jù)等。

3、然而當(dāng)前電子標(biāo)簽在實際應(yīng)用中存在一些局限性。一方面，電子標(biāo)簽自身的發(fā)射功率較小，導(dǎo)致其通信距離有限。而若采用有源電子標(biāo)簽，由于電池容量有限，導(dǎo)致電子標(biāo)簽工作時間受限。頻繁更換電池不僅增加了使用維護(hù)成本，也會給使用帶來不便。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本技術(shù)提供了一種超遠(yuǎn)距離讀寫電子標(biāo)簽，在擴(kuò)大電子標(biāo)簽的通信距離的同時還可以降低功耗以延長電池使用壽命。

2、第一方面，本技術(shù)提供了一種超遠(yuǎn)距離讀寫電子標(biāo)簽，包括天線、射頻前端、微控制器、電源管理模塊和電池，以及與該微控制器連接的存儲器，電子標(biāo)簽還包括切換開關(guān)、功率放大器和信號強(qiáng)度檢測器；其中，該天線用于接收和發(fā)送射頻信號，并分別與該功率放大器的輸出端和該切換開關(guān)電連接；該射頻前端用于對接收的射頻信號進(jìn)行解調(diào)、濾波等處理，并對待發(fā)送的信號進(jìn)行調(diào)制，其一端通過該切換開關(guān)與該功率放大器的輸入端電連接，另一端與該微控制器電連接；該切換開關(guān)分別與該功率放大器的供電端和輸入端、該天線、該電源管理模塊以及該信號強(qiáng)度檢測器電連接，用于根據(jù)該信號強(qiáng)度檢測器發(fā)出的控制信號選擇開啟第一開關(guān)通路或第二開關(guān)通路；在該第一開關(guān)通路開啟時，該射頻前端通過該切換開關(guān)直接連接到該天線；在該第二開關(guān)通路開啟時，該射頻前端通過該切換開關(guān)和該功率放大器連接到該天線，且該電源管理模塊通過該切換開關(guān)為該功率放大器供電；該信號強(qiáng)度檢測器，用于檢測接收到的電子標(biāo)簽閱讀器發(fā)出的讀取信號的信號強(qiáng)度，在檢測到信號強(qiáng)度高于內(nèi)置閾值的情況下，向該切換開關(guān)發(fā)出開啟第一開關(guān)通路的控制信號，在檢測到信號強(qiáng)度不高于內(nèi)置閾值的情況下，向該切換開關(guān)發(fā)出開啟第二開關(guān)通路的控制信號；該電源管理模塊用于管理來自該電池的電力，并為該微控制器、該射頻前端和該功率放大器提供穩(wěn)定的工作電壓；該微控制器分別與該射頻前端、該存儲器、該電源管理模塊電連接，用于控制電子標(biāo)簽的各項功能，包括對該射頻前端的控制、對該存儲器的讀寫操作；該存儲器用于存儲電子標(biāo)簽的標(biāo)識信息以及其他需要存儲的數(shù)據(jù)。

3、通過采用上述技術(shù)方案，電子標(biāo)簽可以根據(jù)接收到的閱讀器信號強(qiáng)度自適應(yīng)地選擇是否啟用功率放大器。當(dāng)信號強(qiáng)度較高時，電子標(biāo)簽直接通過射頻前端和天線進(jìn)行通信，省去了功率放大器的能耗；當(dāng)信號強(qiáng)度較低時，電子標(biāo)簽通過切換開關(guān)將功率放大器接入射頻通路，提高發(fā)射功率，擴(kuò)大通信距離。這種根據(jù)實際需求動態(tài)調(diào)整的方式，在擴(kuò)大通信范圍的同時，也能避免功率放大器持續(xù)工作帶來的額外功耗，從而在擴(kuò)大電子標(biāo)簽的通信距離的同時還降低了功耗，延長了電池的使用壽命。

4、結(jié)合第一方面的一些實施例，在一些實施例中，該天線為分布式天線，該射頻前端和該切換開關(guān)之間還連接有阻抗匹配電路，該阻抗匹配電路的阻抗值與該分布式天線的阻抗值相匹配。

5、通過采用上述技術(shù)方案，引入了分布式天線和阻抗匹配電路。分布式天線將多個子天線單元分布在電子標(biāo)簽上，相比單一天線，可以獲得更大的天線尺寸和更高的增益，有助于提高通信距離。同時，阻抗匹配電路將射頻前端與分布式天線的阻抗進(jìn)行匹配，減小了阻抗失配引起的信號反射，提高了信號的傳輸效率，進(jìn)一步增大了通信距離。分布式天線和阻抗匹配電路的結(jié)合，最大化地發(fā)揮了天線的性能，實現(xiàn)了超遠(yuǎn)距離的電子標(biāo)簽讀寫。

6、結(jié)合第一方面的一些實施例，在一些實施例中，該分布式天線包括若干個子天線單元和饋電網(wǎng)絡(luò)，其中：該子天線單元為矩形微帶貼片天線，其數(shù)量為4~8個；該饋電網(wǎng)絡(luò)采用微帶線結(jié)構(gòu)，用于將每個該子天線單元連接到該阻抗匹配電路。

7、通過采用上述技術(shù)方案，子天線單元采用矩形微帶貼片天線，數(shù)量為4~8個，既保證了一定的增益，又控制了天線尺寸。饋電網(wǎng)絡(luò)采用微帶線結(jié)構(gòu)，將子天線單元連接到阻抗匹配電路，傳輸損耗小。整個分布式天線結(jié)構(gòu)簡單緊湊，易于制作和集成。通過合理設(shè)置子天線單元的尺寸、數(shù)量和排布方式，以及匹配饋電網(wǎng)絡(luò)，使得分布式天線在電子標(biāo)簽的有限空間內(nèi)，實現(xiàn)了高增益、低損耗的性能，為超遠(yuǎn)距離通信提供了可靠的天線解決方案。

8、結(jié)合第一方面的一些實施例，在一些實施例中，每個該子天線單元的長度為1/4波長至1/2波長，寬度為1/10波長至1/8波長，其中波長為電子標(biāo)簽工作頻率對應(yīng)的自由空間波長；該子天線單元沿電子標(biāo)簽的長度方向呈一字形陣列排布，相鄰兩個子天線單元之間的距離為1/8波長至1/4波長。

9、通過采用上述技術(shù)方案，進(jìn)一步優(yōu)化了分布式天線的參數(shù)和饋電網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)。子天線單元的長度、寬度和間距都根據(jù)工作頻率的波長進(jìn)行了合理設(shè)置，使其在預(yù)期頻段內(nèi)達(dá)到良好的輻射效果。

10、結(jié)合第一方面的一些實施例，在一些實施例中，該饋電網(wǎng)絡(luò)包括主饋線和若干個支饋線，其中：該主饋線的一端與該阻抗匹配電路連接，另一端開路；每個該支饋線的一端與該主饋線連接，另一端與對應(yīng)的子天線單元的饋電點(diǎn)連接；該支饋線與該主饋線的連接點(diǎn)位于相鄰兩個子天線單元連接點(diǎn)的中間位置；該阻抗匹配電路采用π型結(jié)構(gòu)，包括兩個串聯(lián)電感和一個并聯(lián)電容，其阻抗值與該分布式天線的輸入阻抗共軛匹配。

11、通過采用上述技術(shù)方案，饋電網(wǎng)絡(luò)采用主饋線和支饋線的結(jié)構(gòu)，支饋線與主饋線的連接點(diǎn)位于相鄰子天線單元連接點(diǎn)的中間位置，實現(xiàn)了各子天線單元的同相饋電，保證了整個分布式天線的輻射方向性。阻抗匹配電路采用π型結(jié)構(gòu)，通過兩個串聯(lián)電感和一個并聯(lián)電容實現(xiàn)阻抗共軛匹配，最小化了反射損耗，使得分布式天線的性能得到了充分發(fā)揮。

12、結(jié)合第一方面的一些實施例，在一些實施例中，該信號強(qiáng)度檢測器包括射頻檢波器和比較器；該射頻檢波器用于對接收到的射頻信號進(jìn)行檢波，并將檢波后的電壓信號輸入該比較器；該比較器用于將輸入的電壓信號與內(nèi)置閾值電壓進(jìn)行比較，在該檢波后的電壓信號不高于該內(nèi)置閾值電壓的情況下，輸出高電平控制信號。

13、通過采用上述技術(shù)方案，信號強(qiáng)度檢測器可以準(zhǔn)確判斷閱讀器信號的強(qiáng)弱，為切換開關(guān)的控制提供可靠依據(jù)。射頻檢波器對接收到的射頻信號進(jìn)行檢波，獲得其幅度信息；比較器將檢波后的電壓信號與內(nèi)置閾值電壓進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果輸出控制信號。這種基于硬件電路的信號強(qiáng)度檢測方式，響應(yīng)速度快，功耗低，可以實時監(jiān)測信號強(qiáng)度的變化，并及時觸發(fā)切換開關(guān)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換。結(jié)合切換開關(guān)和功率放大器，信號強(qiáng)度檢測器實現(xiàn)了電子標(biāo)簽通信距離的自適應(yīng)調(diào)節(jié)，在不同應(yīng)用場景下都能靈活高效地工作。

14、結(jié)合第一方面的一些實施例，在一些實施例中，該切換開關(guān)包括第一模擬開關(guān)、第二模擬開關(guān)和第三模擬開關(guān)，其中：該第一模擬開關(guān)的控制端與該信號強(qiáng)度檢測器的輸出端連接，輸入端與該射頻前端連接，輸出端與該天線連接；該第二模擬開關(guān)的控制端與該信號強(qiáng)度檢測器的輸出端連接，輸入端與該射頻前端連接，輸出端與該功率放大器的輸入端連接；該第三模擬開關(guān)的控制端與該信號強(qiáng)度檢測器的輸出端連接，輸入端與該電源管理模塊連接，輸出端與該功率放大器的供電端連接；在未受高電平控制信號觸發(fā)的情況下，該第一模擬開關(guān)導(dǎo)通、該第二模擬開關(guān)和第三模擬開關(guān)斷開，使得該射頻前端通過該第一模擬開關(guān)直接連接到該天線；在受該高電平控制信號觸發(fā)的情況下，該第一模擬開關(guān)斷開、該第二模擬開關(guān)和第三模擬開關(guān)導(dǎo)通，使得該射頻前端通過該第二模擬開關(guān)和該功率放大器連接到該天線，且該電源管理模塊通過該第三模擬開關(guān)為該功率放大器供電。

15、通過采用上述技術(shù)方案，切換開關(guān)采用多個模擬開關(guān)組成，可以可靠地控制射頻通路和電源通路。第一、第二模擬開關(guān)用于切換射頻前端是直接連接天線，還是經(jīng)過功率放大器連接天線；第三模擬開關(guān)用于控制是否給功率放大器供電。這些模擬開關(guān)的導(dǎo)通狀態(tài)由信號強(qiáng)度檢測器的輸出信號控制，高電平信號觸發(fā)時，射頻前端經(jīng)功率放大器連接天線，同時電源管理模塊給功率放大器供電；未受高電平信號觸發(fā)時，射頻前端直接連接天線，功率放大器斷電。切換開關(guān)的設(shè)計確保了射頻通路切換和功率放大器供電控制的同步性，避免了由于時序問題導(dǎo)致的信號失真或功率放大器損壞，提高了電子標(biāo)簽的可靠性和使用壽命。

16、結(jié)合第一方面的一些實施例，在一些實施例中，該電池與光伏板電連接，該光伏板用于在光照條件下為該電池充電。

17、通過采用上述技術(shù)方案，引入了光伏板為電池充電，延長了電子標(biāo)簽的工作時間。

18、結(jié)合第一方面的一些實施例，在一些實施例中，該電源管理模塊包括電壓轉(zhuǎn)換電路和充放電管理電路，該電壓轉(zhuǎn)換電路用于將電池的電壓轉(zhuǎn)換為各個模塊所需的工作電壓，該充放電管理電路用于管理該電池的充放電過程。

19、通過采用上述技術(shù)方案，電源管理模塊包括了電壓轉(zhuǎn)換電路和充放電管理電路，可以高效安全地管理電池和各模塊的供電。電壓轉(zhuǎn)換電路將電池電壓轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的工作電壓，滿足各模塊的供電需求；充放電管理電路控制電池的充放電過程，避免過充過放，延長電池的使用壽命。集成化的電源管理，簡化了電子標(biāo)簽的供電系統(tǒng)設(shè)計，減小了電路板面積，提高了能量轉(zhuǎn)換效率和可靠性。

20、結(jié)合第一方面的一些實施例，在一些實施例中，該電源管理模塊還包括欠壓保護(hù)電路，其中：該欠壓保護(hù)電路與該電池連接，用于檢測該電池的電壓，當(dāng)該電池電壓低于預(yù)設(shè)的欠壓閾值時，該欠壓保護(hù)電路切斷該電源管理模塊對該信號強(qiáng)度檢測器以及該功率放大器的供電。

21、通過采用上述技術(shù)方案，電源管理模塊增加了欠壓保護(hù)電路，可以在電池電量不足時自動關(guān)斷非關(guān)鍵模塊的電源，延長電子標(biāo)簽的工作時間。