[发明专利]超高频RFID自适应天线阻抗匹配方法

说明书

技术领域

本发明涉及非接触式的自动识别技术，尤其涉及一种超高频RFID自适应天线阻抗匹配方法。

背景技术

射频识别系统（RFID system）是由射频标签、识读器和计算机网络组成的自动识别系统。通常，识读器在一个区域发射能量形成电磁场，射频标签经过这个区域时检测到识读器的信号后发送存储的数据，识读器接收射频标签发送的信号，解码并校验数据的准确性以达到识别的目的。常用的有低频（LF）（125kHz～134.2KHz）、高频（HF）（13.56Mhz）、超高频（860MHz~960MHz）（UHF，Ultra high frequency），无源等技术。

其中，在超高频自动识别系统中，超高频RFID天线是射频识别系统的重要组成部分，直接影响着其性能和稳定性，而且应用场合的物理环境（如：金属货物，水等）极易引起天线的参数变化，此变化会产生两个不利的后果：首先，会降低功放模块的发射能量，造成模块严重发热而损坏；其次，会产生反射功率，大大降低接收端电路的信噪比。因而就采用自适应天线阻抗匹配技术有效地去解决天线参数变化而导致阻抗失配的问题。

超高频RFID自适应天线阻抗匹配技术与高频RFID天线自动调谐技术和短波通信调频电台收听方式非常类似，通过改变调谐单元（匹配电路）阻抗的方式来达到自动匹配（调谐）的目的。高频RFID中是通过继电开关的方式来实改变接入匹配电路中的阻抗元件而达到调谐（匹配）的目的。此方法对高频RFID天线自动调谐有一定作用，但主要存在以下不足：

①自动调谐（匹配）精度和可靠性较差；

②阻抗检测电路检测误差大；

③自动调谐（匹配）速度慢，无法实现快速调整；

④调谐单元电路体积过大，成本昂贵，现有的科技水平很难实现继电开关的微型化，另外继电器支持的工作频率一般只有几十兆赫，其高频分布参数影响严重，容易带来电磁兼容性EMC（Electro Magnetic Compatibility）等问题

发明内容

本发明的目的在于提供一种超高频RFID自适应天线阻抗匹配方法，采用高频、高速、高精度的阻抗检测电路，实现了超高频、高速、高精度的自适应阻抗匹配，所需的元件少、模块体积小、成本低。

为实现上述目的，本发明提供一种超高频RFID自适应天线阻抗匹配方法，包括以下步骤：

步骤1、提供阅读器，所述阅读器具有发射通道及接收通道，所述阅读器包括：阅读器本体、与该阅读器本体电性连接的天线阻抗匹配模块及与该天线阻抗匹配模块电性连接的天线，所述天线阻抗匹配模块包括：数字信号处理控制系统、与该数字信号处理控制系统电性连接的反射功率检测单元及与数字信号处理控制系统的自适应阻抗匹配模块，所述反射功率检测单元与接收通道电性连接，所述自适应阻抗匹配模块与发射通道电性连接；

步骤2、提供RFID标签，所述阅读器向该RFID标签发送操作命令，并在发送完操作命令后通过发射通道向外辐射载波信号，所述RFID标签接收该载波信号并转化为电能，供自身工作，并向外发射某一频率的信号；

步骤3、所述阅读器接收该RFID标签发射的信号，所述发射功率检测单元开始检测天线的实时反射信号，并把该实时反射信号发送给数字信号处理控制系统；

步骤4、所述数字信号处理控制系统根据该实时反射信号计算出反射系数S₁₁，并根据公式（S₁₁+Z₀）/（S₁₁-Z₀）计算出所需的自适应阻抗匹配模块的阻抗Z，其中，Z₀为天线特性阻抗；

步骤5、所述数字信号处理控制系统根据计算得到的所需自适应阻抗匹配模块的阻抗Z调节自适应阻抗匹配模块的实时阻抗，从而完成整个通信过程。

所述天线阻抗匹配模块还包括一A/D模数转换器，所述A/D模数转换器电性连接反射功率检测单元与数字信号处理控制系统之间，将反射功率检测单元传过来的模拟信号转换成数字信号，并将该数字信号发送给数字信号处理控制系统。

所述反射功率检测单元包括：定向耦合器及与该定向耦合器电性连接的反射功率检测器，所述反射功率检测器与A/D模数转换器电性连接。

所述步骤2中RFID标签向外发射的某一频率的信号预先储存于该RFID标签中。

所述步骤4中反射系数S₁₁根据阅读器发射通道上发射的实时辐射功率和反射功率检测单元检测到的天线实时反射信号计算得到。