[发明专利]一种简易无线识别装置的设计与实现方法

说明书

技术领域

本发明采用射频识别技术RFID设计制作了一套无线识别装置，实现了信号的短距离无线传输和识别，阅读器能识别应答器的有无、编码和存储信息。该发明属于无线通信领域。

背景技术

射频识别技术RFID是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据。RFID系统一般由三部分组成：

应答器：受射频信号照射时，反射回携带有信息的射频信号，供阅读器处理。

阅读器：产生发射无线电射频信号并接收由应答器反射回的无线电射频信号。

天线：即耦合线圈，在应答器和阅读器间传递射频信号。

RFID系统的基本工作流程是：阅读器通过发射天线发送一定频率的射频信号，当应答器进入发射天线工作区域时产生感应电流，将数据信息通过发送天线发送出去；系统接收天线接收到从应答器发送来的载波信号，经天线调节器传送到阅读器，阅读器对接收的信号进行解调和解码，并在发光二极管上显示。

发明内容

本发明设计制作了一套无线识别装置，实现了信号的短距离无线传输和识别。传输距离大于等于5cm，阅读器可以识别应答器的有无及正确显示应答器设置的4位二进制编码。该装置由阅读器、应答器和耦合线圈组成，其方框图参见图1。

耦合线圈为圆形空芯线圈，用直径不大于1mm的漆包线或有绝缘外皮的导线密绕10圈制成。线圈直径为6.6±0.5cm。线圈间的介质为空气。两个耦合线圈最接近部分的间距定义为D。

应答器所需电源能量全部从耦合线圈获得，阅读器采用单电源供电，阅读器能正确读出并显示应答器上预置的四位二进制编码。应答器具有编码预置功能，可以用开关预置四位二进制编码。装置断电后，应答器存储的信息不丢失。无线识别装置具有在阅读器端写入、读出应答器存储信息的功能。显示正确率≥80％，响应时间≤5秒，耦合线圈间距D≥5cm。

附图说明

图1无线识别装置方框图

图2系统总体方框图

实施方式

1.系统方案

采用射频识别技术RFID，通过射频信号及其空间耦合在应答器和阅读器之间进行信号的无线传输。图2为系统总体方框图，在应答器和阅读器端各自以一片单片机为中心，进行全双工通信。阅读器端包括电源模块、显示模块、语音模块、调制解调模块，应答器端包括存贮模块、电源模块、调制解调模块。

本系统中，阅读距离d低于10cm，所以载波频率选择采用阅读器成本低的低频系统。

2.耦合线圈的匹配

阅读器基站的电磁场产生线圈和应答器线圈之间的耦合为耦合因子，耦合因子取决于系统的结构参数，如线圈直径、阅读距离和线圈方向，与阅读器天线或应答器天线的电感无关。耦合因子的好坏会直接影响基站与应答器的读写距离。因此，优化耦合因子将对能量传输通道和信号传输通道十分有利。

为了提高耦合因子，应该选择尽量小的传输距离，在阅读距离确定时，磁场强度为：

H(d)=uR4πf0πu0·1LR(rr2+d2)1.5]]>