[发明专利]一种多天线超高频电子标签读写器

说明书

技术领域

本发明属于电子标签(RFID)领域，涉及一种超高频电子标签读写器，具体为一种多天线超高频电子标签读写器。

背景技术

射频识别技术(Radio Frequency Identification，RFID)是一种非接触式的自动识别技术，其基本原理是利用射频信号和空间耦合传输特性自动识别目标对象并获取相关信息，实现自动识别。作为一项关键技术，RFID由于其众多便利的特点和广泛的应用领域，越来越受到人们的普遍关注。RFID技术有着十分广泛的应用前景，其可以应用于物流仓储中的仓库管理、身份识别、交通运输、食品医疗、动物管理、门禁防盗以及工业军事等多种领域，给人们生活带来了极大的便利。

在RFID系统中，相对于13.56MHz及更低频率的系统而言，超高频识别技术(UHF RFID)由于其工作频段电磁波的波长较短，因此标签可以采用物理尺寸相对很小的天线收发信号，从而为标签的小型化和低成本奠定了基础，因此超高频射频识别技术(UHF RFID)是近年来的重点发展方向。

目前对于超高频技术，国际标准ISO 18000-6C规定了860-960MHz的工作频段，ISO18000-4规定了2.45GHz的工作频段，而世界各国也分别制定了各自国家的许可工作频段，大概每个频段4～20MHz宽度不等，如我国规定840-845MHz及920-925MHz频段用作UHF RFID。对于UHF RFID系统简单而言，由标签(Tag)、RFID读写设备(Reader)以及应用软件平台构成。标签和RFID读写设备是UHF RFID系统的硬件基础，其工作原理为：(1)RFID读写设备发射电磁波给标签，对标签进行指令控制、信息写入读出操作；(2)标签一方面接收RFID读写设备发射来的电磁波信号，另一方面，对于无源标签而言，利用RFID读写设备发射来的电磁波转化为直流电源电压，作为标签的工作电源；(3)标签将RFID读写设备发射的电磁波通过背向散射机制将标签的信息返回RFID读写设备。

可见，读写器作为UHF RFID硬件基础的RFID读写设备，其性能对于UHFRFID系统至关重要。目前，读写器分便携式和固定式两种，普遍采用直接变频技术，即接收到的射频信号直接送到零中频下变频器进行下变频得到基带信号，滤除直流后在低频对基带信号进行处理。便携式读写器因体积原因，一般只有一个天线，而固定式读写器因性能要求严格，普遍是多天线的，典型的多天线扩展的超高频电子标签读写器如图1示。该读写器包括天线101、环形器102、发射模块103、接收模块104、锁相环电路105、数字处理电路106以及包括电源、通信、主控等模块的其他电路107。其中天线101由多个天线(A1/A2/A3/A4)及一个一对多开关S1构成。

然而，现有的读写器一般直接将原单天线的读写器增加开关扩展板构成，这样不需要改动原有布局，略微修改控制软件即可，成本和难度均较低，但可靠性不高，天线开关容易损坏，且各天线需要独立的天线检测电路，而天线检测比较复杂，如果增加天线检测则会显著增加成本，使用简单的短路型天线虽然方便检测但是对天线局限性太大，而且简单测量开路短路来判断天线电性能对系统的保护欠佳。

发明内容

为克服上述现有技术存在的问题，本发明之目的在于提供一种多天线超高频电子标签读写器，其通过包含两个一对多开关的开关模块将多个天线与发射模组及接收模组相连，并利用一个天线检测模块实现了对多个天线的检测，不仅降低了成本，而且不容易损坏天线开关，提高了系统可靠性。

为达上述及其它目的，本发明提供一种多天线超高频电子标签读写器，至少包含接收模组、发射模组、数字处理电路、锁相环模块以及电源、通信、主控模块，除此之外，该读写器还包括天线模组和开关模块，该天线模组包含多个天线，该开关模组包含多个定向偶合设备、第一一对多开关及第二一对多开关，该第一一对多开关的公共端接该发射模组的发射通道输出，该第一一对多开关的多路端口分别接各定向耦合设备的发射端口，各定向耦合设备的公共端口接对应天线，各定向耦合设备的接收端口接第二一对多开关的多路端口，该第二一对多开关的公共端口接一天线检测模块与该接收模组。

进一步地，该第二一对多开关的公共端口通过一单刀双掷开关接该天线检测模块与该接收模组。

进一步地，该天线检测模块包括匹配衰减电路、检波放大电路以及模数转换电路，用于接收通过第二一对多开关及单刀双掷开关收集的天线反射信号，将天线反射的信号转换为直流电压，并根据直流电压的大小获得天线的当前情况。