[发明专利]一种RFID天线及其自动匹配方法

权利要求书

1.一种RFID天线，其特征在于，包括同轴馈线、巴伦、负载调制三极管、负载调制电阻、并联匹配电容组、串联匹配电容组、天线金属管、Q值调节电阻、控制线路、微控制器、驱动电路、检波电路、模数转换器ADC，所述并联匹配电容组包括多路并联连接的并联匹配电容与磁保持继电器，所述串联匹配电容组包括多路串联连接的串联匹配电容与磁保持继电器，所述天线金属管包括固有串联电感L0与固有串联电阻R0，所述同轴馈线连接所述巴伦输入端，所述巴伦输出端连接所述并联匹配电容组，所述巴伦输出端还同时连接所述串联匹配电容组的一端，所述串联匹配电容组的另一端串联所述天线金属管一端，所述天线金属管另一端串联所述Q值调节电阻，所述Q值调节电阻连接所述巴伦输出端；所述巴伦输出端还连接所述检波电路的输入端，所述检波电路的输出端连接所述模数转换器ADC，所述模数转换器ADC连接所述微控制器，所述微控制器的一路输出控制信号连接所述驱动电路，所述驱动电路通过所述控制线路连接各路所述磁保持继电器的控制端，所述微控制器另一路输出控制信号连接到所述负载调制三极管的基极，所述负载调制三极管的发射极与集电极通过所述负载调制电阻与所述巴伦的输出端并联。

2.根据权利要求1所述RFID天线，其特征在于，所述并联匹配电容组中的多个并联匹配电容的电容值由小到大成2倍关系，所述串联匹配电容组中的多个串联匹配电容的电容值由小到大成2倍关系。

3.根据权利要求1或2所述RFID天线的自动匹配方法，其特征在于，具体步骤包括：

(1)测量用户RFID天线参数

上电，所述微控制器输出控制信号使所有所述磁保持继电器处于开路状态，所述串联匹配电容组中的串联匹配电容及所述并联匹配电容组中的并联匹配电容都处于断开状态，此时处于开路状态，所述微控制器记录所述模数转换器ADC采集的开路状态下的电压值U0，所述微控制器进一步控制所述串联匹配电容组的磁保持继电器，根据所述串联匹配电容的电容值由小到大的顺序，所述串联匹配电容逐步闭合，使接入回路的电容值逐步增加，电容值逐步增加的过程中，所述微控制器通过所述模数转换器ADC得到电压极小值，所述电压极小值是指所述模数转换器ADC在对所述巴伦输出电压连续采样得到的数据中的最小值，记录下由所述磁保持继电器闭合导联接入回路的所述串联匹配电容的电容值之和Cs0，记录电压极小值U1，计算所述天线金属管的固有串联电感L0的值，如下式所示：

L0＝1/(4*pi^2*f0^2*Cs0)

式中，pi＝3.14，f0为RFID天线的中心频率，f0＝13.56MHz；

计算固有串联电阻R0的值，如下式所示：

R0＝Z0*U1/(U0-U1)-Rq

式中，Z0为所述同轴馈线阻抗，Z0＝50欧姆，Rq为Q值调节电阻，Rq的取值范围为0-4欧姆；

(2)计算应接入电路的并联匹配电容的电容值Cp和应接入电路的串联匹配电容的电容值Cs

步骤(1)得到了天线金属管的固有串联电感L0与固有串联电阻R0，根据LC匹配电路计算公式，得到应接入电路的并联匹配电容的电容值Cp和应接入电路的串联匹配电容的电容值Cs，如下式所示：

Cp＝(Z0*Rf-Rf^2)^0.5/(2*pi*f0*Z0*Rf)

Cs＝1/(4*pi^2*f0^2*L0-2*pi*f0*(Z0*Rf-Rf^2)^0.5)

式中，Rf＝R0+Rq；

(3)控制匹配电容接入

步骤(2)得到了得到应接入电路的并联匹配电容的电容值Cp和应接入电路的串联匹配电容的电容值Cs，所述微控制器从所述并联匹配电容组中选择并联匹配电容的组合，所述并联匹配电容的组合电容值为Cp’，使Cp’最接近Cp，通过控制所述磁保持继电器将所述并联匹配电容的组合并联接入电路，所述微控制器从所述串联匹配电容组中选择串联匹配电容的组合，所述串联匹配电容的组合电容值为Cs’，使Cs’最接近Cs，通过控制所述磁保持继电器将所述串联匹配电容的组合串联接入电路；其中，所述匹配电容是指所述并联匹配电容的组合及所述串联匹配电容的组合；

(4)微调匹配点

对接入电路的并联匹配电容的组合电容值Cp’与接入电路的串联匹配电容的组合电容值Cs’进行微调，所述微控制器微调接入电路的串联匹配电容的组合电容值Cs’，当|U-U0/2|取最小值时，对应的接入电路的串联匹配电容的组合电容值Cs”即为接入电路的串联匹配电容的组合最佳匹配电容值，所述微控制器微调接入电路的并联匹配电容的组合电容值Cp’，当|U-U0/2|取最小值时，对应的接入电路的并联匹配电容的组合电容值Cp”即为接入电路的并联匹配电容的组合最佳匹配电容值，微调结束，其中，U为所述微控制器实时通过所述模数转换器ADC采集的信号幅度值。