多路射频天线切换装置和RFID多天线系统

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多路射频天线切换装置和RFID多天线系统\n技术领域\n[0001]  本发明涉及射频识别（RFID, Radio Frequency Identification）技术领域，具体地说是一种能够有效降低漏检、误检率的多路射频天线切换装置和RFID多天线系统。\n背景技术\n[0002] 众所周知，射频识别系统一般包括电子标签、读写器以及后端应用系统三部分，其中读写器为连接后端应用系统和电子标签的主要通道，主要包括：天线模块、射频通道模块以及控制处理模块，其中射频通道模块和控制处理模块又可以直接集成在读写器中，部分读写器还可以与天线模块集成，工作时，每个读写器驱动一个与其相对应的天线，但单个的天线的覆盖范围有限，尤其在障碍物多、环境复杂的情况下，其有效覆盖距离会进一步缩短，不利于对大量电子标签的快速读取，因此多数射频识别系统采用使一个读写器带多个天线的方式，目前常见的形式包括一带二、一带四等形式，但读写器天线数量无法无限扩展，这是由于：一、多个读写器天线组成的阵列同时读取到一个标签时，在控制处理模块会出现碰撞，影响控制处理效率；二、国家标准中对读写器的发射功率有限制，在此条件下，通过并联多个射频端口驱动多个天线工作，会降低每个天线的有效功率，缩短天线读取距离。\n[0003] 在现有的RFID系统中，成对天线工作时，采用功率分配的形式实现，将射频读写器的功率平均分配给两天线，每个天线只获得射频读写器功率的一半，这样每个天线获得的能量很少，对两天线之间的标签会存在少检、漏检的情况，并且成对天线之间工作不可控，只能选择天线组同时工作或者天线组同时不工作，读取性能不稳定，读取成功率低。\n发明内容\n[0004] 本发明针对现有射频读写器在一带多模式下工作时，多个天线能量不足以及多路射频信号发生碰撞导致的检测成功率低等问题，提出了一种能够有效提高检测成功率的多路射频天线切换装置和RFID多天线系统。\n[0005] 本发明可以通过以下措施达到：\n[0006] 一种多路射频天线切换装置，包括射频读写器、两路以上射频开关电路组成的射频开关单元、控制器、两个以上射频天线组成的射频天线组，其特征在于射频读写器的控制信号输出端与控制器相连接，射频读写器的射频信号输出端与射频开关单元相连接，射频开关单元的输出端与射频天线组相连接，控制器的控制信号输出端与射频开关单元的控制信号输入端相连接。\n[0007] 本发明所述射频读写器设有微控芯片ARM、与微控芯片相连接的调制电路、与调制电路输出端相连接的功率放大电路，其中功率放大电路的输出端与射频开关单元的输入端相连接，使功率放大电路输出的射频信号经射频开关单元的选择后送入射频天线。\n[0008] 本发明所述控制器中设有微控芯片，该微控芯片也可以采用ARM实现，控制器的控制信号输入端与射频读写器中微控芯片ARM相连接，用于接收射频读写器输出射频信号时所对应的控制命令，控制器根据该控制命令，向射频开关单元输出切换控制命令，控制射频开关单元中的多路射频开关电路的通断。\n[0009] 本发明射频开关单元中射频开关电路包括高电平导通模块以及与高电平导通模块相连接的匹配电路，其中高电平导通模块的控制信号输入端与控制器相连接，高电平导通模块的射频信号输入端与射频读写器中功率放大电路的输出端相连接，匹配电路与射频天线相连接。\n[0010] 本发明还设有指示灯，用于指示某路射频开关的开启/关闭状态。\n[0011] 本发明射频开关电路中高电平导通模块设有高频开关控制电路、交直流导通电路，其中高频开关控制电路设有三极管，用于将控制单元的信号转换成直流的导通信号；交直流导通电路用于提供直流信号与交流信号的导通路径，从而实现该当直流信号不导通时，交流信号即射频信号不导通，当直流信号导通时，交流信号即射频信号导通，依靠交直流导通电路的特性，可以完成对任意的天线切换控制。\n[0012] 本发明控制器中还设有控制使能电路，用于实现控制器工作使能。\n[0013] 本发明使用时射频读写器提供射频信号，并将射频信号送至射频开关单元，同时射频读写器向控制器提供与输出的射频信号相对应的控制命令也即地址信号，控制器接收由射频读写器发送的地址信号后，首先进行判断使能控制电路是否使能，当使能控制电路使能后，控制器开始工作，将地址信号转换成高低电平的控制信号，并将控制信号传送给射频开关单元，射频开关单元中设有两路以上的射频开关电路，射频开关电路设有交直流导通电路和高频开关控制电路，交直流导通电路提供直流信号与交流信号的导通路径，高频开关控制电路将高低电平的控制信号转换成交直流导通信号，对应射频天线组天线就能够有选择地工作，从而实现成对天线之间的切换控制。\n[0014] 一种RFID多天线系统，设有多路射频天线切换装置以及两个以上的待读取RFID标签，其特征在于多路射频天线切换装置为上述结构。\n[0015] 本发明与现有技术相比，具有以下优点：（1）读取成功率高：成对天线切换控制，使得两天线都得到射频信号的全部的功率，天线获得的能量多，读取成功率高；（2）读取性能稳定：成对天线切换控制，使得两天线边缘处的标签获得的能量多，读取性能好，读取性能自然很稳定（；3）对任意成对天线工作可控：通过固件控制实现对天线的地址选择，通过硬件电路实现天线通路射频信号的导通，从而保证成对天线工作可控；（4）操作灵活方便：能够对任意两天线之间切换控制，简单方便。\n[0016] 附图说明:\n[0017] 附图1是本发明中多路射频天线切换装置的结构示意图。\n[0018] 附图2是本发明中射频读写器的结构示意图。\n[0019] 附图3是本发明中RFID多天线系统的结构示意图。\n[0020] 附图标记：射频读写器1、射频开关单元2、控制器3、射频天线组4、指示灯5、射频开关电路6、射频天线7、微控芯片8、调制电路9、功率放大电路10、高频开关控制电路11、交直流导通电路12、匹配电路13、射频标签14。\n[0021] 具体实施方式：\n[0022] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。\n[0023] 如附图1所示，本发明提出了一种多路射频天线切换装置，包括射频读写器1、两路以上射频开关电路6组成的射频开关单元2、控制器3、两个以上射频天线7组成的射频天线组4，其特征在于射频读写器1的控制信号输出端与控制器3相连接，射频读写器1的射频信号输出端与射频开关单元2相连接，射频开关单元2的输出端与射频天线组4相连接，控制器\n3的控制信号输出端与射频开关单元2的控制信号输入端相连接，射频天线组4内的两个以上的射频天线7与射频开关单元2内两路以上的射频开关电路6一一对应，从而实现每路射频开关电路6对应控制一路射频天线7的工作状态。\n[0024] 如附图2所示，本发明所述射频读写器1设有微控芯片8（ARM）、与微控芯片8相连接的调制电路9、与调制电路9输出端相连接的功率放大电路10，其中功率放大电路10的输出端与射频开关单元2的输入端相连接，使功率放大电路10输出的射频信号经射频开关单元2的选择后送入射频天线7，此外射频读写器1内还设有用于接收并处理读取RFID标签信息的接收电路，接收电路采用现有技术实现，此不赘述。\n[0025] 本发明所述控制器3中设有微控芯片，该微控芯片也可以采用ARM实现，控制器3的控制信号输入端与射频读写器1中微控芯片ARM相连接，用于接收射频读写器输出射频信号时所对应的控制命令，控制器3根据该控制命令，向射频开关单元2输出切换控制命令，控制射频开关单元2中的多路射频开关电路6的通断。\n[0026] 本发明射频开关单元2中射频开关电路6包括高电平导通模块以及与高电平导通模块相连接的匹配电路13，其中高电平导通模块的控制信号输入端与控制器相连接，高电平导通模块的射频信号输入端与射频读写器中功率放大电路的输出端相连接，匹配电路13与射频天线7相连接；其中本发明射频开关电路6中高电平导通模块设有高频开关控制电路\n11、交直流导通电路12，其中高频开关控制电路11设有三极管，用于将控制单元的信号转换成直流的导通信号；交直流导通电路12用于提供直流信号与交流信号的导通路径，从而实现该当直流信号不导通时，交流信号即射频信号不导通，当直流信号导通时，交流信号即射频信号导通，依靠交直流导通电路的特性，可以完成对任意的天线切换控制。\n[0027] 本发明还设有指示灯5，用于指示某路射频开关的开启/关闭状态。\n[0028] 本发明控制器3中还设有控制使能电路，用于实现控制器工作使能。\n[0029] 本发明使用时射频读写器1提供射频信号，并将射频信号送至射频开关单元2，同时射频读写器1向控制器3提供与输出的射频信号相对应的控制命令也即地址信号，控制器\n3接收由射频读写器1发送的地址信号后，首先进行判断使能控制电路是否使能，当使能控制电路使能后，控制器3开始工作，将地址信号转换成高低电平的控制信号，并将控制信号传送给射频开关单元2，射频开关单元2中设有两路以上的射频开关电路，射频开关电路设有交直流导通电路和高频开关控制电路，交直流导通电路提供直流信号与交流信号的导通路径，高频开关控制电路将高低电平的控制信号转换成交直流导通信号，对应射频天线组天线就能够有选择地工作，从而实现成对天线之间的切换控制。\n[0030] 如附图3所示，本发明还提出了一种RFID多天线系统，设有多路射频天线切换装置以及两个以上的待读取RFID标签14，其特征在于多路射频天线切换装置为上述结构。\n[0031] 本发明与现有技术相比，具有以下优点：（1）读取成功率高：成对天线切换控制，使得两天线都得到射频信号的全部的功率，天线获得的能量多，读取成功率高；（2）读取性能稳定：成对天线切换控制，使得两天线边缘处的标签获得的能量多，读取性能好，读取性能自然很稳定（；3）对任意成对天线工作可控：通过固件控制实现对天线的地址选择，通过硬件电路实现天线通路射频信号的导通，从而保证成对天线工作可控；（4）操作灵活方便：能够对任意两天线之间切换控制，简单方便。