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一种高性能、高集成度的低成本便携式RFID读写器

阅读:429发布:2020-05-08

专利汇可以提供一种高性能、高集成度的低成本便携式RFID读写器专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本实用新型提供了一种高性能、高集成度的低成本便携式RFID读写器,包括 单片机 控制部分、射频单元、天线、供电 电路 、与上位机通信的USB 接口 ,所述单片机控制部分包括MCU及其外围电路,所述USB接口与所述MCU的数据端口输入输出双向连接,所述USB接口与所述供电电路的输入端连接,所述供电电路分别与所述MCU、射频单元连接,所述射频单元与所述天线连接,所述MCU与所述射频单元输入输出双向连接,所述USB接口为所述供电电路提供电源供电,所述供电电路分别为所述MCU、射频单元供电。本实用新型的有益效果是:具有低成本、便携式的优点。,下面是一种高性能、高集成度的低成本便携式RFID读写器专利的具体信息内容。

1.一种高性能、高集成度的低成本便携式RFID读写器,其特征在于:包括单片机控制部分、射频单元、天线、供电电路、与上位机通信的USB接口,所述单片机控制部分包括MCU及其外围电路,所述USB接口与所述MCU的数据端口输入输出双向连接,所述USB接口与所述供电电路的输入端连接,所述供电电路分别与所述MCU、射频单元连接,所述射频单元与所述天线连接,所述MCU与所述射频单元输入输出双向连接,所述USB接口为所述供电电路提供电源供电,所述供电电路分别为所述MCU、射频单元供电。
2.根据权利要求1所述的高性能、高集成度的低成本便携式RFID读写器,其特征在于:
所述USB接口通过USB数据线与所述MCU连接,所述射频单元通过UART串口与所述MCU连接。
3.根据权利要求1所述的高性能、高集成度的低成本便携式RFID读写器,其特征在于:
所述MCU的外围电路包括晶振、LED指示灯和蜂鸣器,所述MCU的输出端分别与所述LED指示灯、蜂鸣器连接,所述MCU的输入端与所述晶振连接。
4.根据权利要求1所述的高性能、高集成度的低成本便携式RFID读写器,其特征在于:
所述MCU为STM32F103系列单片机。
5.根据权利要求1所述的高性能、高集成度的低成本便携式RFID读写器,其特征在于:
所述射频单元包括高性能高集成度的射频读写芯片、功率放大器滤波器、20dB定向耦合器巴伦,其中,所述射频读写芯片的输出端与所述功率放大器的输出端连接,所述功率放大器的输出端与所述滤波器的输入端连接,所述滤波器的输出端与所述20dB定向耦合器的输出端连接,所述20dB定向耦合器的输出端与所述巴伦的输入端连接,所述巴伦的输出端与所述射频读写芯片的输入端连接,所述20dB定向耦合器与所述天线连接。
6.根据权利要求5所述的高性能、高集成度的低成本便携式RFID读写器,其特征在于:
所述射频读写芯片为一款内部集成射频单元和8位单片机的高集成度芯片,内部集成UHF超高频读写器的所有功能,所述射频读写芯片包括TX/RX收发器、数字调制解调器、低噪声相环、4dBm攻放,带APC攻率自动调整功能,以及一个8位8051MCU,工作频率840MHz-960MHz,支持ISO18000-6C&EPC Class-1Gen-2协议。
7.根据权利要求5所述的高性能、高集成度的低成本便携式RFID读写器,其特征在于:
所述功率放大器为RFPA0133芯片,工作频率范围为380MHz 960MHz,效率达60%。
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8.根据权利要求5所述的高性能、高集成度的低成本便携式RFID读写器,其特征在于:
所述滤波器为0915LP15B026E滤波IC,插入损耗为0.5dB,2倍频的衰减值达30dB以上。
9.根据权利要求5所述的高性能、高集成度的低成本便携式RFID读写器,其特征在于:
所述20dB定向耦合器为DC0710J5020AHF芯片,工作频率范围为700MHz  1000MHz,端口阻抗~
为50Ω,插入损耗为0.25dB,耦合度为20dB,回波损耗为16dB。
10.根据权利要求5所述的高性能、高集成度的低成本便携式RFID读写器,其特征在于:
所述天线为内置PCB天线,阻抗为50Ω,VSWR小于1.5,3dBi增益。

说明书全文

一种高性能、高集成度的低成本便携式RFID读写器

技术领域

[0001] 本实用新型涉及RFID读写器,尤其涉及一种高性能、高集成度的低成本便携式RFID读写器。

背景技术

[0002] 目前,现有的超高频RFID读写器大多采用分立式射频电路设计或者使用价格昂贵的集成芯片,MCU控制部分外围电路多,整机电路复杂,功耗高、尺寸较大,体积很难做小,整机成本高,不符合需要低成本、便携式设计的应用场合。
[0003] 因此,如何提供一种低成本便携式的RFID读写器是本领域技术人员所亟待解决的技术问题。发明内容
[0004] 为了解决现有技术中的问题,本实用新型提供了一种高性能、高集成度的低成本便携式RFID读写器。
[0005] 本实用新型提供了一种高性能、高集成度的低成本便携式RFID读写器,包括单片机控制部分、射频单元、天线、供电电路、与上位机通信的USB接口,所述单片机控制部分包括MCU及其外围电路,所述USB接口与所述MCU的数据端口输入输出双向连接,所述USB接口与所述供电电路的输入端连接,所述供电电路分别与所述MCU、射频单元连接,所述射频单元与所述天线连接,所述MCU与所述射频单元输入输出双向连接,所述USB接口为所述供电电路提供电源供电,所述供电电路分别为所述MCU、射频单元供电。
[0006] 作为本实用新型的进一步改进,所述USB接口通过USB数据线与所述MCU连接,所述射频单元通过UART串口与所述MCU连接。
[0007] 作为本实用新型的进一步改进,所述MCU的外围电路包括晶振、LED指示灯和蜂鸣器,所述MCU的输出端分别与所述LED指示灯、蜂鸣器连接,所述MCU的输入端与所述晶振连接。
[0008] 作为本实用新型的进一步改进,所述MCU为STM32F103系列单片机。
[0009] 作为本实用新型的进一步改进,所述射频单元包括高性能高集成度的射频读写芯片、功率放大器滤波器、20dB定向耦合器巴伦,其中,所述射频读写芯片的输出端与所述功率放大器的输出端连接,所述功率放大器的输出端与所述滤波器的输入端连接,所述滤波器的输出端与所述20dB定向耦合器的输出端连接,所述20dB定向耦合器的输出端与所述巴伦的输入端连接,所述巴伦的输出端与所述射频读写芯片的输入端连接,所述20dB定向耦合器与所述天线连接;所述射频读写芯片向所述功率放大器输出射频信号,经所述功率放大器进行放大,再经所述滤波器进行滤波,然后通过所述20dB定向耦合器耦合到所述天线,经所述天线发射出去;所述天线接收到标签信号后,经所述20dB定向耦合器耦合到接收端,再经过所述巴伦单路转双路信号送入所述射频读写芯片的接收输入端,进入所述射频读写芯片进行信号解调,解调出来的信号通过串口送到所述MCU处理。
[0010] 作为本实用新型的进一步改进,所述射频读写芯片为一款内部集成射频单元和8位单片机的高集成度芯片,内部集成UHF超高频读写器的所有功能,所述射频读写芯片包括TX/RX收发器、数字调制解调器、低噪声相环、4dBm攻放,带APC攻率自动调整功能,以及一个8位8051MCU,工作频率840MHz-960MHz,支持ISO18000-6C&EPC Class-1Gen-2协议。
[0011] 作为本实用新型的进一步改进,所述功率放大器为RFPA0133芯片,工作频率范围为380MHz 960MHz,效率达60%。~
[0012] 作为本实用新型的进一步改进,所述滤波器为0915LP15B026E滤波IC,插入损耗为0.5dB,2倍频的衰减值达30dB以上。
[0013] 作为本实用新型的进一步改进,所述20dB定向耦合器为DC0710J5020AHF芯片,工作频率范围为700MHz  1000MHz,端口阻抗为50Ω,插入损耗为0.25dB,耦合度为20dB,回波~损耗为16dB。
[0014] 作为本实用新型的进一步改进,所述天线为内置PCB天线,阻抗为50Ω,VSWR小于1.5,3dBi增益。
[0015] 本实用新型的有益效果是:通过上述方案,具有低成本、便携式的优点。附图说明
[0016] 图1是本实用新型一种高性能、高集成度的低成本便携式RFID读写器的示意图。
[0017] 图2是本实用新型一种高性能、高集成度的低成本便携式RFID读写器的射频单元的示意图。

具体实施方式

[0018] 下面结合附图说明及具体实施方式对本实用新型作进一步说明。
[0019] 如图1所示,一种高性能、高集成度的低成本便携式RFID读写器,工作于频段860MHz-960MHz,主要包括单片机控制部分2、射频单元1、天线3、供电电路4、与上位机通信的USB接口5,所述单片机控制部分2包括MCU21及其外围电路,所述USB接口5与所述MCU21的数据端口输入输出双向连接,所述USB接口5与所述供电电路4的输入端连接,所述供电电路
4分别与所述MCU21、射频单元1连接,所述射频单元1与所述天线3连接,所述MCU21与所述射频单元1输入输出双向连接,所述USB接口5为所述供电电路4提供电源供电,所述供电电路4分别为所述MCU21、射频单元1供电。USB接口5连接到PC端,实现与上位机之间的通信,同时提供5V电源供电,5V电源稳压到3.3V分两路分别给单片机控制部分2和射频单元1供电,其中射频单元1带供电控制功能,在不需要射频单元工作1的时候切断射频电源,降低整机功耗。
[0020] 如图1所示,所述USB接口5通过USB数据线与所述MCU21连接,所述射频单元1通过UART串口与所述MCU21连接。
[0021] 如图1所示,单片机控制部分2主要由MCU21以及外围电路组成,MCU21采用STM32F103系列单片机,外围电路有LED指示灯23、蜂鸣器24、晶振22、供电电路、接口电路。MCU21实现整机功能控制,控制电源通断,控制指示灯蜂鸣器状态,与上位机及射频单元之间的通信控制。
[0022] 如图2所示,射频单元1主要由高性能高集成度的射频读写芯片(UHF RFID)11、功率放大器(PA)12、滤波器13、20dB定向耦合器14、巴伦15组成。射频单元1分为发射和接收两个通道链路,发射链路由射频读写芯片11信号输出端输出一个射频信号,经过一个功率放大器(PA)12放大到所需功率,然后经过滤波器13滤波后通过一个20dBm定向耦合器14耦合到天线3发射出去;接收链路由天线3收集到标签信号后,经过20dBm定向耦合器14耦合到接收端,再经过巴伦15单路转双路信号送入射频读写芯片11的接收输入端,进入射频读写芯片11进行信号解调,解调出来的信号通过串口送到外部的MCU21处理。所述射频读写芯片11为一款内部集成射频单元和8位单片机的高集成度芯片,内部集成UHF超高频读写器的所有功能,包括TX/RX收发器、数字调制解调器、低噪声锁相环、4dBm攻放,带APC攻率自动调整功能,以及一个8位8051MCU,工作频率840MHz-960MHz,支持ISO18000-6C&EPC Class-1Gen-2协议,只需外接少量器件即可实现RFID读写器的设计。所述功率放大器12选用RFMD公司的RFPA0133芯片,增益可达32dB,工作频率范围为380MHz-960MHz,效率可达60%,芯片尺寸3*3mm,满足低功耗及小尺寸的要求。所述滤波器13选用0915LP15B026E滤波IC,插入损耗为
0.5dB,2倍频的衰减值达30dB以上,可以有效滤除带外杂波。所述20dBm定向耦合器14选用DC0710J5020AHF芯片,工作频率范围为700MHz -1000MHz,端口阻抗为50Ω,插入损耗为
0.25dB,耦合度为20dB,回波损耗16dB,性能符合要求。所述巴伦15选用BD0810J50100AHF芯片,插入损耗为0.2dB,回波损耗15dB,性能符合要求。以上PA、滤波器、耦合器、巴伦均为小尺寸封装IC,整个射频单元1的尺寸可以做到2.2mmX2.5mm。所述天线采用内置PCB天线,减低成本减少整机尺寸,天线阻抗50Ω,VSWR小于1.5,3dBi增益,配合读写器满足1米范围读写距离。
[0023] 本实用新型提供的一种高性能、高集成度的低成本便携式RFID读写器,采用高性能、高集成度RFID读写器射频芯片方案,MCU控制部分采用简单的最小单片机控制系统,内置天线,整个系统外围器件少,接口简单方便,只需要一根USB连接线连接到PC端便可实现与上位机通信交互并给机器供电,有效降低整机成本,整机成本可控制在150RMB以内,实现低成本、小尺寸便携式设计。
[0024] 本实用新型提供的一种高性能、高集成度的低成本便携式RFID读写器,为超高频RFID读写器,应用于人员考核、桌面式发卡器、仓库物料管理等场合,特别适用于一些需要小体积、便携式以及低成本的RFID读写器领域。
[0025] 以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明,不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型构思的前提下,还可以做出若干简单推演或替换,都应当视为属于本实用新型的保护范围。
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