專利名稱：用于手持設(shè)備的rfid讀寫器模塊及其手持設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及射頻識別(Radio Frequency Identification, RFID)領(lǐng)域,更具體地說，涉及一種用于手持設(shè)備的RFID讀寫器模塊及其手持設(shè)備。
背景技術(shù)：
RFID (射頻識別)讀寫器模塊的作用是向電子標(biāo)簽發(fā)射微波能量，激勵電子標(biāo)簽工作，電子標(biāo)簽取得微波能量后反射信號，讀寫器通過對電子標(biāo)簽發(fā)射回來的回波信號進行解調(diào)、放大、解碼和譯碼處理，實現(xiàn)電子標(biāo)簽內(nèi)存儲的數(shù)據(jù)的讀取。在射頻識別系統(tǒng)中，讀寫 器的工作頻段為910. IMHz,912. IMHz,914. 1MHz，可以對滿足變形FSK或FMO編碼格式的電子標(biāo)簽中的內(nèi)容進行遠距離讀寫，并將所讀寫的電子標(biāo)簽的信息傳送給射頻識別終端。隨著移動通訊技術(shù)的發(fā)展，手持設(shè)備的變得非常普及，其中一個極為典型的例子就是移動通訊終端，作為手持設(shè)備的一種的移動通訊終端的使用范圍非常普及，幾乎涉及所有領(lǐng)域；如果將射頻識別讀寫器模塊與手持設(shè)備結(jié)合在一起，可以較大地擴展RFID的使用場合。但是，在現(xiàn)有技術(shù)中，RFID讀寫器的印刷電路板PCB尺寸較大、功耗大、無法遠距離讀取電子標(biāo)簽，因此，不能直接將RFID讀寫器模塊集成到手持設(shè)備或手持機中，其與手持設(shè)備或手持機的連接使用非常不便。

實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的上述不能直接將RFID讀寫器模塊集成到手持設(shè)備或手持機中、與手持設(shè)備的連接使用不便的缺陷，提供一種可以直接集成在手持設(shè)備中、與手持設(shè)備的連接使用方便的用于手持設(shè)備或手持機的RFID讀寫器模塊及其手持設(shè)備。本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是構(gòu)造一種用于手持設(shè)備的RFID讀寫器模塊，包括用于接收或發(fā)送無線信號的天線、用于切換收發(fā)射頻通道的收發(fā)轉(zhuǎn)換單元、用于對信號解調(diào)或調(diào)制的調(diào)制解調(diào)單元以及用于對所述接收或發(fā)射信號進行基帶處理的基帶單元；所述天線、收發(fā)轉(zhuǎn)換單元、調(diào)制解調(diào)單元和基帶單元依次連接，所述基帶單元還通過其總線端口與所述手持設(shè)備連接；所述天線包括設(shè)置在一板狀或條狀的陶瓷基板上的金屬印制線或?qū)w。更進一步地，所述基帶處理單元是微處理器，所述調(diào)制解調(diào)單元包括并行數(shù)據(jù)接口 ；所述調(diào)制解調(diào)單元通過其并行數(shù)據(jù)接口與所述微處理器的I/o接口連接；所述微處理器通過其串行總線與所述手持設(shè)備連接。更進一步地，還包括用于為所述基帶處理單元、調(diào)制解調(diào)單元和收發(fā)轉(zhuǎn)換單元供電的電源單元；所述電源單元取得外部直流電壓并將其進行電壓轉(zhuǎn)換后分別供給所述基帶處理單元、調(diào)制解調(diào)單元和收發(fā)轉(zhuǎn)換單元。更進一步地，所述電源單元的電壓輸入端上串接有第一受控開關(guān)，所述第一受控開關(guān)在來自所述手持設(shè)備的控制下接通或斷開所述電源單元的輸入電壓。[0008]更進一步地，所述收發(fā)轉(zhuǎn)換單元包括用于將接收到的射頻信號通過其射頻信號輸出端傳輸?shù)剿稣{(diào)制解調(diào)單元或?qū)⒂善渖漕l信號輸入端收到的射頻信號傳輸?shù)剿鎏炀€發(fā)射的收發(fā)隔離模塊；發(fā)射的射頻信號由所述調(diào)制解調(diào)模塊輸出后依次通射頻放大模塊、濾波模塊和所述收發(fā)隔離模塊的信號輸入端傳輸?shù)剿鎏炀€。更進一步地，還包括串接在所述電源模塊為所述射頻放大模塊供電通道上的、在所述基帶處理單元輸出的控制信號控制下使所述供電通道斷開或連通的第二受控開關(guān)。更進一步地，所述調(diào)制解調(diào)單元為專用集成電路，所述調(diào)制解調(diào)單元的包括用于輸出射頻信號的射頻輸出端；所述射頻輸出端通過第一平衡轉(zhuǎn)不平衡變換器與所述射頻放大模塊連接。更進一步地，所述收發(fā)隔離模塊包括低通濾波器、定向耦合器和第二平衡轉(zhuǎn)不平衡變換器；所述發(fā)射射頻信號通過所述低通濾波器傳輸?shù)剿龆ㄏ蝰詈掀鞯纳漕l輸入端，并由所述定向耦合器將該信號耦合到其射頻輸出端通過所述天線發(fā)送；所述天線接收到的 射頻信號通過所述定向耦合器的射頻輸出端傳輸?shù)剿龅诙胶廪D(zhuǎn)不平衡變換器，將所述信號轉(zhuǎn)換為平衡信號并傳輸?shù)剿稣{(diào)制解調(diào)單元。本實用新型還涉及一種手持設(shè)備，包括用于完成移動通訊的移動通訊模塊和與所述移動通訊模塊連接的RFID讀寫器模塊，所述RFID讀寫器模塊是上述用于手持設(shè)備的RFID讀寫器模塊。實施本實用新型的用于手持設(shè)備的RFID讀寫器模塊及其手持設(shè)備，具有以下有益效果由于將射頻處理單元和基帶單元分開，且基帶單元通過總線端口與手持設(shè)備連接；同時，其天線采用陶瓷基板，介電常數(shù)較高，體積較小，使得整個RFID讀寫器模塊體積較小且作用范圍較大；因此可以直接集成在手持設(shè)備中，連接使用較為方便。

圖I是本實用新型用于手持設(shè)備的RFID讀寫器模塊及其手持設(shè)備實施例中RFID讀寫器模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是所述實施例中收發(fā)轉(zhuǎn)換單元的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是所述實施例中調(diào)制解調(diào)單元的電路原理圖；圖4是所述實施例中基帶單元的電原理圖；圖5是所述實施例中射頻功率放大器的電原理圖；圖6是所述實施例中電源單元的電原理圖；圖7是所述實施例中收發(fā)隔離模塊的電原理圖。
具體實施方式
下面將結(jié)合附圖對本實用新型實施例作進一步說明。如圖I所示，在本實用新型用于手持設(shè)備的RFID讀寫器模塊及其手持設(shè)備實施例中，該手持設(shè)備是移動通訊終端，即通常所講的手機或移動電話，該用于手持設(shè)備的FRID模塊包括天線11、收發(fā)轉(zhuǎn)換單元12、調(diào)制解調(diào)單元13、基帶處理單元14、電源單元15以及第一受控開關(guān)16 ;其中，天線11用于由其所在空間接收無線信號或?qū)鬏數(shù)狡渖系纳漕l信號發(fā)送到所在的空間中；收發(fā)轉(zhuǎn)換單元12用于在天線11接收或發(fā)送信號時切換收發(fā)射頻通道，將天線11接收到的信號傳輸?shù)秸{(diào)制解調(diào)單元13或由調(diào)制解調(diào)單元13將要發(fā)送的信號傳輸?shù)教炀€11 ;調(diào)制解調(diào)單元13用于對接收到的信號解調(diào)或?qū)⒁l(fā)送的信號調(diào)制到射頻頻段中適合天線11發(fā)射的頻率上；基帶處理單元14用于對接收或發(fā)射信號進行基帶處理，對于接收到的信號而言，將其由FSK或FMO編碼格式解碼，而對于發(fā)射信號而言，就是將其編碼為FSK或FMO編碼格式；上述天線11、收發(fā)轉(zhuǎn)換單元12、調(diào)制解調(diào)單元13和基帶處理單元14依次連接，且基帶處理單元14還通過其總線端口與手持設(shè)備連接，接收由移動終端傳輸來的信號(數(shù)據(jù))或?qū)⒔邮盏降臄?shù)據(jù)傳輸?shù)揭苿咏K端；在本實施例中，天線11是設(shè)置在一板狀或條狀的陶瓷基板上的金屬印制線或?qū)w，即陶瓷天線。采用陶瓷天線的好處是可以在其尺寸較小的情況下，使得該RFID讀寫器模塊的作用范圍較大，有利于模塊的小型化。電源單元15用于為基帶處理單元14、調(diào)制解調(diào)單元13和收發(fā)轉(zhuǎn)換單元12供電，電源單元15取得外部直流電壓并將其進行電壓轉(zhuǎn)換后分別供給基帶處理單元14、調(diào)制解調(diào)單元13和收發(fā)轉(zhuǎn)換單元12 ;在電源單元15的電壓輸入端上串接有第一受控開關(guān)16，第一受控開關(guān)16在來自手持設(shè)備的控制信號的控制下接通或斷開，使得外部電壓能夠連接或斷開到電源單元15的連接，進而使得電源單元15能夠或不能夠得到輸入電壓。在本實施例中，基帶處理單元14是微處理器，而調(diào)制解調(diào)單元13包括并行數(shù)據(jù)接·口，該并行數(shù)據(jù)接口包括多條用于傳輸并行數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)線；調(diào)制解調(diào)單元14通過其并行數(shù)據(jù)接口與該微處理器的I/O接口連接；其連接的I/O端口的數(shù)量與上述數(shù)據(jù)線的數(shù)量相等，且一一對應(yīng)連接；上述微處理器通過其串行總線與手持設(shè)備連接；由手持設(shè)備發(fā)送到RFID讀寫器模塊的數(shù)據(jù)或由該RFID讀寫器模塊發(fā)送到手持設(shè)備的數(shù)據(jù)都是通過這個串行總線傳輸?shù)?。如圖2所示，在本實施例中，收發(fā)轉(zhuǎn)換單元12包括收發(fā)隔離模塊21、濾波模塊22和射頻放大模塊23 ;其中，收發(fā)隔離模塊21的一端與天線11連接，其射頻輸出端直接連接到調(diào)制解調(diào)單元13 ;而調(diào)制解調(diào)單元13輸出的射頻信號通過射頻放大模塊23后被送入濾波模塊22，再由濾波模塊22輸出到收發(fā)隔離模塊21的射頻輸入端；也就是說，收發(fā)隔離模塊21用于將接收到的射頻信號通過其射頻信號輸出端傳輸?shù)秸{(diào)制解調(diào)單元13或?qū)⒂善渖漕l信號輸入端收到的射頻信號傳輸?shù)剿鎏炀€發(fā)射；發(fā)射的射頻信號由調(diào)制解調(diào)模塊13輸出后依次通射頻放大模塊23、濾波模塊22和收發(fā)隔離模塊21的射頻信號輸入端傳輸?shù)教炀€11。此外，在圖2中，還包括串接在電源單元15為射頻放大模塊23供電的通道上的第二受控開關(guān)24，第二受控開關(guān)24在基帶處理單元14輸出的控制信號控制下使該供電通道斷開或連通(也就是使得該射頻放大模塊23得電或斷電)。如圖3所示，圖3是在本實施例中調(diào)制解調(diào)單元13的電原理圖，上述調(diào)制解調(diào)單元13為專用集成電路，調(diào)制解調(diào)單元13包括用于輸出射頻信號的射頻輸出端；該射頻輸出端通過第一平衡轉(zhuǎn)不平衡變換器與射頻放大模塊23連接。調(diào)制解調(diào)單元13又分為發(fā)射電路和接收電路。射頻收發(fā)芯片(U200)AS3992內(nèi)置有壓控振蕩器和鎖相環(huán)電路，U200外接晶體振蕩器(X200)S5032-20MHz，構(gòu)成載波合成電路。載波合成后的信號經(jīng)U200芯片內(nèi)部緩沖放大，通過U200芯片的20、21、27、28腳輸出給平衡到第一不平衡轉(zhuǎn)換器(W201)HHM1523的平衡端，即W201的3、4引腳，W201的輸出即I引腳輸出連接功率放模塊(U5)SKY65111-348LF的第2引腳(請參見圖5)，U5的輸出引腳9、10、11、12，連接到低通濾波器(ffl)LFCN-1000+,ffl的輸出端接定向耦合器(W202)的輸入I腳(請參見圖7)，W202輸出端即2腳接天線11。接收時信號經(jīng)定向耦合器W202、第二平衡轉(zhuǎn)不平衡變換器(W200)HHM1523至U200內(nèi)的接收通道，接收通道為平衡混頻電路、濾波電路和數(shù)字整形電路，射頻模塊的工作頻段為910. IMHz,912. IMHz,914. IMHz0也就是說，如圖7所示，收發(fā)隔離模塊包括低通濾波器、定向耦合器和第二平衡轉(zhuǎn)不平衡變換器；發(fā)射射頻信號通過低通濾波器傳輸?shù)蕉ㄏ蝰詈掀鞯纳漕l輸入端，并由定向耦合器將該信號耦合到天線并由天線發(fā)送；而天線接收到的射頻信號通過定向耦合器的射頻輸出端傳輸?shù)降诙胶廪D(zhuǎn)不平衡變換器，將接受到的信號進行不平衡/平衡變換并傳輸?shù)秸{(diào)制解調(diào)單元13。如圖4所示，單片機MCU C8051F930-920，以及周邊電路共同組成基帶處理單元14，AS3992 (請參見圖3)的并行口輸出/輸入I/O (O 7)與單片機Pl. O Pl. 7 口對應(yīng)相連，搭建出射頻部分與基帶部分的通道。U200的7、9腳為射頻信號輸入引腳，經(jīng)過U200內(nèi)部解調(diào)，從U200的46、47腳輸出變形FSK或FMO編碼格式的標(biāo)簽數(shù)據(jù)，經(jīng)過U2解碼、譯碼后，通過串口送到手持設(shè)備。當(dāng)手持設(shè)備向單片機發(fā)送數(shù)據(jù)時，手持設(shè)備數(shù)據(jù)發(fā)送端口經(jīng)接插件CNl的6腳發(fā)送給接口電路U3 SN74LV1G08DBV的BB_TXD腳，經(jīng)過U3驅(qū)動放大后從 U3的4腳輸出到單片機U2的27腳。當(dāng)單片機向手持設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)時，從單片機U2的28腳經(jīng)接插件CNl的5腳，再到手持設(shè)備的數(shù)據(jù)接收端口。如圖6所示，電源單元15為單片機(U2)、射頻收發(fā)芯片U200供電。其中，單片機的工作電壓是3. 3V，由穩(wěn)壓芯片Ul XC6209FP302MR穩(wěn)壓后輸出，射頻收發(fā)芯片的工作電壓是5V，由升壓芯片U4 XC9119D10AMR及外圍電路升壓后提供。在本實施例中，天線11由高介電常數(shù)的陶瓷材料組成，天線模塊體積不超過45mmX45mmX6mm ;在本實施例中，RFID讀寫器模塊的工作頻段為910. IMHz,912. IMHz,914. 1MHz，通過手持設(shè)備的操作平臺，對超高頻RFID讀寫器模塊進行讀寫控制。由于本實施例中的超高頻RFID讀寫模塊采用射頻收發(fā)電路、基帶處理電路和天線模塊一體化設(shè)置在一塊印刷電路板PCB上，超高頻RFID讀寫模塊體積不超過55mmX 50mmX 8mm。在本實施例中，該RFID讀寫器模塊的工作過程為接通電源，打開超高頻RFID讀寫器模塊使能后，各部分電路開始工作，超高頻RFID讀寫器模塊根據(jù)手持設(shè)備操作平臺發(fā)送的指令進行相應(yīng)動作，手持設(shè)備通過U3的BB_TXD端口和U3的UART_RX與MCU通訊，在手持設(shè)備的功能菜單控制下，在讀寫滿足變形FSK或FMO編碼格式的電子標(biāo)簽時，MCU啟動RFID芯片U200的內(nèi)部的載波合成電路、射頻功率放大器，接收/發(fā)射電路，整個電路進入工作狀態(tài)，編解碼的數(shù)據(jù)在MCU和RFID芯片之間交互處理，同時MCU將數(shù)據(jù)通過U3上傳到手持機的處理器，利用手持機的顯示屏將電子標(biāo)簽的信息顯示出來。在本實施例中，還涉及一種手持設(shè)備，包括用于完成移動通訊的移動通訊模塊和與所述移動通訊模塊連接的RFID讀寫器模塊，所述RFID讀寫器模塊是上述用于手持設(shè)備的RFID讀寫器模塊。以上所述實施例僅表達了本實用新型的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對本實用新型專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本實用新型的保護范圍。因此，本實用新型專利的保護范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
權(quán)利要求1.一種用于手持設(shè)備的RFID讀寫器模塊，其特征在于，包括用于接收或發(fā)送無線信號的天線、用于切換收發(fā)射頻通道的收發(fā)轉(zhuǎn)換單元、用于對信號解調(diào)或調(diào)制的調(diào)制解調(diào)單元以及用于對所述接收或發(fā)射信號進行基帶處理的基帶處理單元；所述天線、收發(fā)轉(zhuǎn)換單元、調(diào)制解調(diào)單元和基帶處理單元依次連接，所述基帶處理單元還通過其總線端口與所述手持設(shè)備連接；所述天線包括設(shè)置在一板狀或條狀的陶瓷基板上的金屬印制線或?qū)w。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于手持設(shè)備的RFID讀寫器模塊，其特征在于，所述基帶處理單元是微處理器，所述調(diào)制解調(diào)單元包括并行數(shù)據(jù)接口 ；所述調(diào)制解調(diào)單元通過其并行數(shù)據(jù)接口與所述微處理器的I/O接口連接；所述微處理器通過其串行總線與所述手持設(shè)備連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于手持設(shè)備的RFID讀寫器模塊，其特征在于，還包括用于為所述基帶處理單元、調(diào)制解調(diào)單元和收發(fā)轉(zhuǎn)換單元供電的電源單元；所述電源單元取得外部直流電壓并將其進行電壓轉(zhuǎn)換后分別供給所述基帶處理單元、調(diào)制解調(diào)單元和收發(fā)轉(zhuǎn)換單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于手持設(shè)備的RFID讀寫器模塊，其特征在于，所述電源單元的電壓輸入端上串接有第一受控開關(guān)，所述第一受控開關(guān)在來自所述手持設(shè)備的控制下接通或斷開所述電源單元的輸入電壓。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于手持設(shè)備的RFID讀寫器模塊，其特征在于，所述收發(fā)轉(zhuǎn)換單元包括用于將接收到的射頻信號通過其射頻信號輸出端傳輸?shù)剿稣{(diào)制解調(diào)單元或?qū)⒂善渖漕l信號輸入端收到的射頻信號傳輸?shù)剿鎏炀€發(fā)射的收發(fā)隔離模塊；發(fā)射的射頻信號由所述調(diào)制解調(diào)模塊輸出后依次通射頻放大模塊、濾波模塊和所述收發(fā)隔離模塊的信號輸入端傳輸?shù)剿鎏炀€。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于手持設(shè)備的RFID讀寫器模塊，其特征在于，還包括串接在所述電源模塊為所述射頻放大模塊供電通道上的、在所述基帶處理單元輸出的控制信號控制下使所述供電通道斷開或連通的第二受控開關(guān)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于手持設(shè)備的RFID讀寫器模塊，其特征在于，所述調(diào)制解調(diào)單元為專用集成電路，所述調(diào)制解調(diào)單元的包括用于輸出射頻信號的射頻輸出端；所述射頻輸出端通過第一平衡轉(zhuǎn)不平衡變換器與所述射頻放大模塊連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于手持設(shè)備的RFID讀寫器模塊，其特征在于，所述收發(fā)隔離模塊包括低通濾波器、定向耦合器和第二平衡轉(zhuǎn)不平衡變換器；所述發(fā)射射頻信號通過所述低通濾波器傳輸?shù)剿龆ㄏ蝰詈掀鞯纳漕l輸入端，并由所述定向耦合器將該信號耦合到其射頻輸出端通過所述天線發(fā)送；所述天線接收到的射頻信號通過所述定向耦合器的射頻輸出端傳輸?shù)剿龅诙胶廪D(zhuǎn)不平衡變換器，將所述信號轉(zhuǎn)換為平衡信號并傳輸?shù)剿稣{(diào)制解調(diào)單元。
9.一種手持設(shè)備，包括用于完成移動通訊的移動通訊模塊和與所述移動通訊模塊連接的RFID讀寫器模塊，其特征在于，所述RFID讀寫器模塊是權(quán)利要求8中所述的用于手持設(shè)備的RFID讀寫器模塊。
專利摘要本實用新型涉及一種用于手持設(shè)備的RFID讀寫器模塊，包括用于接收或發(fā)送無線信號的天線、用于切換收發(fā)射頻通道的收發(fā)轉(zhuǎn)換單元、用于對信號解調(diào)或調(diào)制的調(diào)制解調(diào)單元以及用于對所述接收或發(fā)射信號進行基帶處理的基帶處理單元；所述天線、收發(fā)轉(zhuǎn)換單元、調(diào)制解調(diào)單元和基帶處理單元依次連接，所述基帶處理單元還通過其總線端口與所述手持設(shè)備連接；所述天線包括設(shè)置在一板狀或條狀的陶瓷基板上的金屬印制線或?qū)w。實施本實用新型的用于手持設(shè)備的RFID讀寫器模塊及其終端，具有以下有益效果可以直接集成在手持設(shè)備中，連接使用較為方便。
文檔編號G06K17/00GK202720662SQ20122037487
公開日2013年2月6日 申請日期2012年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月31日
發(fā)明者陳東, 李俊杰, 黎磊 申請人:深圳市遠望谷信息技術(shù)股份有限公司