CN103646263A - Rfid级联通道装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及射频识别技术领域，具体地说是一种RFID级联通道装置，其特征在于设有两个以上的通道单元，每个通道单元中设有至少一个主通道支架和至少一个从通道支架，主通道支架与从通道支架上分别设有射频天线组，主通道支架还设有射频读写单元、控制单元以及电源电路，控制单元与射频读写单元相连接，其中射频读写单元的输出端分别与主/从通道支架上的射频天线组相连接，控制单元中设有微控芯片、存储器、天线切换电路，通道切换电路，以及通信电路，其中微控芯片分别与存储器、天线切换控制电路、通道切换电路、通信电路相连接，本发明与现有技术相比，具有结构合理、成本低、读取准确等显著的优点。

Description

RFID级联通道装置

技术领域

 本发明涉及射频识别技术领域，具体地说是一种能够在降低系统组成复杂度的前提下，有效提高检测成功率、降低漏检率、操作方便的RFID级联通道装置。

背景技术

众所周知，RFID通道装置一般用于图书档案等的防盗领域，对于读取成功率有比较高的要求，一般RFID通道装置由两个相对设置的通道支架组成，每个通道支架上设有RFID读取设备。RFID读取设备包括射频读写器以及射频天线，其中射频读写器与射频天线相连接，射频读写器内设有射频读写电路，通过射频天线发射/接收电磁波完成对待检测区域内RFID标签的识别。

现有的RFID通道尤其是13.56M射频通道，常在每个通道中都配有射频读写器，并同时设有与射频读写器相连接的射频天线，这导致通道装置在工作时，为避免两个通道支架上的射频读写电路同时工作造成的互相干扰，要采取单片轮询工作方式，即每一时刻只有一个通道支架在工作，这种必然造成通道整体的检测效率的极大降低，很可能存在特殊时间段读取盲点，造成漏检现象，而如果所有通道都一起工作，因通道间距比较近，多个通道支架同时工作时相互之间会存在干扰，造成检测效果下降；除此之外，在每个通道支架上都配有一个射频读写器，使通道的整体成本较高，而当通道检测设备需要与上级工控机等设备进行通信，需要给每个通道支架都加设通信接口，以使多个通道支架上的射频读写器分别与上级管理设备相连接，这使得当级联的通道支架较多时，操作繁琐和施工复杂。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的缺点和不足，提出一种能够有效提高检测成功率、降低漏检率，并优化系统组成复杂度，降低操作施工劳动强度和生产成本的RFID级联通道装置。

    本发明可以通过以下措施达到：

    一种RFID级联通道装置，其特征在于设有两个以上的通道单元，每个通道单元中设有至少一个主通道支架和至少一个紧邻主通道支架且与主通道支架平行放置的从通道支架，所述主通道支架与从通道支架上分别设有射频天线组，主通道支架还设有射频读写单元、控制单元以及电源电路，控制单元与射频读写单元相连接，其中射频读写单元的输出端分别与主/从通道支架上的射频天线组相连接，控制单元中设有微控芯片、存储器、用于控制主/从通道支架上射频天线组中两个以上射频天线切换工作的天线切换电路，用于控制多个主/从通道支架工作状态的通道切换电路，以及用于与上位机实现通信的通信电路，其中微控芯片分别与存储器、天线切换控制电路、通道切换电路、通信电路相连接。

本发明中所述射频读写单元中设有射频信号发送电路以及射频信号接收电路，其中射频信号接收电路由包络检波电路、中频解调电路、比较判决电路组成；

射频信号发送电路包括用于产生高频信号的晶振、与晶振输出端相连接的调制电路、与调制电路输出端相连接的功率放大电路、与射频天线相连接的匹配电路；

其中功率放大电路与功率分配电路的输入端相连接，功率分配电路用于将输入的射频信号按功率分配比分为多路输出，本发明中优选对输入的射频信号按1:1分为两路输出的1*2功率分配电路，功率分配电路的两路输出分别与通道切换电路相连接，通道切换电路包括三路射频信号开关电路，通道切换电路的控制信号输入端与控制单元中微控芯片相连接，通道切换电路的三路射频信号输出端分别与三路天线切换控制电路相连接，每路天线切换控制电路均包括两组射频信号开关电路，每路天线切换电路的控制信号端均与控制单元中的微控芯片相连接，三路天线切换电路的输出端分别与三路匹配模块相连接，三路匹配模块的输出端分别与主通道支架的射频天线组、左侧从通道支架的射频天线组、右侧从通道支架的射频天线组相连接，其中每个匹配模块中设有射频天线组中射频天线数量相同的匹配电路。

   本发明中主/从通道支架上的射频天线组中设有两个以上的射频天线，本发明中优选为两个上下放置的等规格的射频天线，两个射频天线线圈形状及匝数相同且彼此部分重叠，两个射频天线线圈优选的绕制为矩形框，重叠部分约为天线线圈面积的1/5-1/2，优选为1/4或1/3，,以有效降低检测盲区，提高对RFID标签识别的准确性。

    本发明中还设有用于检测是否有人通过的红外探测电路，红外探测电路的一端与控制单元中的微控芯片相连接，另一端与红外传感器相连接，优选的将红外传感器中的发射器、接收器相对固定在相邻的一对主通道支架、从通道支架上，用于采集是否有人员通过信息，并将该信息送入微控芯片进行处理。

    本发明中还可以在主/从通道支架上分别设有用于指示该通道支架工作状态的指示灯，控制单元内设有与微控芯片相连接的指示灯控制电路，指示灯控制电路分别与主通道支架、从通道支架上的指示灯相连接。

    本发明中主通道支架的控制单元中设有的通信电路可以用于将当前主通道支架与外部上位机相连接，通过上位机下达设定信息，将当前主通道支架设置为主机，当某一主通道支架被设定为主机时，该主通道支架的控制单元可以读取与其相连接的其余主通道支架的读取信息。

    本发明中主通道支架的两侧可以分别设有一个从通道支架，或者仅在主通道支架的一侧设有一个从通道支架，形成一个通道单元，本发明中可以设有两个以上的如上所述的通道单元，两个以上的通道单元按从、主、从、主、从的形式延伸，最前端的主通道支架的控制单元分别经控制线与两侧的从通道支架相连接，且与下一个主通道支架的控制单元相连接。

本发明中每个通道单元中优选设有两个主通道支架和三个分别与两个主通道支架间隔排列的从通道支架，形成4通道单元，使用时电源电路将外部交流电转换为直流电并为整个装置供电，两个以上的通道单元中每个主通道支架控制单元的通信电路相连接，设定其中任意一个主通道支架的控制单元通过通道切换电路向其余主通道支架的控制单元发送同步控制信号，其余主通道支架的控制单元接收该同步控制信号后，开启射频读写单元，向外输出射频信号，此时两个以上的主通道支架在同步控制信号的控制下，向主通道支架以及位于每个主通道支架右侧（或左侧）的从通道支架上的射频天线输出射频信号，形成两个以上检测通道，然后两个以上的主通道支架在同步信号的控制下，向主通道支架以及位于每个主通道支架左侧（右侧）的从通道支架的射频天线输出射频信号，完成对另一侧通道中射频标签的检测，持续重复上述操作，即可完成对RFID标签的连续读取，在检测的过程中，红外探测电路持续检测每个通道中是否有人通过，并将检测信息存入当前通道单元中主通道支架内的存储器，当上级管理单元（上位机）需要查看读取/检测数据时，将两个以上的主通道支架的通信电路与上位机相连接，或通过将主通道支架的通信电路串联，使得通过任意一个主通道支架的通信电路即可读取存储器内的检测信息，两个以上的主通道支架可以通过由上位机设定不同的权值，使两个以上的主通道支架中的任意一个作为主机，实现对其余主通道支架工作状态的控制以及所检测信息的读取。

本发明使用时，先通过电源电路为整个装置供电，整个系统上电，硬件部分进行初始化；通过上位机或主通道支架的控制单元设定两个以上的主通道支架中任意一个作为主机，作为主机的主通道支架向其余主通道支架发送左侧通道切换命令（旨在打开位于每个主通道支架左侧的从通道支架），每个主通道支架通过通道切换电路打开其左侧的从通道支架，使每个主通道支架上射频读写单元发出的射频信号在功率分配电路的作用下，分为两路，且分别送往左侧的从通道支架上的射频天线组以及主通道支架上的射频天线组，每个主通道支架中的控制单元控制主通道支架与左侧从通道支架的两组射频天线组切换轮询，具体为先令从通道支架以及主通道支架上的上片射频天线工作，下片射频天线处于非工作状态，检测主/从通道支架之间的待检区域后，主通道支架中的天线切换电路在微控芯片的控制下，使主/从通道支架的两个下片射频天线工作，为了避免漏检，可以多次轮询；此后，作为主机的主通道支架再向其余主通道支架发送右侧通道切换命令（旨在打开位于每个主通道支架右侧的从通道支架），其工作原理同上，如此反复切换工作，同一时刻有一半通道在工作，下一时刻另一半通道在工作，提高了通道的整体工作效率和检测成功率；

如果检测到的标签需要报警，主通道支架控制其检测时所在的指示灯闪烁，以示报警；如果作为主机的主通道支架收到查询命令，可以通过控制单元查询其余主通道支架的标签检测信息和红外计数信息，然后经通信电路将整组通道检测的信息上报给上位机。

本发明与现有技术相比，优化了装置的结构，降低了生产成本，并通过多天线多通道切换、轮询，有效降低漏检率，具有结构合理、成本低、读取准确等显著的优点。

附图说明：

附图1是本发明的结构示意图。

附图2是本发明的电路结构框图。

附图3是本发明中射频天线组的一种结构示意图。

附图4是本发明中射频天线组的另一种结构示意图。

附图标记：通道单元1、主通道支架2、从通道支架3、上位机4、射频天线组5、微控芯片6、存储器7、天线切换电路8、通道切换电路9、通信电路10、匹配模块11、功率放大电路12、功率分配电路13、晶振14、调制电路15、射频天线16。

具体实施方式：

下面结合附图及实施例对本发明作进一步的说明。 

实施例1：

     本发明提出了一种RFID级联通道装置，设有两个以上的通道单元1，每个通道单元1中设有至少一个主通道支架2和至少一个紧邻主通道支架2且与主通道支架2平行放置的从通道支架3，其中通道单元1中包括以下三种结构：设有主通道支架2以及位于主通道支架2左侧的从通道支架3；或设有主通道支架2以及位于主通道支架2两侧的从通道支架3；或设有主通道支架2以及位于主通道支架2右侧的从通道支架3；

    如附图1所示，本发明可以采用两个以上相同形式的通道单元依次级联（即每个主通道支架2分别与相邻的从通道支架3相连接），组成RFID级联通道装置，或者采用不同形式的通道单元混合级联，组成RFID级联通道装置，为了提高对级联装置中多个通道的管理，还设有上位机4，上位机4分别与两个以上通道单元1相连接；

    如附图2所示，本发明所述主通道支架2与从通道支架3上分别设有射频天线组5，本实施例中每个射频天线组5设有两个射频天线，主通道支架2还设有射频读写单元、控制单元以及电源电路，控制单元中设有微控芯片6、存储器7、用于控制主/从通道支架上射频天线组中两个以上射频天线切换工作的天线切换电路8，用于控制多个主/从通道支架工作状态的通道切换电路9，以及用于与上位机4实现通信的通信电路10，其中微控芯片6分别与存储器7、天线切换控制电路8、通道切换电路9、通信电路10相连接。

本发明中所述射频读写单元中设有射频信号发送电路以及射频信号接收电路，其中射频信号接收电路由包络检波电路、中频解调电路、比较判决电路组成；射频信号发送电路包括用于产生高频信号的晶振14、与晶振14输出端相连接的调制电路15、与调制电路15输出端相连接的功率放大电路12、与射频天线相连接的匹配电路；

其中功率放大电路12与功率分配电路13的输入端相连接，功率分配电路13用于将输入的射频信号按功率分配比分为多路输出，本实施例中采用对输入的射频信号按1:1分为两路输出的1*2功率分配电路13，功率分配电路13的两路输出分别与通道切换电路9相连接，通道切换电路9包括三路射频信号开关电路，通道切换电路9的控制信号输入端与控制单元中微控芯片6相连接，通道切换电路9的三路射频信号输出端分别与三路天线切换控制电路8相连接，每路天线切换控制电路8均包括两组射频信号开关电路，每路天线切换电路8的控制信号端均与控制单元中的微控芯片6相连接，三路天线切换电路8的输出端分别与三路匹配模块11相连接，三路匹配模块11的输出端分别与主通道支架的射频天线组5、左侧从通道支架的射频天线组5、右侧从通道支架的射频天线组5相连接，其中每个匹配模块11中设有射频天线组5中射频天线数量相同的匹配电路。

   如附图3所示，本发明中主/从通道支架上的射频天线组5中设有两个上下放置的等规格的射频天线16，两个射频天线16线圈形状及匝数相同且彼此部分重叠，两个射频天线16线圈优选的绕制为矩形框，重叠部分17约为天线线圈面积的1/5-1/2，优选为1/4或1/3，,以有效降低检测盲区，提高对RFID标签识别的准确性。

    本发明中还设有用于检测是否有人通过的红外探测电路，红外探测电路的一端与控制单元中的微控芯片6相连接，另一端与红外传感器相连接，优选的将红外传感器中的发射器、接收器相对固定在相邻的一对主通道支架2、从通道支架3上，用于采集是否有人员通过信息，并将该信息送入微控芯片6进行处理。

    本发明中还可以在主/从通道支架上分别设有用于指示该通道支架工作状态的指示灯，控制单元内设有与微控芯片相连接的指示灯控制电路，指示灯控制电路分别与主通道支架、从通道支架上的指示灯相连接，当该通道支架上的射频天线组处于工作状态时，指示灯亮。

    本发明中主通道支架2的控制单元中设有的通信电路可以用于将当前主通道支架2与外部上位机4相连接，通过上位机4下达设定信息，将当前主通道支架4设置为主机，当某一主通道支架被设定为主机时，该主通道支架2的控制单元可以读取与其相连接的其余主通道支架2的读取信息。

实施例2：

一种RFID级联通道装置，设有两个以上的通道单元1，每个通道单元1中设有至少一个主通道支架2和至少一个紧邻主通道支架2且与主通道支架2平行放置的从通道支架3，其中所述主通道支架2与从通道支架3上分别设有射频天线组5，主通道支架2还设有射频读写单元、控制单元以及电源电路，控制单元与射频读写单元相连接，其中射频读写单元的输出端分别与主/从通道支架上的射频天线组相连接，控制单元中设有微控芯片6、存储器7、用于控制主/从通道支架上射频天线组中两个以上射频天线16切换工作的天线切换电路8，用于控制多个主/从通道支架工作状态的通道切换电路9，以及用于与上位机实现通信的通信电路10，其中微控芯片6分别与存储器7、天线切换控制电路8、通道切换电路9、通信电路10相连接；

如附图1所示，本发明可以采用两个以上相同形式的通道单元依次级联（即每个主通道支架2分别与相邻的从通道支架3相连接），组成RFID级联通道装置，或者采用不同形式的通道单元混合级联，组成RFID级联通道装置，为了提高对级联装置中多个通道的管理，还设有上位机4，上位机4分别与两个以上通道单元1相连接；

    如附图2所示，本发明所述主通道支架2与从通道支架3上分别设有射频天线组5，本实施例中每个射频天线组5设有两个射频天线，主通道支架2还设有射频读写单元、控制单元以及电源电路，控制单元中设有微控芯片6、存储器7、用于控制主/从通道支架上射频天线组中两个以上射频天线切换工作的天线切换电路8，用于控制多个主/从通道支架工作状态的通道切换电路9，以及用于与上位机4实现通信的通信电路10，其中微控芯片6分别与存储器7、天线切换控制电路8、通道切换电路9、通信电路10相连接。

本发明中所述射频读写单元中设有射频信号发送电路以及射频信号接收电路，其中射频信号接收电路由包络检波电路、中频解调电路、比较判决电路组成；射频信号发送电路包括用于产生高频信号的晶振14、与晶振14输出端相连接的调制电路15、与调制电路15输出端相连接的功率放大电路12、与射频天线相连接的匹配电路；

其中功率放大电路12与功率分配电路13的输入端相连接，功率分配电路13用于将输入的射频信号按功率分配比分为多路输出，本实施例中采用对输入的射频信号按1:1分为两路输出的1*2功率分配电路13，功率分配电路13的两路输出分别与通道切换电路9相连接，通道切换电路9包括三路射频信号开关电路，通道切换电路9的控制信号输入端与控制单元中微控芯片6相连接，微控芯片6控制通道切换电路9在某段时间仅有两路射频开关电路为通路，通道切换电路9的三路射频信号输出端分别与三路天线切换控制电路8相连接，每路天线切换控制电路8均包括两组射频信号开关电路，每路天线切换电路8的控制信号端均与控制单元中的微控芯片6相连接，三路天线切换电路8的输出端分别与三路匹配模块11相连接，三路匹配模块11的输出端分别与主通道支架的射频天线组5、左侧从通道支架的射频天线组5、右侧从通道支架的射频天线组5相连接，其中每个匹配模块11中设有射频天线组5中射频天线数量相同的匹配电路。

如附图4所示，射频天线组5中包括两个上下放置的射频天线16，每个射频天线16的线圈绕制为直角梯形状，两个射频天线16的斜边相对放置，且彼此部分重叠，使用时通过成对的切换主通道支架和从通道支架上的四片射频天线，有效避免漏读；

    本发明中还设有用于检测是否有人通过的红外探测电路，红外探测电路的一端与控制单元中的微控芯片6相连接，另一端与红外传感器相连接，优选的将红外传感器中的发射器、接收器相对固定在相邻的一对主通道支架2、从通道支架3上，用于采集是否有人员通过信息，并将该信息送入微控芯片6进行处理。

    本发明中还可以在主/从通道支架上分别设有用于指示该通道支架工作状态的指示灯，控制单元内设有与微控芯片相连接的指示灯控制电路，指示灯控制电路分别与主通道支架、从通道支架上的指示灯相连接，当该通道支架上的射频天线组处于工作状态时，指示灯亮。

 本发明中主通道支架2的控制单元中设有的通信电路可以用于将当前主通道支架2与外部上位机4相连接，通过上位机4下达设定信息，将当前主通道支架4设置为主机，当某一主通道支架被设定为主机时，该主通道支架2的控制单元可以读取与其相连接的其余主通道支架2的读取信息。

本发明与现有技术相比，优化了装置的结构，降低了生产成本，并通过多天线多通道切换、轮询，有效降低漏检率，具有结构合理、成本低、读取准确等显著的优点。

Claims (5)

1.一种RFID级联通道装置，其特征在于设有两个以上的通道单元，每个通道单元中设有至少一个主通道支架和至少一个紧邻主通道支架且与主通道支架平行放置的从通道支架，所述主通道支架与从通道支架上分别设有射频天线组，主通道支架还设有射频读写单元、控制单元以及电源电路，控制单元与射频读写单元相连接，其中射频读写单元的输出端分别与主/从通道支架上的射频天线组相连接，控制单元中设有微控芯片、存储器、用于控制主/从通道支架上射频天线组中两个以上射频天线切换工作的天线切换电路，用于控制多个主/从通道支架工作状态的通道切换电路，以及用于与上位机实现通信的通信电路，其中微控芯片分别与存储器、天线切换控制电路、通道切换电路、通信电路相连接。

2.根据权利要求1所述的一种RFID级联通道装置，其特征在于所述射频读写单元中设有射频信号发送电路以及射频信号接收电路，其中射频信号接收电路由包络检波电路、中频解调电路、比较判决电路组成；射频信号发送电路包括用于产生高频信号的晶振、与晶振输出端相连接的调制电路、与调制电路输出端相连接的功率放大电路、与射频天线相连接的匹配电路；其中功率放大电路与功率分配电路的输入端相连接，对输入的射频信号按1:1分为两路输出的1*2功率分配电路的输出分别与通道切换电路相连接，通道切换电路包括三路射频信号开关电路，通道切换电路的控制信号输入端与控制单元中微控芯片相连接，通道切换电路的三路射频信号输出端分别与三路天线切换控制电路相连接，每路天线切换控制电路均包括两组射频信号开关电路，每路天线切换电路的控制信号端均与控制单元中的微控芯片相连接，三路天线切换电路的输出端分别与三路匹配模块相连接，三路匹配模块的输出端分别与主通道支架的射频天线组、左侧从通道支架的射频天线组、右侧从通道支架的射频天线组相连接，其中每个匹配模块中设有射频天线组中射频天线数量相同的匹配电路。

3.根据权利要求1所述的一种RFID级联通道装置，其特征在于主/从通道支架上的射频天线组中设有两个以上的射频天线，本发明中优选为两个上下放置的等规格的射频天线，两个射频天线线圈形状及匝数相同且彼此部分重叠，两个射频天线线圈优选的绕制为矩形框，重叠部分约为天线线圈面积的1/5-1/2。

4.根据权利要求1所述的一种RFID级联通道装置，其特征在于设有红外探测电路，红外探测电路的一端与控制单元中的微控芯片相连接，另一端与红外传感器相连接。

5.根据权利要求1所述的一种RFID级联通道装置，其特征在于在主/从通道支架上分别设有用于指示该通道支架工作状态的指示灯，控制单元内设有与微控芯片相连接的指示灯控制电路，指示灯控制电路分别与主通道支架、从通道支架上的指示灯相连接。

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