一种自适应环境的低频RFID阅读器及其谐振参数调整方法技术

本发明专利技术公开了一种自适应环境的低频RFID阅读器及其谐振参数调整方法，涉及射频技术领域，本申请在传统的低频RFID阅读器的电路结构中加入了阻抗调整电阻和谐振调整电容，并采用锁相环驱动源和电子开关电路自动切换来匹配电容和电阻，设备每次上电初始，内部的MCU就会自动检测并调整谐振参数，使得天线工作在最优化状态下，减小了环境对低频RFID阅读器的影响，实现了环境自适应，同时电子开关电路的切换速度较快，也不会影响低频RFID阅读器的正常使用。

An adaptive environment low frequency RFID reader and its resonant parameter adjustment method

The invention discloses a low-frequency RFID reader with self-adaptive environment and a method for adjusting its resonance parameters, which relates to the field of radio frequency technology. In this application, an impedance adjusting resistor and a resonant adjusting capacitor are added to the circuit structure of a traditional low-frequency RFID reader, and a phase-locked loop driving source and an electronic switching circuit are automatically switched to match. Capacitors and resistors, the MCU will automatically detect and adjust the resonance parameters at the beginning of each power-on, so that the antenna works in the optimal state, reducing the impact of the environment on low-frequency RFID reader, and realizing the environment adaptation. At the same time, the switching speed of the electronic switching circuit is faster, and will not affect the low-frequency RFID reader. Normal use.

【技术实现步骤摘要】
一种自适应环境的低频RFID阅读器及其谐振参数调整方法
本专利技术涉及射频
，尤其是一种自适应环境的低频RFID阅读器及其谐振参数调整方法。
技术介绍
低频RFID(RadioFrequencyIdentification，射频识别)阅读器在日常生活中使用广泛，例如门禁、动植物的管理等等。请参考图1示出的电路图，低频RFID阅读器的基础结构是一个由电感L1、电容C1以及电阻R1组成的串联谐振电路，电感L1即为天线，这个天线L1既是发射天线也是接收天线，天线L1通过耦合磁场给在磁场内的低频标签供电，同时也通过分析耦合磁场的变化达到通讯的目的。一般情况下，电感L1与电容C1以及电阻R1的匹配在低频RFID阅读器出场时已经调整到最优化参数，在近距离低频RFID阅读器使用中，用户那里环境即使有轻微变化也影响较小，用户基本可以忽略这种影响；但在大型远距离低频RFID阅读器使用中，环境变化往往出乎意料，例如周围有金属栏杆、铁磁介质等等，而且大型远距离低频RFID阅读器中的天线面积比较大，由于天线本身是一款纯电感性的空心线圈，在天线范围内放入任何金属或者铁磁介质都会影响天线的电感量和交流阻抗，因此此类阅读器中的天线更容易受到外界其他介质的影响，从而破坏出场时调整好的谐振参数，影响阅读器的读取效果和正常使用。
技术实现思路
本专利技术人针对上述问题及技术需求，提出了一种自适应环境的低频RFID阅读器及其谐振参数调整方法，本申请公开的低频RFID阅读器采用锁相环驱动源和电子开关电路自动切换来匹配电容和电阻，使得设备每次上电初始自动调整谐振参数，让天线工作在最优化的环境下。本专利技术的技术方案如下：一种自适应环境的低频RFID阅读器，该低频RFID阅读器包括：驱动源、固定电阻、固定天线、固定电容、第一阻抗调整电阻、第二阻抗调整电阻、n个谐振调整电容、微控制单元MCU以及n+2个电子开关电路，驱动源具有锁相环特性，每个电子开关电路分别包括正输入端、负输入端以及两个输出端，且电子开关电路在两个输出端之间连接有常开型开关，n为正整数；驱动源的正极依次串联固定电阻、固定天线以及固定电容后连接至负极，固定天线与固定电容的公共端连接至MCU，每个调整组件分别与一个电子开关电路对应，每个调整组件分别与各自对应的电子开关电路中的常开型开关串联组成串联电路，调整组件的一端作为串联电路的第一端、另一端连接对应的电子开关电路的一个输出端，电子开关电路的另一个输出端作为串联电路的第二端，调整组件包括第一阻抗调整电阻、第二阻抗调整电阻以及n个谐振调整电容；第一阻抗调整电阻与对应的电子开关电路组成的串联电路与固定电阻并联，第二阻抗调整电阻与对应的电子开关电路组成的串联电路与固定电阻并联，每个谐振调整电容与各自对应的电子开关电路组成的串联电路分别与固定电容并联，第一阻抗调整电阻以及n个谐振调整电容对应的n+1个电子开关电路的负输入端分别相连，第二阻抗调整电阻对应的电子开关电路的负输入端悬空，n+2个电子开关电路的正输入端分别连接MCU。一种低频RFID阅读器自适应环境的谐振参数调整方法，该方法应用于上述自适应环境的低频RFID阅读器中，该方法包括：按照存储的谐振参数控制n+2个电子开关电路的状态；启动驱动源，当频率锁定后确定低频RFID阅读器在当前环境下按照谐振参数进行工作的实时工作特性，并检测实时工作特性是否符合预设要求，实时工作特性至少包括低频RFID阅读器的实时频率和实时电路品质因子；若实时工作特性不符合预设要求，则通过调整各个电子开关电路的状态调整低频RFID阅读器的谐振参数，直至低频RFID阅读器的实时工作特性与预设要求之间的误差最小时启动峰值频点自动开始工作。其进一步的技术方案为，确定低频RFID阅读器在当前环境下按照谐振参数进行工作的实时工作特性，并检测实时工作特性是否符合预设要求，包括：获取固定天线与固定电容的公共端处的频率值，确定频率值为低频RFID阅读器的实时频率；检测实时频率与设定频率之间的误差是否在误差范围内，若误差超出误差范围，则确定实时频率不符合预设要求；若实时频率与设定频率之间的误差在误差范围内，则获取固定天线与固定电容的公共端处的电压值，根据电压值计算低频RFID阅读器的实时电路品质因子；检测实时电路品质因子是否在预设品质因子范围内，若实时电路品质因子超出预设品质因子范围，则确定实时电路品质因子不符合预设要求。其进一步的技术方案为，若实时频率不符合预设要求，则通过调整各个电子开关电路的状态调整低频RFID阅读器的谐振参数，包括：若实时频率与设定频率之间的误差超出误差范围，且实时频率低于设定频率，则断开若干个谐振调整电容对应的电子开关电路直至低频RFID阅读器的实时频率与设定频率之间的误差最小；若实时频率与设定频率之间的误差超出误差范围，且实时频率高于设定频率，则闭合若干个谐振调整电容对应的电子开关电路直至低频RFID阅读器的实时频率与设定频率之间的误差最小。其进一步的技术方案为，采用两分法分级数断开或闭合若干个谐振调整电容对应的电子开关电路。其进一步的技术方案为，若实时电路品质因子不符合预设要求，则通过调整各个电子开关电路的状态调整低频RFID阅读器的谐振参数，包括：若实时电路品质因子超出预设品质因子范围，且实时电路品质因子大于预设品质因子范围的最大值，则断开第一阻抗调整电阻和/或第二阻抗调整电阻对应的电子开关电路直至低频RFID阅读器的实时电路品质因子与预设品质因子范围之间的误差最小；若实时电路品质因子超出预设品质因子范围，且实时电路品质因子小于预设品质因子范围的最小值，则闭合第一阻抗调整电阻和/或第二阻抗调整电阻对应的电子开关电路直至低频RFID阅读器的实时电路品质因子与预设品质因子范围之间的误差最小。其进一步的技术方案为，该方法还包括：将存储的谐振参数更新为调整后的谐振参数。本专利技术的有益技术效果是：本申请公开了一种自适应环境的低频RFID阅读器及其谐振参数调整方法，该低频RFID阅读器对传统的低频RFID阅读器的电路结构进行了调整，采用锁相环驱动源和电子开关电路自动切换来匹配电容和电阻，设备每次上电初始就会自动调整谐振参数，使得天线工作在最优化状态下，减小了环境对低频RFID阅读器的影响，实现了自适应环境的参数调整。同时采用了最新的电子开关技术，切换速度达到毫秒级，不会影响阅读器的工作，避免了电路调整带来的影响。附图说明图1是现有的低频RFID阅读器的电路结构图。图2是本申请公开的低频RFID阅读器的电路结构图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做进一步说明。本申请公开了一种自适应环境的低频RFID(RadioFrequencyIdentification，射频识别)阅读器，该低频RFID阅读器通过对传统的低频RFID阅读器的电路结构进行调整从而实现自适应环境的谐振参数调整功能。请参考图2示出的本申请中的低频RFID阅读器的电路图，该低频RFID阅读器包括：驱动源V1、固定电阻R1、固定天线L1、固定电容C1、第一阻抗调整电阻RJ1、第二阻抗调整电阻RJ2、n个谐振调整电容CJ1-CJn、微控制单元MCU以及n+2个电子开关电路ER1、ER2、EC1-ECn，n为正整数，通常情况下设n＝8，则低频本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自适应环境的低频RFID阅读器，其特征在于，所述低频RFID阅读器包括：驱动源、固定电阻、固定天线、固定电容、第一阻抗调整电阻、第二阻抗调整电阻、n个谐振调整电容、微控制单元MCU以及n+2个电子开关电路，所述驱动源具有锁相环特性，每个所述电子开关电路分别包括正输入端、负输入端以及两个输出端，且所述电子开关电路在所述两个输出端之间连接有常开型开关，n为正整数；所述驱动源的正极依次串联所述固定电阻、固定天线以及固定电容后连接至负极，所述固定天线与所述固定电容的公共端连接至所述MCU，每个调整组件分别与一个电子开关电路对应，每个调整组件分别与各自对应的电子开关电路中的常开型开关串联组成串联电路，所述调整组件的一端作为所述串联电路的第一端、另一端连接对应的电子开关电路的一个输出端，所述电子开关电路的另一个输出端作为所述串联电路的第二端，所述调整组件包括所述第一阻抗调整电阻、所述第二阻抗调整电阻以及所述n个谐振调整电容；所述第一阻抗调整电阻与对应的电子开关电路组成的串联电路与所述固定电阻并联，所述第二阻抗调整电阻与对应的电子开关电路组成的串联电路与所述固定电阻并联，每个所述谐振调整电容与各自对应的电子开关电路组成的串联电路分别与所述固定电容并联，所述第一阻抗调整电阻以及所述n个谐振调整电容对应的n+1个电子开关电路的负输入端分别相连，所述第二阻抗调整电阻对应的电子开关电路的负输入端悬空，所述n+2个电子开关电路的正输入端分别连接所述MCU。...

【技术特征摘要】
1.一种自适应环境的低频RFID阅读器，其特征在于，所述低频RFID阅读器包括：驱动源、固定电阻、固定天线、固定电容、第一阻抗调整电阻、第二阻抗调整电阻、n个谐振调整电容、微控制单元MCU以及n+2个电子开关电路，所述驱动源具有锁相环特性，每个所述电子开关电路分别包括正输入端、负输入端以及两个输出端，且所述电子开关电路在所述两个输出端之间连接有常开型开关，n为正整数；所述驱动源的正极依次串联所述固定电阻、固定天线以及固定电容后连接至负极，所述固定天线与所述固定电容的公共端连接至所述MCU，每个调整组件分别与一个电子开关电路对应，每个调整组件分别与各自对应的电子开关电路中的常开型开关串联组成串联电路，所述调整组件的一端作为所述串联电路的第一端、另一端连接对应的电子开关电路的一个输出端，所述电子开关电路的另一个输出端作为所述串联电路的第二端，所述调整组件包括所述第一阻抗调整电阻、所述第二阻抗调整电阻以及所述n个谐振调整电容；所述第一阻抗调整电阻与对应的电子开关电路组成的串联电路与所述固定电阻并联，所述第二阻抗调整电阻与对应的电子开关电路组成的串联电路与所述固定电阻并联，每个所述谐振调整电容与各自对应的电子开关电路组成的串联电路分别与所述固定电容并联，所述第一阻抗调整电阻以及所述n个谐振调整电容对应的n+1个电子开关电路的负输入端分别相连，所述第二阻抗调整电阻对应的电子开关电路的负输入端悬空，所述n+2个电子开关电路的正输入端分别连接所述MCU。2.一种低频RFID阅读器自适应环境的谐振参数调整方法，所述方法应用于如权利要求1所述的低频RFID阅读器中，其特征在于，所述方法包括：按照存储的谐振参数控制所述n+2个电子开关电路的状态；启动所述驱动源，当频率锁定后确定所述低频RFID阅读器在当前环境下按照所述谐振参数进行工作的实时工作特性，并检测所述实时工作特性是否符合预设要求，所述实时工作特性至少包括所述低频RFID阅读器的实时频率和实时电路品质因子；若所述实时工作特性不符合所述预设要求，则通过调整各个电子开关电路的状态调整所述低频RFID阅读器的谐振参数，直至所述低频RFID阅读器的实时工作特性与所述预设要求之间的误差最小时启动峰值频点自动开始工作。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述确定所述低频RFID阅读器在当前环境下按照所述谐振参数进行工作的实时工作...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗远明，
申请(专利权)人：无锡市富华科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32