用于液体的低频磁传输通信的读写器和标签制造技术

本发明专利技术提出一种用于液体的低频磁传输通信的读写器，包括：第一主控模块，用于控制对标签的信息的读取或写入；第一编码模块，用于对请求信息进行编码；混频模块，用于生成调制请求信号；至少一个读写器天线，用于采用电感耦合模式将调制请求信号发送至标签以及采用电感耦合模式接收标签调制信号；第一功放模块用于驱动读写器天线；第一天线匹配模块，用于在第一主控模块的控制下对至少一个读写器天线进行阻抗匹配。本发明专利技术还提出了一种用于液体的低频磁传输通信的标签。本发明专利技术采用电感耦合模式传输信号，信号传输方式主要是磁传输方式。利用磁信号传输不受液体阻隔的特性，实现读写器和标签之间的数据通信。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无线信息采集
，特别涉及一种用于液体的低频磁传输通信的读写器和标签。
技术介绍
现代信息化管理要求对信息进行自动采集和处理。目前信息的自动(无线)采集技术主要是利用RFID技术进行信息的传送。RFID射频识别是一种非接触式的自动识别技术，通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。RFID系统通常由以下三部分组成:标签(Tag):由耦合元件及芯片组成，每个标签具有唯一的电子编码，附着在物体上标识目标对象；读写器(Reader):读取(或写入)标签信息的设备，可设计为手持式或固定式；天线(Antenna):在标签和读写器间传递射频信号。RFID的工作原理是读写器通过天线发送出一定频率的射频信号，当标签进入磁场(射频场)时产生感应电流从而获得能量，发送出自身编码等信息被读写器读取并解码后送至应用系统进行有关处理。RFID技术根据其电子标签的工作原理可以分为:无源RFID系统和有源RFID系统。无源RFID系统的标签没有内部供电电源，标签内部集成电路通过接收到读写器发送的电磁波进行驱动。当标签接收到足够强度的信号时，可以读取自身的ID或存储于内部存储器的数据向读写器发送。无源RFID系统成本较低。有源RFID系统与无源RFID系统相比，其标签内部具有供电电源，能够主动发送某一频率的信号。有源RFID系统传输距离远。由于液体对无线电波的吸收作用，传统的RFID系统特别是高频RFID系统，很难透过液体进行数据读取。甚至在含水量较高的环境，包含人体，都会对RFID的读取产生很大影响。和固体物品相比，RFID在液体环境下读取准确率至少降低20%以上。当读取装有液体物品的货盘上货箱信息时，只能读取货盘周围的货箱，由于无线电波的反射或被吸收，中间的货箱无法正确读取。传统的RFID主要采用以下方式进行液体环境下的读取:(I)电子标签贴附于液体包装物的表面，将具有复磁导率的材料的RFID绝缘体，或单独使用或与介电绝缘体材料组合使用，插入到RFID电子标签电路和液体包装物的表面之间，通过使得电子标签与液体包装物表面之间具有不同的介电系数，从而降低液体对无线电波影响。(2)通过改进电子标签的天线设计，减少存在比如金属、液体和人体这样的材料时由于启动RFID标签与RFID标签读写器之间的通信而造成的失谐影响。(3)通过采用低频无源标签，利用低频无线电波的波长较长，受液体影响小特性，使得读写器可以进行标签的识别和读取。但是上述三种方式分别存在以下问题:第一种方式和第二种方式有很大的局限性。具体而言，电子标签只能置于液体包装物的表面，无法置于液体内部。并且只能在某个角度和方向进行读取，无法做到全方位的读取。如果电子标签改变位置，则读取准确率会大大降低。电子标签需要保持清洁，无法应用于恶劣的环境。如果电子标签表面粘附了水或者油污等，读取准确率也会受到影响。第三种方式的读取距离有限，通常情况下为10-60厘米，无法应用于液体环境下需要较长作用距离的数据读取。
技术实现思路
本专利技术的目的旨在至少解决上述技术缺陷之一。为此，本专利技术的第一个目的在于提供一种用于液体的低频磁传输通信的读写器。本专利技术的第二个目的在于提供一种用于液体的低频磁传输通信的标签。为达到上述目的，本专利技术第一方面的实施例提出一种用于液体的低频磁传输通信的读写器，包括第一主控模块，用于控制对所述标签的信息的读取或写入；第一编码模块，与所述第一主控模块相连，用于根据所述第一主控模块的指令对请求信息进行编码；混频模块，与所述第一编码模块相连，用于将所述编码后的请求信息与第一载波信号进行混频，生成调制请求信号；至少一个读写器天线，用于采用电感耦合模式将所述调制请求信号发送至所述标签，以及采用电感耦合模式接收来自所述标签的标签调制信号；第一功放模块，与每个读写器天线相连，用于驱动所述读写器天线；第一天线匹配模块，分别与所述至少一个读写器天线和所述第一主控模块相连，用于在所述第一主控模块的控制下对所述至少一个读写器天线进行阻抗匹配。根据本专利技术实施例的用于液体的低频磁传输通信的读写器，采用电感耦合模式传输信号。其中，电感稱合模式是指工作在近场且产生的磁场能量远大于电场能量的电磁波信号传输模式。由于数据传输的信号频率为低于300khz，波长大于1km，而数据通信的距离为10厘米-30米，远远小于其波长，所以属于近场通信，信号传输方式主要是磁传输方式。利用磁信号传输不受液体阻隔的特性，实现读写器和标签之间的数据通信。本专利技术第二方面的实施例提供一种用于液体的低频磁传输通信的标签，包括:供电电源，用于向所述标签供电；至少一个标签天线，用于采用电感耦合模式接收来自所述读写器天线的调制请求信号，以及电感耦合模式将对应于所述调制请求信号的标签调制信号发送给所述读写器天线；第二天线匹配模块，与所述至少一个标签天线相连，用于对所述至少一个标签天线进行阻抗匹配；解调模块，用于将所述标签天线接收的所述调制请求信号还原为数字请求信号；应用码匹配模块，与所述解调模块相连，用于对所述数字信号进行应用码匹配，生成匹配的码流；第二主控模块，与所述应用码匹配模块相连，用于通过所述匹配的码流按照预设的采样频率采样串行的数字信号，并对所述串行的数字信号进行数据处理以得到对应于所述数字请求信号的应答信息；第二编码模块，与所述第二主控模块相连，用于对所述应答信息进行编码；调制模块，与所述第二编码模块相连，用于将所述编码后的应答信息与第二载波信号进行混频，生成标签调制信号；第二功放模块，分别与所述至少一个标签天线和所述调制模块相连，用于驱动所述标签天线。根据本专利技术实施例的用于液体的低频磁传输通信的标签，采用电感耦合模式传输信号。其中，电感稱合模式是指工作在近场且产生的磁场能量远大于电场能量的电磁波信号传输模式。由于数据传输的信号频率为低于300khz，波长大于1km，而数据通信的距离为10厘米-30米，远远小于其波长，所以属于近场通信，信号传输方式主要是磁传输方式。利用磁信号传输不受液体阻隔的特性，实现读写器和标签之间的数据通信。本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中:图1为根据本专利技术实施例的用于液体的低频磁传输通信的读写器的示意图2为根据本专利技术实施例的用于液体的低频磁传输通信的标签的示意图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能解释为对本专利技术的限制。下面参考图1描述根据本专利技术实施例的用于液体的低频磁传输通信的读写器100。读写器100包括通讯控制模块1、第一主控模块2、第一编码模块3、混频模块4、至少一个读写器天线5、第一功放模块6、第一天线匹配模块7、第一载波检测模块8和抗冲突解码模块9。下面分别对读写器100的各个模块的功能进行描述。通信控制模块I和第一主控模块本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于液体的低频磁传输通信的读写器，其特征在于，包括：第一主控模块，用于控制对所述标签的信息的读取或写入；第一编码模块，与所述第一主控模块相连，用于根据所述第一主控模块的指令对请求信息进行编码；混频模块，与所述第一编码模块相连，用于将所述编码后的请求信息与第一载波信号进行混频，生成调制请求信号，其中，所述调制请求信号低于350KHz；至少一个读写器天线，用于采用电感耦合模式将所述调制请求信号发送至所述标签，以及采用电感耦合模式接收来自所述标签的标签调制信号，其中，所述标签调制信号低于350KHz；第一功放模块，与每个读写器天线相连，用于驱动所述读写器天线；第一天线匹配模块，分别与所述至少一个读写器天线和所述第一主控模块相连，用于在所述第一主控模块的控制下对所述至少一个读写器天线进行阻抗匹配。

【技术特征摘要】
1.一种用于液体的低频磁传输通信的读写器，其特征在于，包括: 第一主控模块，用于控制对所述标签的信息的读取或写入； 第一编码模块，与所述第一主控模块相连，用于根据所述第一主控模块的指令对请求信息进行编码； 混频模块，与所述第一编码模块相连，用于将所述编码后的请求信息与第一载波信号进行混频，生成调制请求信号，其中，所述调制请求信号低于350KHZ ； 至少一个读写器天线，用于采用电感耦合模式将所述调制请求信号发送至所述标签，以及采用电感耦合模式接收来自所述标签的标签调制信号，其中，所述标签调制信号低于350KHz ； 第一功放模块，与每个读写器天线相连，用于驱动所述读写器天线； 第一天线匹配模块，分别与所述至少一个读写器天线和所述第一主控模块相连，用于在所述第一主控模块的控制下对所述至少一个读写器天线进行阻抗匹配。2.如权利要求1所述的用于液体的低频磁传输通信的读写器，其特征在于，还包括: 通讯控制模块，所述通讯控制模块和所述第一主控模块相连，所述通讯控制模块包括通讯控制器和通讯接口，用于向所述第一主控模块传输命令，接收所述第一主控模块传输的数据信息。3.如权利要求1所述的用于液体的低频磁传输通信的读写器，其特征在于，所述第一天线匹配模块包括: 匹配单元，所述匹配单元和所述读写器天线相连，用于对至少一个的所述读写器天线进行阻抗匹配以选择目标匹配天线； 匹配控制单元，所述匹配控制单元分别与所述匹配单元和所述第一主控模块相连，用于通过控制开关控制所述读写器天线的阻抗匹配。4.如权利要求1所述的用于液体的低频磁传输通信的读写器，其特征在于，还包括: 第一载波检测模块，与所述读写器天线相连，用于对所述读写器天线接收到的电磁波信号进行过滤； 抗冲突解码模块，分 别与所述第一主控模块和所述第一载波检测模块相连，用于在所述第一载波检测模块的激活下对来自所述标签的标签调制信号进行解调和译码以得到标签数据。5.如权利要求1所述的用于液体的低频磁传输通信的读写器，其特征在于，所述第一编码模块将所述请求信息按照预设通信编码格式进行编码，包括向所述请求信息添加帧头、长度以及校验码。6.一种用于液体的低频磁传输通信的标签，其特征在于，包括: 供电电源，用于向所述标签供电； 至少一个标签天线，用于采用电感耦合模式接收来自所述读写器天线的调制请求信号，以及电感耦合模式将对应于所述调制请求信号的标签调制信号发送给所述读写器天线，其中，所述调制请求信号低于350KHZ ； 第二天线匹配模块，与所述至少一个标签天线相连，用于对所述至少一个标签天线进行阻抗匹配； 解调模块，用于将所述标签天线接收的所述调制请求信号还原为数字请求信号；应用码匹配模块，与所述解调模块相连，用于对所述数字信号进行应用码匹配，生成匹配的码流； 第二主控模块，与所述应用码匹配模块相连，用于通过所述匹配的码流按照预设的采样频率采样串行的数字信号，并对所述串行的数字信号进行数据处理以得到对应于所述数字请求信号的应答信息； 第二编码模块，与所述第二主控模块相连，用于对所述应答信息进行编码； 调制模块，与所述第二编码模块相连，用于将所...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵颖淑，杨晓峰，傅培成，
申请(专利权)人：哈尔滨沅辰科技有限公司，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23