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1、(10)申请公布号 CN 102609738 A (43)申请公布日 2012.07.25 C N 1 0 2 6 0 9 7 3 8 A *CN102609738A* (21)申请号 201110026514.0 (22)申请日 2011.01.25 G06K 17/00(2006.01) H01Q 1/22(2006.01) (71)申请人上海互惠信息技术有限公司 地址 201203 上海市浦东新区郭守敬路498 号浦东软件园B-302座 (72)发明人欧书云 (74)专利代理机构上海浦一知识产权代理有限 公司 31211 代理人孙大为 (54) 发明名称 RFID多天线读写器 (57) 。
2、摘要 本发明公开了一种RFID多天线读写器；包 括：中央控制器模块、射频读写模块、天线/天线 阵列控制模块、显示模块、通讯接口模块；本发明 可以解决现有读写器只能使用单天线且被读写器 绑定不能被分离出来的问题，而且工作温度范围 大，抗干扰能力强，数据传输速度快，在复杂的环 境中可以可靠地工作。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 2 页 1/1页 2 1.一种RFID多天线读写器；其特征在于，包括：中央控制器模块、射频读写模块、天线 /天线阵列控制模块、显示模块、通讯。
3、接口模块； 中央控制器模块：控制射频读写模块进行读写，使其采用轮询或固定的算法来支持多 个天线或者天线阵列；控制电子开关使不同的天线工作；控制显示模块显示读到的电子标 签的块号和块数据； 射频读写模块：其调制中央控制器发往电子标签的命令转变为模拟信号，经由电子开 关和发射天线发送出去；发送出去的包含有传向标签的命令信息的高频信号，经过空间传 送到高频电子标签上，电子标签内部的射频电路作出反应，形成返回天线的反射回波信号； 射频读写模块将接收到该回波信号，对其进行加工处理，并解调出电子标签回送的数据； 天线或天线阵列控制模块：其为控制多个天线或天线阵列的电子开关，电子开关在电 路中接通射频信号或。
4、断开射频信号。 2.如权利要求1所述的RFID多天线读写器；其特征在于，所述天线或天线阵列控制模 块控制单天线，所述天线为13.56MHz高频天线，其形状为环型天线或棒状天线，其尺寸为1 毫米到1米。 3.如权利要求1所述的RFID多天线读写器；其特征在于，所述天线或天线阵列控制模 块控制线阵列天线：所述线阵列天线是指各单元的天线依次排列在一线上的线阵；线阵的 各单元可以为等距或不等距排列，各单元天线可以排列在一直线上或排列在圆周上或排列 成曲线；控制模块可以控制阵列中的任意一个天线单独工作，或控制多个天线同时工作，或 按照既定的数学方式让多个天线协同工作。 4.如权利要求1所述的RFID多天。
5、线读写器；其特征在于，所述天线或天线阵列控制模 块控制面阵列；所述面阵列为多个不同类型的线阵列天线或单天线在平面上或曲面上按一 定方式排列或交叉就构成平面阵；控制模块单独控制一个线阵或多个线阵，或按照既定策 略控制任意一个或多个单个天线。 5.如权利要求1所述的RFID多天线读写器；其特征在于，所述天线或天线阵列控制模 块控制空间三维天线阵列，所述空间三维天线阵列为多个不同面阵列天线或多个不同线阵 列天线或多个单天线在空间上按照一定方式排列或交叉就构成空间三维天线阵列；控制模 块单独控制一个面阵或线阵或多个面阵或线阵，或按照既定策略控制任意一个或多个单个 天线。 6.如权利要求1所述的RFID。
6、多天线读写器；其特征在于，所述读写器还包括显示模 块，其显示当前读写的电子标签的数据。 7.如权利要求1所述的RFID多天线读写器；其特征在于，所述读写器还包括通讯接口 模块。 8.如权利要求7所述的RFID多天线读写器；其特征在于，所述通讯接口模块包括： RS232全双工串口通讯接口和RS485半双工串口通讯接口；所述读写器通过RS232接口与 PC机通信，利用PC机向标签写数据或读数据；通过RS485半双工接口，多个RFID多天线读 写器可以作为从机串联起来与同一主机进行主从半双工通信。 权 利 要 求 书CN 102609738 A 1/4页 3 RFID 多天线读写器 技术领域 000。
7、1 本发明是一种高频RFID电子标签读写设备，具体实现技术上主要是利用RFID自 动识别技术、嵌入式技术、无线通信技术等。 背景技术 0002 RFID(Radio Frequency Identification，射频识别)技术是一种利用射频无线通 信实现的非接触式自动识别技术，其基本原理是利用射频信号或空间耦合(电感或电磁耦 合)的传输特性，自动识别目标对象并获取相关数据，无需人工干预。按照工作频率的不 同，RFID可分为低频(LF)、高频(HF)、超高频(UHF)和微波频段(MW)。根据工作频率的不 同，识别距离也不尽相同。 0003 RFID系统至少包含阅读器和电子标签两部分。阅读器是。
8、读取标签信息的设备，有 时还可向标签写入数据信息。传统的RFID多天线读写器设备中的阅读器还包括了天线，是 在标签和阅读器间传递射频信号的。电子标签是射频识别系统的数据载体，电子标签由标 签天线和标签专用芯片组成，每个标签都具有唯一的电子编码。 0004 传统的RFID多天线读写器设备主要由主控制器、射频控制模块、天线以及RS232 接口组成。读写器控制模块通过天线发射电磁波，电磁波辐射区域的大小取决于工作频率 和天线特性。RFID标签一般通过无源被动反射方式与天线进行通信。读写器收到标签的数 据后，主控制器解码并进行错误校验来决定数据的有效性，然后通过RS232接口将标签数 据传到计算机网络。
9、中。 0005 传统读写器设备中只有单天线且被读写器绑定不能被分离出来，而且工作温度范 围小，抗干扰能力弱，数据传输速度慢，在复杂的环境中难以可靠地工作。传统的读写器只 有USB接口或RS232接口用来与PC机通讯，通过PC机的串口调试助手可对电子标签进行 读写，只能在PC机上能看到电子标签的数据。 发明内容 0006 本发明要解决的技术问题是，提供一种RFID多天线读写器，其可以解决现有读写 器只能使用单天线且被读写器绑定不能被分离出来的问题。 0007 为解决以上技术问题，本发明提供了一种RFID多天线读写器；包括：中央控制 器模块、射频读写模块、天线/天线阵列控制模块、显示模块、通讯接口。
10、模块；中央控制器 模块：控制射频读写模块进行读写，使其采用轮询或固定的算法来支持多个天线或者天线 阵列；控制电子开关使不同的天线工作；控制显示模块显示读到的电子标签的块号和块数 据；射频读写模块：其调制中央控制器发往电子标签的命令转变为模拟信号，经由电子开 关和发射天线发送出去；发送出去的包含有传向标签的命令信息的高频信号，经过空间传 送到高频电子标签上，电子标签内部的射频电路作出反应，形成返回天线的反射回波信号； 射频读写模块将接收到该回波信号，对其进行加工处理，并解调出电子标签回送的数据；天 线或天线阵列控制模块：其为控制多个天线或天线阵列的电子开关，电子开关在电路中接 说 明 书CN 1。
11、02609738 A 2/4页 4 通射频信号或断开射频信号。 0008 本发明的有益效果在于：可以解决现有读写器只能使用单天线且被读写器绑定不 能被分离出来的问题，而且工作温度范围大，抗干扰能力强，数据传输速度快，在复杂的环 境中可以可靠地工作。 附图说明 0009 图1为本发明实施例所述RFID智能读写器与标签通信示意图； 0010 图2为本发明实施例所述RFID智能读写器对天线或天线阵列的控制接口图； 0011 图3为本发明实施例所述RFID智能读写器的硬件系统框图； 0012 图4为本发明实施例所述射频读写模块的结构示意图； 0013 图5为本发明实施例所述RFID智能读写器串联通讯示。
12、意图。 具体实施方式 0014 为了适应不同的天线或多天线以及在复杂环境中可使用，本发明中RFID多天线 读写器可以将天线分离出来，通过固定的数字信号输出线和射频输出线完成对多个天线或 天线阵列的控制，使多个天线按照既定规律工作。因此本发明的RFID多天线读写器是分离 天线之后的新型RFID智能读写器，RFID阅读器(读写器)通过天线与电子标签进行无线 通信，可以实现对标签识别码和内存数据的读出或写入操作。 0015 本发明的RFID多天线读写器主要由中央控制器模块、射频读写模块、天线(天线 阵列)控制模块、显示模块、通讯接口模块组成。 0016 1.中央控制器模块：控制射频读写模块按照业务逻。
13、辑的要求进行读写，让其采用 轮询或固定的算法来支持多个天线或者天线阵列；控制电子开关使不同的天线工作；控制 显示模块显示读到的电子标签的块号和块数据。 0017 2.射频读写模块：将中央控制器发往电子标签的命令调制到高频13.56MHz信号 上，经由发射天线发送出去。发送出去的包含有传向标签的命令信息的高频信号经过空间 传送到高频电子标签上，电子标签由内部的射频电路作出反应，形成返回天线的反射回波 信号。射频读写模块将接收到该回波信号，对其进行必要的加工处理，并从解调出电子标签 回送的数据。 0018 3.天线(天线阵列)控制模块：为了控制多个天线或天线阵列使用了电子开关。 电子开关在电路中起。
14、接通射频信号或断开射频信号的作用。该模块通过内置的驱动软件可 以控制各种天线及天线阵列，控制方式多样。 0019 (1).单天线：指13.56MHz高频天线，形状大小无限制。如：环型天线、棒状天线等， 尺寸从几毫米到几十厘。 0020 (2).线阵列：最常用的线阵是多个单元天线依次等距排列在一直线上的直线阵。 线阵的各单元也有不等距排列的，各单元天线也可以不排列在一直线上，例如排列在圆周 上或任意曲线上。控制模块可以控制阵列中的任意一个单天线单独工作，也可以控制多个 天线同时工作，更可以按照既定的数学方式让多个天线协同工作。 0021 (3).面阵列；多个不同类型的线阵列天线或单天线在平面上或。
15、任意曲面上按一 定方式排列或交叉就构成平面阵。控制模块可以单独控制一个线阵或多个线阵，也可以按 说 明 书CN 102609738 A 3/4页 5 照既定策略控制任意一个或多个单个天线。 0022 (4).空间三维天线阵列：多个不同面阵列天线或线阵列天线或单天线在空间上 按照一定方式排列或交叉就构成空间三维天线阵列。控制模块可以单独控制一个面阵(线 阵)或多个面阵(线阵)，也可以按照既定策略控制任意一个或多个单个天线。 0023 4.显示模块：可清晰显示当前读写的电子标签的数据。 0024 5.通讯接口模块：本发明的RFID多天线读写器还包括RS232全双工串口通讯接 口和RS485半双工串。
16、口通讯接口。读写器可通过RS232接口与PC机通信，利用PC机上通 用的串口调试助手可以向标签写数据或读数据；通过RS485半双工接口，在特殊的应用场 合下，多个RFID多天线读写器作为从机串联起来可与同一主机进行主从半双工通信。 0025 图1为RFID智能读写器与标签通信示意图。中央控制器发往电子标签的命令被 调制到高频13.56MHz信号上，经由发射天线发送出去。发送出去的包含有传向标签的命令 信息的高频信号，经过空间传送到高频电子标签上，电子标签由内部的射频电路作出反应， 形成返回天线的反射回波信号。射频读写模块将接收到该回波信号，对其进行必要的加工 处理，并从解调出电子标签回送的数据。
17、。 0026 图2为本发明RFID智能读写器对天线或天线阵列的控制接口图。RFID智能读写 器与天线的连接接口包括控制接口和射频接口。控制接口对应的是多根数字信号线，射频 接口连接的是多根射频信号线。应用者可以根据应用系统设计不同的天线，只要天线的接 口适合这两个接口定义即可。因此，本发明的RFID多天线读写器可以适应复杂的各种天 线，运用在多种不同的应用系统中，用途非常广泛。 0027 控制接口用于读写器控制天线工作，让天线回路产生电流，便于与电子标签电磁 耦合。当读写器与多个天线或天线阵列一起使用时，就要用到控制接口。控制接口本质上 是一组信号线，它的信号是由读写器中的中央控制器发出。多个。
18、信号线组合可以同时控制 一个天线或多个天线，让这些天线处于工作状态，即读写器与天线正常通信状态。通过软件 对这些控制信号线作不同的组合可以达到最为灵活的天线阵列控制系统。 0028 射频接口是从RFID智能读写器中引出3根射频信号线，可与不同天线或天线阵列 一起使用。一根是发送射频信号线，一根是接收射频信号线，另外一根是射频信号地。读写 器通过发送射频信号线发送13.56MHz的射频信号，当电子标签进入天线工作区域时产生 感应电流，电子标签获得能量被激活；电子标签将自身编码等信息通过标签内置的发射天 线发送出去；读写器通过接收射频信号线接收到从电子标签发送来的载波信号，经天线或 天线阵列传送到。
19、读写器，读写器对接收的信号进行解调和解码得到标签的数据信息或电子 标签的ID标识发送给中央控制器。如果是标签的块数据，中央控制器就可控制显示模块将 标签的块号和块数据显示出来。 0029 图3为RFID智能读写器的硬件系统框图。进一步说明本发明RFID多天线读写器 采用了以下技术方案来实现。中央控制器采用8位单片机微处理器，是整个硬件系统的核 心，用于运行实时操作系统和控制各个模块的工作；控制射频读写模块，通过天线与RFID 电子标签进行无线通信；控制天线或天线阵列工作；控制显示模块显示RFID电子标签的块 号、块数据或UID号；通过RS485接口与上位机通讯。 0030 天线及天线阵列控制模。
20、块中最核心的部件是电子开关。本设计中选用的电子开关 不仅有普通开关的通断作用，还可以配合辅助匹配电路对不同频率的信号起阻塞或开通作 说 明 书CN 102609738 A 4/4页 6 用。电子开关包括输入、输出和控制端子，其中输入端和输出端可互换。当控制端子加开通 信号时，开关导通，射频信号通过匹配电路被送到天线，RFID多天线读写器利用天线可与电 子标签通信；当控制端加阻塞信号时开关截止，射频信号无法通过匹配电路送到天线，RFID 多天线读写器与电子标签断开通信。 0031 图4为射频读写模块的结构示意图。射频读写模块采用了一款高性能、低功耗、支 持多种协议、高集成度的一款射频芯片。在本发。
21、明中的射频读写模块用于对ISO15693标准 的13.56MHz高频电子标签进行数据读、写、锁等操作，属高频段。该芯片通过并口与中央控 制进行数据交换，通过一个TX输出射频信号，二个RX输入信号，分别输入射频的相幅和振 幅信号。 0032 图5为RFID智能读写器串联通讯示意图。多个RFID智能读写器之间可以协同工 作，可以通过RS485接口串联到上位机，由上位机统一控制、协调工作。最多可以有128个 读写器同时工作。 0033 本发明解决了单天线不能和读写器分离的技术难题，并且本发明的读写器还可控 制不同的可被分离出来的多天线或天线阵列；再者，本发明的读写器除了有能与计算机通 讯的RS232。
22、全双工通讯接口，还有能与上位机半双工通讯的RS485接口；其次，读写器设备 上配备了显示模块，可清晰显示当前读写的电子标签的数据。 0034 本发明并不限于上文讨论的实施方式。以上对具体实施方式的描述旨在于为了描 述和说明本发明涉及的技术方案。基于本发明启示的显而易见的变换或替代也应当被认为 落入本发明的保护范围。以上的具体实施方式用来揭示本发明的最佳实施方法，以使得本 领域的普通技术人员能够应用本发明的多种实施方式以及多种替代方式来达到本发明的 目的。 说 明 书CN 102609738 A 1/2页 7 图1 图2 图3 说 明 书 附 图CN 102609738 A 2/2页 8 图4 图5 说 明 书 附 图CN 102609738 A 。