一种基于rfid射频识别技术的近场天线板
技术领域
本发明属于RFID射频天线领域,具体涉及一种基于RFID射频识别技术的近场天线板。
背景技术
基于RFID射频识别技术的近场天线作为物联网的核心技术,主要优势在于配合RFID产品的控制模块在开放空间进行射频标签的读写,实时采集识别射频标签在物联网行业具有很大优势。
目前物品管理过程中盘点依赖手持机和条码枪等硬件设备,辅助人工完成物品的出库、入库和盘点等工作。现有物品管理过程中使用的天线不能精确定位物品,现有的天线不能层内定位。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是如何提供一种基于RFID射频识别技术的近场天线板,以解决现有的天线不能精确定位物品的问题,解决现有的天线不能层内定位的问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题,本发明提出一种基于RFID射频识别技术的近场天线板,该近场天线板集成硬件电路板和嵌入式控制软件,近场天线硬件电路板包括近场天线MCU(1)、射频开关芯片(2)、天线振子(3)、光电开关(5)、指示灯(6)、RS485接口(7)和射频接口(8),嵌入式控制软件运行于近场天线MCU(1);
近场天线MCU(1)是近场天线板的控制器,通过RS485接口(7)与RFID产品的控制模块通信,近场天线MCU(1)的嵌入式控制软件解析RFID产品的控制模块的数据协议,控制近场天线、光电开关(5)和指示灯(6)工作;
射频开关芯片(2)采用一拖二和一拖六布局,一级射频开关芯片连接2个二级射频开关芯片,每个二级射频开关芯片连接6个天线振子(3),两层模式设计扩展成12路天线;一级射频开关芯片与近场天线MCU(1)连接,一级射频开关芯片还通过射频接口(8)与RFID产品的控制模块的天线馈线连接,控制射频开关芯片和12路天线振子(3)工作;
光电开关(5)与近场天线MCU(1)相连,每个天线振子(3)对应一个光电开关,光电开关(5)感知天线区域的物体存在状态,通知近场天线MCU(1)分析处理,启动对应天线清点;
指示灯(6)与近场天线MCU(1)相连,由近场天线MCU(1)控制,近场天线MCU(1)解析RFID产品的控制模块的数据协议,启动天线清点的同时控制指示灯的状态。
进一步地,一级射频开关芯片和二级射频开关芯片的连线、二级射频开关芯片与天线振子(3)之间的连线为射频走线(4)。
进一步地,一级射频开关芯片到两个二级射频开关芯片的距离等长,二级射频开关芯片到天线振子的距离等长。
进一步地,射频开关芯片(2)有接收通道和发射通道,支持多通道分时工作。
进一步地,天线振子(3)采用PIFA天线的形式,天线振子是一块长方形的铜皮,铜皮尺寸决定近场天线功率大小,板上有12个天线振子构成12路近场天线。
进一步地,天线振子在PCB的第四层,地在PCB的第二层,馈点与馈线在PCB的第一层。
进一步地,天线整体长度为1/4波长。
进一步地,RS485接口(7)是近场天线板的对外接口,位于近场天线板的边沿。
进一步地,RS485接口(7)组网方便,便于近场天线板级联和扩展;一个RFID产品需要24个近场天线,RFID产品直接通过RS485接口(7)连接两个近场天线板,一个RFID产品需要36个近场天线,RFID产品直接通过RS485接口(7)连接三个近场天线板。
进一步地,射频接口(8)位于近场天线板的边沿。
(三)有益效果
本发明提出一种基于RFID射频识别技术的近场天线板,与现有技术对比,具有以下优势:
(1)本发明采用近场天线技术,近场天线的能量辐射能力弱且辐射方向角度较小,从而使天线只能读取较小范围,能量辐射集中约束在天线的正上方相对近的范围,保证了近距离的读取效果,设计天线达到不误读不串读周边电子标签的效果。
(2)本发明通过射频开关芯片一拖二和一托六布局,两层模式设计扩展成12路天线,近场天线采用分时复用工作模式。
(3)本发明的射频走线是射频开关芯片与天线之间的连线,一拖二射频开关芯片到两个一拖六射频开关芯片的距离等长,一拖六射频开关芯片到天线的距离等长。使每个天线的输入功率一致,保证各个天线的一致性。
(4)本发明基于RFID射频识别技术的近场天线板具有抗干扰和可扩展的优势。
附图说明
图1为本发明的基于RFID射频识别技术的近场天线板实物正面图;
图2为本发明的基于RFID射频识别技术的近场天线板实物反面图;
图3为本发明的基于RFID射频识别技术的近场天线板PCB布线TOP层图;
图4为本发明的基于RFID射频识别技术的近场天线板PCB布线BOTTOM层图;
图5为本发明的基于RFID射频识别技术的近场天线板架构图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容和优点更加清楚,下面结合附图和实施例,对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
基于RFID射频识别技术的近场天线实现层内定位,在物品管理过程中,实时跟踪定位,在物品入库、查询及出库等物品全生命周期管理过程中实现物品的实时化、智能化和自动化管理。
为了解决上述技术问题,本发明提出一种基于RFID射频识别技术的近场天线板,基于RFID射频识别技术的近场天线板集成硬件电路板和嵌入式控制软件,近场天线硬件电路板由近场天线MCU(1)、射频开关芯片(2)、天线振子(3)、射频走线(4)、光电开关(5)和指示灯(6)组成。近场天线MCU(1)是近场天线板的控制器。射频开关芯片(2)及天线振子(3)之间有射频走线(4)连接。对外接口是RS485接口(7)和射频接口(8),对外接口近场天线板的边沿。近场天线MCU(1)的嵌入式控制软件解析RFID产品的控制模块的数据协议,控制近场天线工作。
进一步的,所述硬件电路板上近场天线MCU(1)是近场天线板的控制器。通过RS485接口(7)与RFID产品的控制模块通信,进行协议分析和控制通信,同时通过射频接口与RFID产品的控制模块的天线馈线连接,控制射频开关芯片和12路天线振子(3)工作。
进一步的,所述硬件电路板上射频开关芯片(2)有接收通道和发射通道,支持多通道分时工作。
进一步的,所述硬件电路板上天线振子(3)天线采用PIFA天线的形式,天线振子是一块长方形的铜皮,铜皮尺寸决定近场天线功率大小。天线振子在PCB的第四层,地在PCB的第二层,整层铺地起屏蔽作用,馈点与馈点与馈线在PCB的第一层,天线整体长度为1/4波长。通过射频开关芯片一拖二和一托六布局和两层模式设计,板上有12个天线振子构成12路近场天线。
进一步的,所述硬件电路板上射频走线(4)。是一级射频开关芯片和二级射频开关芯片的连线、二级射频开关芯片与天线之间的连线,一拖二射频开关芯片到两个一拖六射频开关芯片的距离等长,一拖六射频开关芯片到天线的距离等长。
进一步的,所述硬件电路板上光电开关(5)与近场天线MCU相连,感知物体是否放在近场天线上。每个天线对应一个光电开关,感知天线区域的物体存在状态,由近场天线MCU分析处理,启动对应天线清点。
进一步的,所述硬件电路板上指示灯(6)由近场天线MCU控制,近场天线MCU解析RFID产品的控制模块的数据协议,启动天线清点的同时控制指示灯的状态。
进一步的,所述对外接口RS485接口(7)是近场天线板与RFID产品的控制模块的通信接口。RS485接口(7)组网方便,便于基于RFID射频识别技术的近场天线板进行级联,便于扩展。
进一步的,所述对外接口射频接口(8)连接近场天线板的射频开关芯片和RFID产品的控制模块的射频接口,射频开关芯片与近场天线MCU一起配合RFID产品的控制模块完成对携带射频标签物品的清点工作。
进一步的,所述近场天线MCU(1)的嵌入式控制软件解析RFID产品的控制模块的数据协议,控制近场天线工作。近场天线MCU(1)的嵌入式控制软件的另一个功能是控制光电开关及指示灯工作。
下面结合附图1-5进行说明。
本发明的基于RFID射频识别技术的近场天线板是RFID产品的重要组成部分,配合RFID产品的控制模块(RFID产品和RFID产品的控制模块不在本专利内描述)完成携带射频标签物品的清点工作。本发明基于RFID射频识别技术的近场天线板,在开放空间进行射频标签的读写,能量辐射集中约束在天线的正上方相对近的范围,保证了近距离的读取效果。设计天线达到不误读不串读周边电子标签的效果。
根据本发明的基于RFID射频识别技术的近场天线板的一实施例,基于RFID射频识别技术的近场天线板集成硬件电路板和嵌入式控制软件,近场天线硬件电路板包括近场天线MCU(1)、射频开关芯片(2)、天线振子(3)、射频走线(4)、光电开关(5)、指示灯(6)、RS485接口(7)和射频接口(8)。
近场天线MCU(1)是近场天线板的控制器。近场天线MCU(1)的嵌入式控制软件解析RFID产品的控制模块的数据协议,控制近场天线工作。RS485接口(7)是近场天线板的对外接口,位于近场天线板的边沿,基于RFID射频识别技术的近场天线MCU(1)是近场天线板的控制器,通过RS485接口(7)与RFID产品的控制模块通信,进行协议分析和控制通信。
射频开关芯片(2)采用一拖二和一拖六布局,一级射频开关芯片连接2个二级射频开关芯片,每个二级射频开关芯片连接6个天线振子(3),两层模式设计扩展成12路天线。一级射频开关芯片与近场天线MCU(1)连接,在一个实施例中,一级射频开关芯片与近场天线MCU(1)采用PCB上的普通连线连接。一级射频开关芯片和二级射频开关芯片的连线、二级射频开关芯片与天线振子(3)之间的连线为射频走线(4)。射频接口(8)位于近场天线板的边沿,一级射频开关芯片还通过射频接口(8)与RFID产品的控制模块的天线馈线连接,控制射频开关芯片和12路天线振子(3)工作。
基于RFID射频识别技术的近场天线板的射频开关芯片(2)有接收通道和发射通道,支持多通道分时工作。
基于RFID射频识别技术的近场天线板,通过射频开关芯片一拖二和一拖六布局,一级射频开关芯片连接2个二级射频开关芯片,每个二级射频开关芯片连接6个天线,两层模式设计扩展成12路天线。本发明基于RFID射频识别技术的近场天线板采用分时复用工作模式,本发明基于RFID射频识别技术的近场天线板具有抗干扰和可扩展的优势。
基于RFID射频识别技术的近场天线板的12路天线振子(3),天线采用PIFA天线的形式,天线振子是一块长方形的铜皮,铜皮尺寸决定近场天线功率大小。天线振子在PCB的第四层,地在PCB的第二层,整层铺地起屏蔽作用,馈点与馈线在PCB的第一层,天线整体长度为1/4波长。通过射频开关芯片一拖二和一托六布局和两层模式设计,板上有12个天线构成12路近场天线。
根据本发明的基于RFID射频识别技术的近场天线板的一实施例,基于RFID射频识别技术的近场天线板的射频走线(4)是一级射频开关芯片和二级射频开关芯片的连线、二级射频开关芯片与天线之间的连线,一拖二射频开关芯片到两个一拖六射频开关芯片的距离等长,一拖六射频开关芯片到天线的距离等长。
基于RFID射频识别技术的近场天线板的光电开关(5)与近场天线MCU(1)相连,感知物体是否放在近场天线上。每个天线对应一个光电开关,感知天线区域的物体存在状态,由近场天线MCU(1)分析处理,启动对应天线清点。光电开关(5)与近场天线MCU(1)是直接相连,与天线不相连,MCU收到A光电开关的信息,MCU就去控制对应的A天线,MCU收到B光电开关的信息,MCU就去控制对应的B天线。
基于RFID射频识别技术的近场天线板的指示灯(6)由近场天线MCU(1)控制,近场天线MCU(1)解析RFID产品的控制模块的数据协议,启动天线清点的同时控制指示灯的状态。
基于RFID射频识别技术的近场天线板的RS485接口(7)是近场天线板与RFID产品的控制模块的通信接口。RS485接口(7)组网方便,便于基于RFID射频识别技术的近场天线板进行级联,便于扩展。一个RFID产品需要24个近场天线,RFID产品直接通过RS485接口(7)连接两个近场天线板,一个RFID产品需要36个近场天线,RFID产品直接通过RS485接口(7)连接三个近场天线板。
基于RFID射频识别技术的近场天线板的射频接口(8)连接近场天线板和RFID产品的控制模块的射频接口,外部天线馈线通过射频接口直接与一级射频开关芯片相连。射频开关芯片(2)与近场天线MCU(1)一起配合RFID产品的控制模块完成对携带射频标签物品的清点工作。
根据本发明的基于RFID射频识别技术的近场天线板的一实施例,基于RFID射频识别技术的近场天线板的近场天线MCU(1)的嵌入式控制软件,解析RFID产品的控制模块的数据协议,控制近场天线工作。近场天线MCU(1)的嵌入式控制软件的另一个功能是控制光电开关及指示灯工作。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明技术原理的前提下,还可以做出若干改进和变形,这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
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