智博晟源科技的RFID讀寫器系統(tǒng)了解一下

前段時間，智博晟源科技有限公司正式推出了一款RFID讀寫器系統(tǒng)。這款RFID讀寫器系統(tǒng)能夠十分有效的解決系統(tǒng)輸出功率大小無法精確控制等問題。該讀寫器系統(tǒng)具有改善了輸出功率調(diào)節(jié)步長和減小輸出功率變化波動等功能。

集微網(wǎng)消息，北京智博晟源科技有限公司是一家擁有全球領(lǐng)先的UHF RFID芯片及物聯(lián)網(wǎng)解決方案的提供商。在“芯力量·云路演”中，智博晟源科技帶來了其高性能UHF RFID讀寫芯片。

無線通信技術(shù)的發(fā)展，對無線通信芯片的要求越來越高，既要求通信質(zhì)量，也要求通信距離。無線通信系統(tǒng)的通信距離由多方面因素決定，在射頻芯片方面主要受限于接受機(jī)靈敏度和發(fā)射機(jī)輸出功率兩大因素。無線通信系統(tǒng)一方面要求發(fā)射機(jī)輸出功率滿足通信協(xié)議要求，另一方面要求發(fā)射機(jī)輸出功率可以精確調(diào)節(jié)以滿足通信場景要求。

但是目前現(xiàn)有的射頻識別(RFID)讀寫器輸出功率大小無法精確控制、輸出功率調(diào)節(jié)步長無法精確控制，并且射頻識別讀寫器工作環(huán)境溫度要滿足-40℃到85℃工業(yè)要求，隨著工作溫度的變化，系統(tǒng)輸出功率會發(fā)生很大變化，目前的功率調(diào)節(jié)方案無法解決溫度對功率的影響。

因此，為了解決這些問題，智博晟源科技發(fā)明了一種新的RFID讀寫器系統(tǒng)，在19年9月26日，其申請了一項名為“一種RFID讀寫器系統(tǒng)以及功率校準(zhǔn)方法”的發(fā)明專利(申請?zhí)枺?01910919863.1)，申請人為北京智博晟源科技有限公司。

根據(jù)目前該專利公開的專利資料，讓我們一起來看看這項新型RFID讀寫器系統(tǒng)吧。

首先，為了更好的了解RFID讀寫器系統(tǒng)，我們需要清楚原超高頻射頻識別通信系統(tǒng)的原理，超高頻(UHF)射頻識別(RFID)通信系統(tǒng)由RFID讀寫器和RFID標(biāo)簽兩大部分組成。RFID讀寫器是有源系統(tǒng)，可以直接外接電源供電，標(biāo)簽是無源系統(tǒng)，無法直接外接電源供電。RFID讀寫器通過天線向空間發(fā)射電磁波，RFID標(biāo)簽通過線圈接收空間電磁波并轉(zhuǎn)化成電能給自己供電。

在實際應(yīng)用場景中，標(biāo)簽和RFID讀寫器兩者之間的距離不確定。當(dāng)兩者之間距離較遠(yuǎn)時，由于電磁波空間長距離衰減大，要求RFID讀寫器能夠發(fā)射大功率電磁波，以便能夠激活標(biāo)簽，保證兩者正常通信。當(dāng)兩者之間距離較近時，由于電磁波空間短距離衰減小，要求RFID讀寫器能夠發(fā)射小功率電磁波，能夠順利激活標(biāo)簽，同時減少讀寫器系統(tǒng)功耗。這就要求RFID讀寫器輸出功率可以調(diào)節(jié)，以滿足不同距離通信應(yīng)用場景。

在了解RFID讀寫器的基本原理后，我們再來看看在這項專利中的RFID讀寫器系統(tǒng)是如何的。

在傳統(tǒng)方案的基礎(chǔ)上增加了如下功能：

1)增加了功率耦合器(Coupler)和功率檢測器，用于檢測RFID讀寫器輸出功率，并以輸出電壓的形式送給主控制器，主控制器檢測輸出電壓大小，準(zhǔn)確計算讀寫器輸出功率。

2)在傳統(tǒng)功率粗調(diào)的基礎(chǔ)上，在數(shù)字基帶端增加了功率細(xì)調(diào)寄存器：DBB_Gain< N:0 >，當(dāng)RFID讀寫器發(fā)射單載波信號時，數(shù)字基帶送給基頻DAC的數(shù)字碼增益精確可調(diào)。

由于該專利中的功率校準(zhǔn)技術(shù)工作原理分為功率粗校準(zhǔn)和實時功率精校準(zhǔn)兩大部分，因此，結(jié)合下圖中的RFID讀寫器系統(tǒng)的流程圖來對于這兩大部分進(jìn)行詳細(xì)的介紹。

對于功率粗校準(zhǔn)，由于業(yè)界要求RFID讀寫器輸出功率調(diào)節(jié)范圍：15dBm--30dBm，因此調(diào)節(jié)步長為1dBm，調(diào)節(jié)精度為+-0.5dBm。其次，配置功率細(xì)調(diào)寄存器：DBB_Gain< N:0 >為中間值，通過配置片內(nèi)功率放大器增益寄存器：PA_Gain< N:0 >和上混頻器增益寄存器：Mixer_Gain< N:0 >，找到一組最佳配置組合使RFID讀寫輸出功率最接近15dBm。

接著重復(fù)上述步驟，依次找到不同的配置組合，使RFID讀寫器輸出功率分別最接近16dBm/17dBm/… /30dBm。當(dāng)RFID讀寫器輸出功率為15dBm/16dBm/… /30dBm時，把分別對應(yīng)的片內(nèi)功率放大器增益寄存器：PA_Gain< N:0 >和上混頻器增益寄存器：Mixer_Gain< N:0 >，存儲在主控制器里面。主控制器根據(jù)需要，配置RFID讀寫器不同輸出功率，上位機(jī)軟件直接調(diào)用不同功率對應(yīng)的寄存器組合進(jìn)行配置，完成RFID讀寫器輸出功率粗調(diào)。

而實時功率精校準(zhǔn)就更加復(fù)雜一些，首先需要根據(jù)主控制器的需求，配置片內(nèi)功率放大器增益寄存器：PA_Gain< N:0 >和上混頻器增益寄存器：Mixer_Gain< N:0 >，此時RFID讀寫器輸出功率和目標(biāo)值有一定的偏差，該偏差隨溫度變化而變化，造成RFID讀寫器輸出功率偏差。

對于功率細(xì)調(diào)寄存器而言，DBB_Gain< N:0 >越大，系統(tǒng)輸出功率越大。其調(diào)節(jié)步長可以很小：<0.05dBm，調(diào)節(jié)范圍：+-3dBm，完全可以補(bǔ)償各種因素導(dǎo)致的功率偏差。同時功率耦合器把RFID讀寫器外部功率放大器輸出功率耦合給功率檢測器芯片，避免功率檢測器和外部功率放大器直接相連，影響外部功率放大器工作和效率。功率檢測器檢測RFID讀寫器輸出功率，并以輸出電壓的形式反映RFID讀寫器輸出功率大小，RFID輸出功率越大，功率檢測器輸出電壓越高。

接著通過測量RFID讀寫器輸出功率和功率檢測器的輸出電壓，可以得到兩者對應(yīng)表，根據(jù)該對應(yīng)表可以擬合出兩者的對應(yīng)公式，將該公式存儲在主控制器里面，供上位機(jī)軟件調(diào)用計算使用。

功率檢測器的輸出電壓送給主控制器，主控制通過內(nèi)部ADC采樣計算出該電壓具體值，軟件根據(jù)功率和電壓的擬合公式，計算出RFID讀寫器實際輸出功率值。上位機(jī)軟件對比RFID實際輸出功率值和目標(biāo)值：如果計算得出的RFID實際輸出功率值小于目標(biāo)值，則增加功率細(xì)調(diào)寄存器DBB_Gain< N:0 >的值，如果計算的RFID輸出功率值大于目標(biāo)值，則減少功率細(xì)調(diào)寄存器DBB_Gain< N:0 >的值，直至兩者差異小于系統(tǒng)規(guī)定的誤差容限，校準(zhǔn)暫停。

最后，當(dāng)工作環(huán)境溫度變化時，RFID讀寫器輸出功率會發(fā)生變化，一旦輸出功率偏離目標(biāo)值超過誤差容限時，校準(zhǔn)功能被觸發(fā)，重復(fù)上述校準(zhǔn)過程，實現(xiàn)RFID讀寫器輸出功率實時校準(zhǔn)，減少溫度對功率的影響。

以上就是智博晟源科技發(fā)明的RFID讀寫器系統(tǒng)，利用該系統(tǒng)，可以有效的解決由于芯片的制造工藝因素、PCB制版的工藝因素、片外元器件因素和工作環(huán)境溫度因素所導(dǎo)致的系統(tǒng)輸出功率大小無法精確控制的問題，同時改善了輸出功率調(diào)節(jié)步長，使得可以對其進(jìn)行精確控制，使得讀寫器輸出功率變化波動較小。