Считыватель бесконтактный радиочастотный

Полезная модель предназначена для применения в системах бесконтактной радиочастотной идентификации в стандартах I-CODE, ISO 15693 и ЕРС и может быть использована в системах контроля движения товаров, ограничения доступа, а так же в других системах, требующих применения бесконтактных радиочастотных меток и требующих их считывания на дальностях более 1 метра.

Для реализации обработки данных используется специализированная ИМС ф. Philips CLRC632 в нестандартном включении. Данная ИМС предназначена для работы в считывателях малого радиуса действия (до 0,1 м) и содержит в себе контроллер для обработки протоколов обмена данными, модулятор и демодулятор ВЧ сигналов. Микросхема рассчитана на работу с малыми сигналами, позволяющими вести работу с беспроводной меткой на дистанции до 10 см.

Данная ИМС при передаче используется как генератор опорного модулированного сигнала. ВЧ сигнал, формируемый ИМС, поступает на внешний усилитель мощности. Усилитель позволяет усилить выходной сигнал микросхемы (около 250 мВт) до мощности, требуемой для работы считывателя с беспроводными метками на дистанции до 1,5 м (8 Вт).

Полученный сигнал поступает на внешнюю антенну, предназначенную для коммуникации с беспроводными метками.

Находясь в поле излучения антенны считывателя, на антенне метки наводится ЭДС от которой осуществляется питание метки. Передачи команд на метку осуществляется за счет амплитудной модуляции несущего сигнала. Получив данные метка декодирует их, и выдает амплитудно-модулированный ответ на считыватель. Полученные данные демодулируются и поступают на CLRC632 для декодирования.

В режиме приема микросхема рассчитана на работу с малыми сигналами (амплитудой менее 1 В) поступающими с антенны малого радиуса

при номинальной выходной мощности. Для обеспечения указанных величин входного сигнала и высокой чувствительности требуется реализация внешнего демодулятора. Сигнал с антенны поступает схему, обеспечивающую демодуляцию поступающего AM сигнала. На выходе демодулятора формирутеся сигнал соответствующий форме огибающей исходного сигнала. Демодулированный и усиленный сигнал поступает на AM модулятор. Сигнал на выходе модулятора эквивалентен исходному, поступающему с антенны, но имеет большую глубину модуляции, а так же меньшую амплитуду несущего сигнала. Данный сигнал поступает на вход ИМС для декодирования.

Благодаря такому решению упрощается процессорный модуль и отсутствует необходимость в программной реализации протокола обмена данными между картой и считывателем, что значительно упрощает изделие и делает управляющую программу более надежной.

Считыватель большой дальности предназначен для применения в системах, использующих бесконтактные метки стандартов I-CODE, ISO 15693 и ЕРС. Они могут быть использованы в системах контроля движения товаров, ограничения доступа, а также в других системах, требующих применения бесконтактных радиочастотных меток и требующих их считывания на дальностях более 1 м.

Основными аналогами данного считывателя являются следующие изделия:

- RISTU6500 (Texas Instruments) (1)

- R90 (HID Corporation) (2)

- LRP2000 (Belgravium) (3)

Данные считыватели сходны по характеристикам, обеспечивают работу в частотном диапазоне 13,56 МГц. Считыватель (1) обеспечивает работу в стандартах ISO 15693, а так же совместим с метками Tag-IT производства Texas Instruments. К недостаткам данного считывателя относится отсутствие возможности работать в стандарте I-CODE и ЕРС, а так же высокое энергопотребление (24 В, 48 Вт).

Считыватель (2) конструктивно выполнен вместе с антенной, и имеет относительно низкую дистанцию считывания для считывателей данного уровня - до 0,5 м.

Считыватель (3) совместим с метками стандартов ISO 15693, и обеспечивает работу с метками на дистанции до 1 м.

Ближайшим аналогом является считыватель SLRM900 (Philips). Данный считыватель обеспечивает работу в указанных стандартах. Считыватель имеет выходную мощность до 8 Вт. Данный считыватели обеспечивают возможность считывания бесконтактных меток на дистанциях

до 1,3 м. Недостатком считывателя является высокое энергопотребление (более 30 Вт).

При разработке основной задачей являлось уменьшение энергопотребления, упрощение и удешевление конструкции считывателя благодаря применению современной элементной базы.

Считыватель бесконтактный радиочастотный большой дальности, содержащий модуль считывателя, антенну, источник питания, причем модуль считывателя включает центральный процессор, модуль внешних интерфейсов, модуль обработки радиоданных, усилитель мощности, демодулятор приемного сигнала, отличающийся тем, что в него введен модуль обработки радиоданных на основе ИМС CLRC632 и дополнительный модулятор AM сигнала, причем выход микросхемы, на котором формируется выходной ВЧ сигнал поступает не на антенну, на усилитель мощности, для обеспечения уровня сигнала требуемого для питания бесконтактной метки на расстоянии до 1.5 м, а сигнал на вход приемного тракта ИМС поступает с внешнего демодулятора AM сигнала, чем обеспечивается требуемая чувствительность.

Считыватель бесконтактный радиочастотный представляет комплекс, состоящий из (см. фиг.1):

- модуля считывателя (1);

- антенны (2);

- источника питания (3).

Модуль считывателя состоит из:

- центрального процессора (4);

- модуля внешних интерфейсов (5);

- модуля обработки радиоданных (6);

- усилителя мощности ВЧ (7);

- AM демодулятора (8);

- AM модулятора (9).

Процессорный модуль (4) обеспечивает управление работой считывателя, прием команд от модуля внешних интерфейсов (5), а так же выдачу полученных данных.

Для реализации обработки данных (6) используется специализированная ИМС ф. Philips CLRC632 в нестандартном включении. Данная ИМС предназначена для работы в считывателях малого радиуса действия (до 0,1 м) и содержит в себе контроллер для обработки протоколов обмена данными, модулятор и демодулятор ВЧ сигналов. Микросхема рассчитана на работу с малыми сигналами, позволяющими вести работу с беспроводной меткой на дистанции до 10 см.

Данная ИМС при передаче используется как генератор опорного модулированного сигнала. ВЧ сигнал, формируемый ИМС, поступает на внешний усилитель мощности (7). Усилитель позволяет усилить выходной сигнал микросхемы (около 250 мВт) до мощности, требуемой для работы считывателя с беспроводными метками на дистанции до 1,5 м (8 Вт).

Полученный сигнал поступает на внешнюю антенну (2), предназначенную для коммуникации с беспроводными метками.

Находясь в поле излучения антенны считывателя, на антенне метки наводится ЭДС от которой осуществляется питание метки. Передачи команд на метку осуществляется за счет амплитудной модуляции несущего сигнала. Получив данные метка декодирует их, и выдает амплитудно-модулированный ответ на считыватель. Полученные данные демодулируются и поступают на CLRC632 для декодирования.

В режиме приема микросхема рассчитана на работу с малыми сигналами (амплитудой менее 1 В) поступающими с антенны малого радиуса при номинальной выходной мощности. Для обеспечения указанных величин входного сигнала и высокой чувствительности требуется реализация внешнего демодулятора. Сигнал с антенны поступает схему, обеспечивающую демодуляцию поступающего AM сигнала (8). Демодулированный и усиленный сигнал поступает на AM модулятор (9). На

второй вход модулятора поступает опорный сигнал 13,56 МГц формируемый CLRC632. На выходе модулятора формируется AM сигнал соответствующий требованиям ИМС. Данный сигнал эквивалентен исходному, поступающему с антенны, но имеет большую глубину модуляции, а так же меньшую амплитуду несущего сигнала.

Выходной усилитель может быть выполнен по любой схеме обеспечивающий требуемую выходную мощность при уровне входного сигнала 0,25 Вт. Для обеспечения подавления гармонических составляющих усилитель должен содержать выходной ФНЧ. Для уменьшения энергопотребления комплекса, усилитель может быть выполнен непосредственно на антенне, таким образом увеличено КПД усилителя за счет отсутствия необходимости обеспечения выходного сопротивления 50 Ом при работе на кабель.

Детектор приемного тракта может быть выполнен на основе диодного детектора. Далее сигнал огибающей фильтруется и усиливается. Модулятор может быть выполнен по любой схеме обеспечивающий амплитудную модуляцию сигналов требуемого частотного диапазона.

Благодаря такому решению, в отличие от указанных аналогов, упрощается процессорный модуль и отсутствует необходимость в программной реализации протокола обмена данными между картой и считывателем, что значительно упрощает изделие и делает управляющую программу более надежной.

Источники информации:

(1) http://www.ti.com/rfid/shtml/prod-readers.shtml

(2) http://www.hidcorp.com/russian/prod_detail.php?prod_id=74

(3) http://www.belgravium.com/product_rfid_lrp2000.asp (прототип) http://www.nxp.com/acrobat/datasheets/SLRM900_2.pdf

Считыватель бесконтактный радиочастотный большой дальности, содержащий модуль считывателя, антенну, источник питания, причем модуль считывателя включает центральный процессор, модуль внешних интерфейсов, модуль обработки радиоданных, усилитель мощности, демодулятор приемного сигнала, отличающийся тем, что в него введен модуль обработки радиоданных на основе ИМС CLRC632 и дополнительный модулятор AM сигнала, причем выход микросхемы, на котором формируется выходной ВЧ сигнал поступает не на антенну, на усилитель мощности, для обеспечения уровня сигнала требуемого для питания бесконтактной метки на расстоянии до 1,5 м, а сигнал на вход приемного тракта ИМС поступает с внешнего демодулятора AM сигнала, чем обеспечивается требуемая чувствительность.