專利名稱：基于六端口電路的天線信道檢測方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種天線的檢測方法，特別是一種電子標簽讀寫器天線的檢測 方法。
背景技術：
現(xiàn)行的UHF超高頻射頻識別空氣接口協(xié)議有ISO18000-6B和EPC。這些接
口協(xié)議都規(guī)定讀寫器在接收無源電子標簽返回信息時需持續(xù)發(fā)送載波給電子標 簽提供能量。這一工作模式決定了在測量接收噪聲時需同時發(fā)射載波。而射頻 通路的接收噪聲決定了系統(tǒng)的接收靈敏度，這一參數(shù)決定著讀寫器的性能好壞。 基于六端口的射頻電路系統(tǒng)對負載匹配要求較為苛刻。如果外接天線與六 端口網絡不匹配，整個系統(tǒng)的性能參數(shù)可能無法滿足設計要求。在工程應用中 由于射頻線纜、天線及環(huán)境干擾的因素導致接收噪聲過大，影響系統(tǒng)工作。此 外，六端口解調網絡在有負載的情況下兩路解調通道解調出的數(shù)字編碼數(shù)值是 相等的。如果射頻輸出端開路，則兩路解調出的數(shù)字編碼按位取反相。至此還 沒有簡單快速、可靠的判定天線是否與六端口匹配、噪聲是否滿足要求的方法，
從而不能準確得知電子標簽讀寫器天線的狀態(tài)，給工程應用帶來了不便。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種基于六端口電路的天線信道檢測方法，要解決的 技術問題是簡單快速、可靠判斷電子標簽讀寫器天線的狀態(tài)。
本發(fā)明采用以下技術方案 一種基于六端口電路的天線信道檢測方法，包 括以下步驟 一、檢測電路的基帶處理器設定鎖相環(huán)輸出的載波頻率；二、基帶處理器輸出功放使能信號，打開功率放大器；三、基帶處理器啟動模數(shù)轉換 芯片，對差分放大器輸出的信號進行數(shù)據(jù)采樣；四、基帶處理器通過發(fā)射信號 向混頻器連續(xù)發(fā)送定長編碼，該編碼與載波混頻放大后通過微帶線向天線輸出， 同時檢波二級管電路從微帶線上檢出調制信號經差分放大、數(shù)模轉換形成數(shù)字 信號，送基帶處理器處理；五、基帶處理器關閉功率放大器；六、基帶程序對 數(shù)據(jù)進行處理，判斷出天線狀態(tài)。
本發(fā)明的基帶處理器對判斷天線狀態(tài)的結果進行保存。
本發(fā)明的基帶處理器設定鎖相環(huán)輸出的載波頻率為902MHz 928MHz。
本發(fā)明的基帶處理器打開功率放大器后延時100微秒；數(shù)據(jù)采樣延時5毫 秒；基帶處理器輸出低電平信號關閉功率放大器。
本發(fā)明的模數(shù)轉換芯片對兩路差分放大器輸出的信號進行數(shù)據(jù)采樣；檢波 二級管電路為四路。
本發(fā)明的檢測電路上電后復位后初始化，檢測電路的基帶處理器接收上端 電腦發(fā)送的命令，并解析接收的命令，判斷上端電腦發(fā)送的是檢測天線命令， 檢測電路的基帶處理器進入檢測流程，開始對天線進行檢測。
本發(fā)明的基帶處理器中的接收/解析命令模塊根據(jù)上端電腦發(fā)送的天線檢測 命令參數(shù)，構建待測天線隊列，判斷有天線需要檢測，基帶處理器向多路開關 發(fā)送開關選通信號打開對應的待測天線。
本發(fā)明的數(shù)據(jù)處理包括以下步驟 一、基帶處理器從模數(shù)轉換芯片得到的 采樣數(shù)據(jù)中提取出數(shù)字信息；二、分別存儲在基帶處理器的第一數(shù)組、第二數(shù) 組、第三數(shù)組和第四數(shù)組中；三、基帶處理器計算第一數(shù)組與第三數(shù)組信號的 相位差；四、基帶處理器判斷兩相位是否相同；五、如果相位相同，則基帶處 理器再分別計算第一數(shù)組和第三數(shù)組的電壓值幅度的第一峰峰值和第二峰峰值，分別與第一設定閾值比較；六、第一峰值和第二峰值全大于第一設定閾值， 基帶處理器計算第二數(shù)組和第四數(shù)組的電壓值幅度的峰峰值，分別與第二設定 閾值比較，全小于第二設定閾值，則判斷天線狀態(tài)良好。
本發(fā)明的第一數(shù)組和第二數(shù)組分別保存著發(fā)送定長編碼和發(fā)送載波時從第 一差分放大器中采集的調制波信號和載波信號數(shù)據(jù)，第三數(shù)組和第四數(shù)組分別 保存著發(fā)送定長編碼和發(fā)送載波時從第二差分放大器中釆集的調制波信號和載 波信號數(shù)據(jù)。
本發(fā)明的第二數(shù)組和第四數(shù)組的幅度的峰峰值不全小于第二設定閾值，基 帶處理器判斷天線靜態(tài)噪聲過大。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，基于六端口的射頻電路的特性，基帶處理器設定 鎖相環(huán)輸出的載波頻率，通過混頻器將一段定長編碼調制到由鎖相環(huán)產生的載 波上，經功率放大輸出，檢波二級管電路從微帶線上檢出調制信號經差分放大、 數(shù)模轉換形成數(shù)字信號，送基帶處理器處理，判斷出天線狀態(tài)，從而判斷電子 標簽讀寫器能否工作或哪些天線可以工作，簡單快速、可靠。
圖1是本發(fā)明實施例的天線檢測電路結構圖。
圖2是本發(fā)明實施例的基帶軟件流程圖。 圖3是本發(fā)明實施例的天線檢測流程圖。 圖4是本發(fā)明實施例的檢測算法流程圖。
圖5-1是本發(fā)明實施例的采樣數(shù)據(jù)第一差分放大器輸出的I信號波形圖。 圖5-2是本發(fā)明實施例的采樣數(shù)據(jù)第二差分放大器輸出的Q信號波形圖。 圖6-1是本發(fā)明實施例2的采樣數(shù)據(jù)第一差分放大器輸出的I信號波形圖。 圖6-2是本發(fā)明實施例2的采樣數(shù)據(jù)第二差分放大器輸出的Q信號波形圖。圖7-1是本發(fā)明實施例3的釆樣數(shù)據(jù)第一差分放大器輸出的I信號波形圖。
圖7-2是本發(fā)明實施例3的采樣數(shù)據(jù)第二差分放大器輸出的Q信號波形圖。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
如圖1所示，本發(fā)明的基于六端口電路的天線信道檢測方法，檢測電路的 鎖相環(huán)101產生本振信號，與基帶處理器118發(fā)來的發(fā)射信號108在混頻器102 中混頻。從混頻器102輸出的調制信號經功率放大器103放大后通過微帶線104 傳輸?shù)教炀€105發(fā)送。天線105與微帶線104之間設置有多路開關111，每路接 通的開關連接一天線，可以通過調節(jié)多路開關選擇檢測的天線，微帶線104上 連接有四路二極管檢波電路，每相鄰兩路二極管檢波電路在微帶線上的距離是 載波波長的四分之一，檢波電路用于檢測微帶線上調制信號的包絡信號，從第 一二極管檢波電路113輸出的信號、第三二極管檢波電路115輸出的信號經第 一差分放大器107放大后得信號I 110，從第二二極管檢波電路114輸出的信號、 第四二極管檢波電路116輸出的信號經第二差分放大器106放大后得到信號Q 109。模數(shù)轉換芯片117采集第一差分放大器輸出的信號I和第二差分放大器輸 出的信號Q，送到基帶處理器118，進行計算?；鶐幚砥?18輸出功放使能信 號112，用于控制功率放大器103的開關。上端PC電腦119向基帶處理器(118) 發(fā)送指令。
實施例1，本發(fā)明的于六端口電路的天線信道檢測電路，鎖相環(huán)采用VARI-L 的PLL400-915A，輸出載波頻率902MHz 928MHz，混頻器選用HMC207S8， 功率放大器是金屬氧化物半導體場效應晶體管放大器，微帶線上傳輸?shù)氖腔祛l 后經功率放大器放大的調制信號，多路開關為可收發(fā)天線開關SW425，可連接 兩路天線，四路檢波電路由零偏置肖特基檢波二級管組成，差分放大器由MAT04組成，MAT04有四個獨立的NPN三極管。模數(shù)轉換芯片采用AD7866。基帶處 理器選用ADSP-BF537?；鶐Э刂菩盘枮楦叩碗娖绞鼓苄盘枴?br>
本發(fā)明的基于六端口電路的天線信道檢測方法的工作原理模數(shù)轉換芯片 117分別通過基帶處理器118發(fā)射信號108，向射頻電路發(fā)射調制波和載波的時 候采集第一差分放大器107和第二差分放大器106輸出的信號I和信號Q。基 帶處理器118比較發(fā)射調制波時兩路差分放大器輸出信號的相位以及幅值，判 斷射頻輸出端口即多路開關111上是否連接天線或負載，基帶處理器118計算發(fā) 射載波時解調信號數(shù)據(jù)的峰值判斷接收噪聲是否滿足要求。
如圖1和圖2所示，本發(fā)明的基于六端口電路的天線信道檢測方法，主處 理流程包括以下步驟 一、檢測電路上電、復位后初始化；二、檢測電路的基 帶處理器118接收上端PC電腦119發(fā)送的命令；三、基帶處理器118解析接收 的命令；四、判斷上端PC電腦發(fā)送的是否為檢測天線命令；五、若判斷上端 PC電腦發(fā)送的命令是檢測天線命令，檢測電路的基帶處理器118進入檢測流程， 開始對天線進行檢測。
如圖1和圖3所示，檢測電路對天線進行檢測，包括以下步驟 一、基帶
處理器中的接收/解析命令模塊根據(jù)PC電腦發(fā)送的天線檢測命令參數(shù)，以及全
局變量天線總數(shù)，構建待測天線隊列，該待測天線隊列為一數(shù)據(jù)鏈表，每個鏈
表元素代表一個天線；二、基帶處理器中的天線隊列查詢模塊遍歷該隊列，判 斷待測天線隊列是否為空，如果為空則表明沒有天線需要檢測或天線檢測已完 成，并由基帶處理器通過串口或以太網將結果發(fā)送到上端PC電腦；如果天線隊 列查詢模塊判斷有天線需要檢測，則基帶處理器向多路開關發(fā)送開關選通信號 打開對應的待測天線；三、基帶處理器根據(jù)ISO18000-6B或EPC射頻通信標準 設定鎖相環(huán)輸出的載波頻率902MHz 928MHz;四、基帶處理器輸出功放使能信號112，打開功率放大器，由于功率放大器達到穩(wěn)態(tài)輸出需要一定時間，基帶處 理器延時100微秒，以等待功率放大器輸出穩(wěn)定；五、基帶處理器啟動模數(shù)轉 換芯片，對兩路差分放大器輸出的信號I和Q進行數(shù)據(jù)采樣；六、基帶處理器 通過發(fā)射信號108向混頻器連續(xù)發(fā)送一段定長編碼，如16位數(shù)0XC0C0，該編 碼與載波混頻放大后通過微帶線向天線輸出，與此同時四路檢波二級管電路從
微帶線上檢出調制信號經差分放大形成信號I和Q，由數(shù)模轉換芯片形成數(shù)字信 號，送基帶處理器處理，編碼發(fā)送后，基帶處理器根據(jù)需要采集的信息量，如 要計算M個數(shù)據(jù)樣本，再結合數(shù)據(jù)采樣率設定延時T秒后停止數(shù)據(jù)采樣，這里 T取5毫秒；七、基帶處理器輸出低電平信號關閉功率放大器；八、基帶程序對 數(shù)據(jù)進行處理，判斷出天線狀態(tài)；九、基帶程序對判斷結果進行保存。
如圖4所示，數(shù)據(jù)處理包括以下步驟 一、基帶處理器從模數(shù)轉換芯片得 到的采樣數(shù)據(jù)中提取出數(shù)字信息；二、分別存儲在基帶處理器的第一數(shù)組a、第 二數(shù)組b、第三數(shù)組c和第四數(shù)組d中，四個數(shù)組保存的都是信號的電壓值，數(shù) 組a和b分別保存著發(fā)送定長編碼和發(fā)送載波時從第一差分放大器中釆集的調 制波信號和載波信號數(shù)據(jù)，數(shù)組c和d分別保存著發(fā)送定長編碼和發(fā)送載波時 從第二差分放大器中采集的調制波信號和載波信號數(shù)據(jù)，如圖5所示，數(shù)組a 和c對應著發(fā)送定長編碼時采集的信號I和Q的調制波信號數(shù)據(jù)，數(shù)組b和d 對應著發(fā)送載波時采集的信號I和Q的載波信號數(shù)據(jù)；三、基帶處理器計算數(shù) 組a與c信號的相位差，由于這里只有同相和反相兩種情況，只需驗證兩數(shù)組是 否相似就可以，具體計算方法分別計算數(shù)組a和c的幅度平均值。將數(shù)組a 和c的元素，這里的元素為模數(shù)轉換芯片采集的由差分發(fā)大器輸出的電壓值， 分別與各平均值比較，大于平均值的取值為l，小于平均值的取值為O，比較后 的取值1和0分別儲存在基帶處理器的臨時數(shù)組tl和t2中；四、基帶處理器統(tǒng)計tl和t2對應位，這里的對應位是指臨時數(shù)組tl和t2中對應順序的數(shù)據(jù)，如 tl中的第一個數(shù)據(jù)對應t2中的第一個數(shù)據(jù)，tl中的第n個數(shù)據(jù)對應t2中的第n 個數(shù)據(jù)，相等的比率是否大于卯％，判斷兩相位是否相同，比率大于90%則兩 相位相同，如果相位不相同，則判斷天線未連接；五、如果相位相同，則基帶 處理器再分別計算數(shù)組a和c中幅度值最大與最小值之差，并存儲在臨時變量 dl和d2中，dl為數(shù)組a存儲的電壓值中最大值與最小值之差，d2為數(shù)組c存 儲的電壓值中最大值與最小值之差，基帶處理器將計算結果dl和d2分別與第 一設定閾值yl比較，第一設定閾值yl和第二設定閾值y2都是通過實驗獲得的 設定值，其中第一設定閾值yl為定長編碼發(fā)射時的幅度閾值，第二設定闞值y2 為載波發(fā)射時的幅度閾值，如果dl和d2不全大于yl，則判斷天線未連接；六、 如果dl和d2全大于yl ，則基帶處理器接著計算數(shù)組b和d的峰峰值并存儲在 零時變量dl和d2中，覆蓋前面的零時變量dl和d2， dl為數(shù)組b的元素最大 值與最小值之差，d2為數(shù)組d的元素最大值與最小值之差，基帶處理器將計算 結果dl和d2分別與第二設定閾值y2比較，判斷dl和d2是否都小于y2，如果 dl和d2不全小于y2，則判斷天線靜態(tài)噪聲過大；七、如果dl和d2全小于y2， 則表明該天線狀態(tài)良好，通過檢測。
如圖5-1和圖5-2所示，使用基帶處理器將模數(shù)轉換芯片采集的數(shù)據(jù)保存， 用MATLAB軟件繪出波形圖，在繪出的采樣信號波形圖中，整個采樣的數(shù)據(jù)分 為兩個部分發(fā)射調制信號即定長編碼發(fā)送時差分發(fā)大器輸出的發(fā)射調制波信 號a、 c，發(fā)射載波時差分發(fā)大器輸出的發(fā)射載波信號b、 d。
本發(fā)明的方法先通過混頻器將一段定長編碼調制到由鎖相環(huán)產生的載波 上，然后經由功率放大器放大輸出，在輸出的同時對解調通道采樣，接著再采 集一段單開功放發(fā)射載波的解調信號，通過對這兩組數(shù)據(jù)的分析判斷天線是否連接，以及接收噪聲是否滿足要求。
實施例2，采用實施例l的電路，調制信息為0xC0C0，波特率為80Kbps， 載波頻率為915MHz，設定的閾值yl為1800，閾值y2為300。射頻輸出端不接 負載天線。上端PC電腦向基帶處理器發(fā)送天線檢測指令，啟動天線檢測流程。 模數(shù)轉換芯片采集的第一和第二差分發(fā)大器輸出的信號I和信號Q如圖6-1和圖
6- 2所示。從圖中可明顯看到在發(fā)射調制調制信號時信號I和Q反枏且幅值都大 于閾值yl,而在發(fā)射載波時信號I的峰峰值大于設定的閾值y2?？膳袛喑錾漕l 電路沒有接負載天線。
實施例3，采用實施例l的電路，調制信息為0xC0C0，波特率為80Kbps， 載波頻率為915MHz，設定的閾值yl為1800，閾值y2為300。射頻輸出端接負 載天線。上端PC電腦向基帶處理器發(fā)送天線檢測指令，啟動天線檢測流程。模 數(shù)轉換芯片采集的第一和第二差分發(fā)大器輸出的信號I和信號Q如圖7-1和圖
7- 2所示。從圖中可明顯看到在發(fā)射調制調制信號時信號I和Q同相且幅值都大 于閾值yl，而在發(fā)射載波時信號I和信號Q的峰峰值都小于設定的閾值y2?？?判斷出射頻電路接有匹配的負載天線。
權利要求
1.一種基于六端口電路的天線信道檢測方法，包括以下步驟一、檢測電路的基帶處理器設定鎖相環(huán)輸出的載波頻率；二、基帶處理器輸出功放使能信號，打開功率放大器；三、基帶處理器啟動模數(shù)轉換芯片，對差分放大器輸出的信號進行數(shù)據(jù)采樣；四、基帶處理器通過發(fā)射信號向混頻器連續(xù)發(fā)送定長編碼，該編碼與載波混頻放大后通過微帶線向天線輸出，同時檢波二級管電路從微帶線上檢出調制信號經差分放大、數(shù)模轉換形成數(shù)字信號，送基帶處理器處理；五、基帶處理器關閉功率放大器；六、基帶程序對數(shù)據(jù)進行處理，判斷出天線狀態(tài)。
2. 根據(jù)權利要求l所述的基于六端口電路的天線信道檢測方法，其特征在于 所述基帶處理器對判斷天線狀態(tài)的結果進行保存。
3. 根據(jù)權利要求2所述的基于六端口電路的天線信道檢測方法，其特征在于 所述基帶處理器設定鎖相環(huán)輸出的載波頻率為902MHz 928MHz。
4. 根據(jù)權利要求3所述的基于六端口電路的天線信道檢測方法，其特征在于所述基帶處理器打開功率放大器后延時IOO微秒；數(shù)據(jù)釆樣延時5毫秒；基帶處理器輸出低電平信號關閉功率放大器。
5. 根據(jù)權利要求4所述的基于六端口電路的天線信道檢測方法，其特征在于 所述模數(shù)轉換芯片對兩路差分放大器輸出的信號進行數(shù)據(jù)采樣;檢波二級管 電路為四路。
6. 根據(jù)權利要求5所述的基于六端口電路的天線信道檢測方法，其特征在于所述檢測電路上電后復位后初始化，檢測電路的基帶處理器接收上端電腦發(fā) 送的命令，并解析接收的命令，判斷上端電腦發(fā)送的是檢測天線命令，檢測電路的基帶處理器進入檢測流程，開始對天線進行檢測。
7. 根據(jù)權利要求6所述的基于六端口電路的天線信道檢測方法，其特征在于 所述基帶處理器中的接收/解析命令模塊根據(jù)上端電腦發(fā)送的天線檢測命令 參數(shù)，構建待測天線隊列，判斷有天線需要檢測，基帶處理器向多路開關發(fā) 送開關選通信號打開對應的待測天線。
8. 根據(jù)權利要求7所述的基于六端口電路的天線信道檢測方法，其特征在于 所述數(shù)據(jù)處理包括以下步驟 一、基帶處理器從模數(shù)轉換芯片得到的采樣數(shù) 據(jù)中提取出數(shù)字信息；二、分別存儲在基帶處理器的第一數(shù)組、第二數(shù)組、 第三數(shù)組和第四數(shù)組中；三、基帶處理器計算第一數(shù)組與第三數(shù)組信號的相 位差；四、基帶處理器判斷兩相位是否相同；五、如果相位相同，則基帶處 理器再分別計算第一數(shù)組和第三數(shù)組的電壓值幅度的第一峰峰值和第二峰 峰值，分別與第一設定閾值比較；六、第一峰值和第二峰值全大于第一設定 閾值，基帶處理器計算第二數(shù)組和第四數(shù)組的電壓值幅度的峰峰值，分別與 第二設定閾值比較，全小于第二設定閾值，則判斷天線狀態(tài)良好。
9. 根據(jù)權利要求8所述的基于六端口電路的天線信道檢測方法，其特征在于 所述第一數(shù)組和第二數(shù)組分別保存著發(fā)送定長編碼和發(fā)送載波時從第一差 分放大器中采集的調制波信號和載波信號數(shù)據(jù)，第三數(shù)組和第四數(shù)組分別保 存著發(fā)送定長編碼和發(fā)送載波時從第二差分放大器中采集的調制波信號和 載波信號數(shù)據(jù)。
10. 根據(jù)權利要求9所述的基于六端口電路的天線信道檢測方法，其特征在于-所述第二數(shù)組和第四數(shù)組的幅度的峰峰值不全小于第二設定閾值，基帶處理 器判斷天線靜態(tài)噪聲過大。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于六端口電路的天線信道檢測方法，要解決的技術問題是簡單快速、可靠判斷電子標簽讀寫器天線的狀態(tài)。本發(fā)明的方法包括以下步驟基帶處理器設定鎖相環(huán)輸出的載波頻率，打開功率放大器，啟動模數(shù)轉換芯片，對信號進行采樣，向混頻器發(fā)送定長編碼，檢波二極管電路從微帶線上調制信號經差分放大、數(shù)模轉換，送基帶處理器處理，判斷出天線狀態(tài)。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，基帶處理器設定鎖相環(huán)輸出的載波頻率，通過混頻器將一段定長編碼調制到由鎖相環(huán)產生的載波上，經功率放大輸出，檢波二極管電路從微帶線上檢出調制信號經放大、數(shù)模轉換形成數(shù)字信號，送基帶處理器處理，判斷出天線狀態(tài)，簡單快速、可靠。
文檔編號H04Q7/34GK101299644SQ20081006783
公開日2008年11月5日 申請日期2008年6月13日 優(yōu)先權日2008年6月13日
發(fā)明者劉春江, 文藝清, 武岳山, 黃雪峰 申請人:深圳市遠望谷信息技術股份有限公司