CN102222246B - 射频识别读写器的载波抑制方法及射频装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种射频识别读写器的载波抑制方法，包括如下步骤：对接收到的信号进行处理，得到两路正交的基带信号；利用所述两路正交的基带信号得到抵消信号的初始相位值和幅度值；对所述抵消信号的初始相位值进行迭代运算，得到所述抵消信号的目标相位值；生成抵消信号，并将其经过调制后叠加到所述接收到的信号上。本发明还涉及一种射频识别读写器的射频装置。实施本发明的射频识别读写器的载波抑制方法及射频装置，具有以下有益效果：可以较为有效地抵消接收通道中读写器自身载波。

Description

射频识别读写器的载波抑制方法及射频装置

技术领域

本发明涉及射频识别领域，更具体地说，涉及一种射频识别读写器的载波抑制方法及射频装置。

背景技术

射频识别是一种利用空间传播电磁波进行数据交换的识别技术。射频识别***主要由阅读器和标签组成。阅读器通过识别标签来获取信息。根据标签种类的不同，识别距离也不同。现有的标签分为有源标签及无源标签两种。其中无源标签由于成本低及体积小得到广泛应用。但由于无源标签是靠反射调制读写器的载波进行通信，因而容易受到许多干扰，这些干扰包括：读写器的发送信号，其对于接收载波来说的是相位噪音，易与回波混淆；读写器接收的非标签反射载波；读写器内部的泄露载波。这些干扰对于读写器来说都是与读写器自身载波具有不同相位的同频噪声。如果这些噪声进入接收通道后直接放大，就会超过接收机的动态范围，使得接收通道被阻塞，无法正确解出回波信息。因此，尽可能多的消除或抵消读写器自身载波信号是达到最大灵敏度的较为关键措施；但是，现有技术中并没有在接收时较为有效的消除或抵消读写器自身载波的方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述没有在接收时较为有效的消除或抵消读写器自身载波的方法缺陷，提供一种可以在较大程度上抵消读写器自身载波的方法及射频装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种射频识别读写器的载波抑制方法，包括如下步骤：

A)对接收到的信号进行处理，得到两路正交的基带信号；

B)利用所述两路正交的基带信号得到抵消信号的初始相位值和幅度值；

C)对所述抵消信号的初始相位值进行迭代运算，得到所述抵消信号的目标相位值；

D)生成抵消信号，并将其经过调制后叠加到所述接收到的信号上。

在本发明所述的一种射频识别读写器的载波抑制方法中，所述步骤A)进一步包括如下步骤：

A1)对所述接收到的信号进行预放大，并进行正交解调，得到两路正交中频信号；

A2)对两路正交中频信号分别进行低通滤波和模数转换，得到两路正交的基带信号。

在本发明所述的一种射频识别读写器的载波抑制方法中，所述步骤B)进一步包括如下步骤：

B1)按照公式

得到抵消信号的初始幅度；

B2)按照公式

得到抵消信号的初始相位；

其中，A是所述抵消信号的初始幅度值，

是所述抵消信号的初始相位值，S_Q是所述两个正交的基带信号中的一个的幅度值，S_I是是所述两个正交的基带信号中另一个的幅度值。

在本发明所述的一种射频识别读写器的载波抑制方法中，所述步骤C)进一步包括如下步骤：

C1)在得到的抵消信号的初始相位值的基础上分别对其增加和减少一设定的偏移相位值θ，得到增加和减少的相位值；

C2)利用所述初始幅度和增加的相位值、所述初始幅度和减少的相位值分别得到第一迭代抵消信号和第二迭代抵消信号；

C3)分别将所述第一迭代抵消信号和第二迭代抵消信号调制并叠加到所述输入信号，并分别测得叠加所述第一迭代抵消信号和第二迭代抵消信号时本振频率附近的功率和；

C4)比较所述功率和的大小，并按照功率和较小的迭代抵消信号的相位调节方向将所述初始相位

以加或减π/2ⁱ的步长调节；其中，i是迭代次数；

C5)是否完成迭代？如是，退出迭代运算，将调节后的相位值作为所述抵消信号的目标相位值

否则，将所述调节后的相位值或

作为初始相位，返回步骤C1)。

在本发明所述的一种射频识别读写器的载波抑制方法中，所述步骤C5)中，完成迭代的条件为完成事先设置的或由上位机规定的迭代运算次数。

在本发明所述的一种射频识别读写器的载波抑制方法中，所述步骤D)进一步包括如下步骤：

D1)依据得到的初始幅度值和初始相位值生成抵消信号，所述抵消信号为两个正交的基带信号，分别为

及

D2)对所述得到的两个正交的基带信号进行正交调制，得到抵消信号

本发明还揭示了一种实现上述射频识别器的载波抑制方法的射频装置，包括通过环形耦合装置连接在一起的发送通道和接收通道，所述接收通道包括用于将接收到的信号转换为两个基带正交信号的正交基带信号形成模块，将所述正交基带信号输出信号中取得标签传输数据的数据解码模块，由所述正交基带信号输出信号中取得抵消信号的初始幅度值和初始相位值的初始参数取得模块，对所述初始参数取得模块输出中的初始相位值进行迭代而取得目标相位值的目标相位值取得模块，利用所述初始幅度值和目标相位值生成正交的基带抵消信号的抵消信号生成模块以及将所述正交的基带抵消信号调制为抵消信号并输出到合路器中与所述接收通道输入信号合并为接收到的信号的抵消信号调制模块。

在本发明所述的射频装置中，所述初始参数取得模块进一步包括接受所述接收到的信号转换成的两个基带正交信号，并按照

得到抵消信号初始幅度的初始幅度取得单元以及按照

得到抵消信号初始相位的初始相位取得单元；其中A是所述抵消信号的初始幅度值，是所述抵消信号的初始相位值，S_Q是所述两个正交的基带信号中的一个的幅度值，S_I是是所述两个正交的基带信号中另一个的幅度值。

在本发明所述的射频装置中，所述目标相位值取得模块包括用于在所述初始相位值上增加或减去设定的偏移相位值θ的偏移相位单元，分别对其幅度是初始幅度其相位分别是

和

的第一迭代抵消信号和第二迭代抵消信号调制后与接收通道输入信号混合后在所述射频装置的本振频率附近的功率和进行比较的功率和比较单元，按照π/2ⁱ的步长调节所述初始相位的初始相位微调单元以及计算迭代次数并判断迭代是否完成的迭代判断单元，其中i是迭代次数。

在本发明所述的射频装置中，所述正交基带信号形成模块和所述抵消信号调制模块分别包括输出正交的本地振荡信号的第一正交本地振荡源和第二正交本地振荡源，所述第一、第二正交本地振荡源的振荡信号由所述发送通道的本振信号耦合而得。

实施本发明的射频识别读写器的载波抑制方法及射频装置，具有以下有益效果：由于将接收到的信号分解为正交的基带信号，并从其中取得抵消信号的初始幅度和初始相位值，再对初始相位值进行调整，得到目标相位值；再依据初始幅度和目标相位值形成抵消信号，抵消接收通道中的载波信号。因此，可以较为有效地抵消接收通道中读写器自身载波。

附图说明

图1是本发明射频识别读写器的载波抑制方法及射频装置实施例中方法的流程图；

图2是所述实施例初始相位迭代运算的流程图；

图3是所述实施例中射频装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明实施例作进一步说明。

如图1所示，在本发明射频识别读写器的载波抑制方法及射频装置实施例中，其载波抑制方案包括如下步骤：

步骤S11对接收到的信号进行预放大、解调制，得到两路正交中频信号：在本步骤中，通过天线、环形器进入接收通道的信号通过合路器，并经过预放大后分为两路，分别采用其相位相差90度的本振信号解调制，得到两路正交的中频信号。开始时，合路器的另一输入端上还没有抵消信号输出。如果合路器中另一输入端有抵消信号输入，那么，本步骤中，处理的就是通过合路器叠加混合后的输入信号和抵消信号，即接收到的信号。在本实施例中，上述本振信号是通过对发送的本振耦合后对其进行相位调整后得到的正交的本振信号。

步骤S12分别对两路正交中频信号滤波、模数变换，得到正交基带信号：在本步骤中，分别对上面的步骤中取得的两路中频信号进行低通滤波及模数转换，得到两路正交的基带信号。所述基带信号均为数字信号。

步骤S13取得初始幅度值：在本步骤中，按照公式

得到抵消信号的初始幅度；

步骤S14取得初始相位值：在本步骤中，按照公式得到抵消信号的初始相位；在本步骤及步骤S13中，A是所述抵消信号的初始幅度值，

是所述抵消信号的初始相位值，S_Q是所述两个正交的基带信号中的一个的幅度值，S_I是是所述两个正交的基带信号中另一个的幅度值。

步骤S15对初始相位值迭代，得到目标相位值：在本步骤中，对步骤S14中取得的初始相位值进行迭代，得到目标相位值

其具体过程稍后详述。

步骤S16依据初始幅度值和目标相位值得到两路基带抵消信号：在本步骤中，依据上述步骤中取得的初始幅度值和目标相位值生成两路基带抵消信号，分别为

及

步骤S17正交调制两路基带抵消信号，得到抵消信号并与接收信号混合后作为接收到的信号：在本步骤中，分别对得到的两个正交的基带信号进行数模转换，并分别由相位相差90度的本振信号对其进行正交调制，得到抵消信号

该信号与混合泄露载波的接收信号近似反相同幅，将其通过合路器反馈到接收通道，可以达到消除载波泄露干扰的效果。在本实施例中，上述本振信号是通过对发送的本振耦合后对其进行相位调整后得到的正交的本振信号。

在上述步骤中，步骤S11、S12为对接收到的信号进行处理，得到两路正交的基带信号；步骤S13、S14为利用所述两路正交的基带信号得到抵消信号的初始相位值和幅度值；步骤S15为对所述抵消信号的初始相位值进行迭代运算，得到所述抵消信号的目标相位值；步骤S16、S17为生成抵消信号，并将其经过调制后叠加到接收信号上以得到接收到的信号。

在本实施例中，上面描述的通过迭代将初始相位调整为目标相位值

的步骤见图2所示，其步骤如下：

步骤S301定迭代初始相位，该相位为步骤S14所得初始相位

步骤S302和步骤S304分别加减偏移相位，为生成两个比较量，在相位

上加减θ得到两路信号。也即是说，在步骤S302、步骤S304中在得到的抵消信号的初始相位值的基础上分别对其增加和减少一设定的偏移相位值θ，得到增加和减少的相位值；利用初始幅度和增加的相位值、初始幅度和减少的相位值分别得到第一迭代抵消信号和第二迭代抵消信号；值得一提的是，在步骤S302和步骤S304中的两个比较量，并不是同时产生的，而是先后产生的，例如，可以先产生一个增加的相位值作为比较量，将其输出，并通过步骤S303得到与该比较量对应的功率和；再产生一个减少相位值作为另外一个比较量，通过步骤S305得到另外一个比较量对应的功率和；之后再执行步骤S306。这种比较量的设置及功率和采集方式虽然在时间性上有所牺牲，但是，其功率和采集电路的结构相对简单，成本较低。也就是说，步骤S302和步骤S303为一路；步骤S304和步骤S305为另外一路，这两路并不是同时执行的，而是先后执行的。

步骤S303和步骤S305分别带入抵消并计算相应功率和，将两路信号反馈到接收信号中，采集本振频率附近的功率和。在本步骤中，分别将第一迭代抵消信号和第二迭代抵消信号调制并叠加到所述输入信号，并分别测得叠加第一迭代抵消信号和第二迭代抵消信号时本振频率附近的功率和。

步骤S306比较两个功率和，并按照功率和较小的迭代抵消信号的相位调节方向将所述初始相位

以加或减π/2ⁱ的步长调节；其中，i是迭代次数；

步骤S307和步骤S308分别产生迭代相位，根据比较结果选择迭代方向进行下次迭代。在步骤S307和步骤S308中，在一次迭代过程中只会执行这两个步骤中的一个，被执行的步骤是依据上述功率和比较结果决定的；如果功率和1小于功率和2(请参见图2)，则执行步骤S307；否则执行步骤S308。在这两个步骤中，还分别需要判断是否完成迭代？如是，退出迭代运算，将调节后的相位值作为所述抵消信号的目标相位值

否则，将所述调节后的相位值或

作为初始相位，开始再次迭代。

上述步骤S301-S308执行的结果，是得到一个较为准确的目标相位，更好地消除接收信号中的载波。

此外，在本实施例中，还涉及一种实现上述载波抑制方法的射频装置，该射频装置的结构如图3所示，包括：天线101、环形器102、合路器103、功率放大器104、低噪声放大器105、可调增益放大器106、乘法器107、定向耦合器108、分相器109、数模转换器110、本地振荡器111、低通滤波器112，模数转换器113、发送信号模块114、数据解码模块115、初始参数取得模块116、目标相位取得模块117、抵消信号形成模块118以及接收功率检测模块119。其中，功率放大器104、乘法器107、数模转换器110、发送信号模块114以及本地振荡器111构成发送通道；除天线101和环形器102之外的其他部件为接收通道，参见图3，其中连接在数据解码模块115、初始参数取得模块116和低噪声放大器105之间的部分为正交基带信号形成模块；连接在抵消信号形成模块118和可调增益放大器106之间的部分为抵消信号调制模块；正交基带信号形成模块将接收到的信号(包括单独的接收信号和混合了抵消信号的接收信号)转换为两个基带正交信号；数据解码模块115由所述正交基带信号形成模块输出信号中取得标签传输数据；初始参数取得模块116由所述正交基带信号形成模块输出信号中取得抵消信号的初始幅度值和初始相位值；目标相位值取得模块117对初始参数取得模块116输出中的初始相位值进行迭代而取得目标相位值；抵消信号生成模块118利用初始幅度值和目标相位值(在上述迭代过程中是调整后的初始相位值)生成正交的基带抵消信号；抵消信号调制模块将正交的基带抵消信号调制为抵消信号并输出到合路器103中与上述接收通道输入信号合并为接收到的信号；接收功率检测模块119将混合了抵消信号的接收信号中频附近的功率和信息输出到目标相位值取得模块117作为判断迭代进行方向的依据。

在本实施例中，初始参数取得模块116进一步包括初始幅度值取得单元和初始相位值取得单元(图中未示出)；其中，初始幅度取得单元将所述正交基带信号形成模块转换成的两个基带正交信号，按照

得到抵消信号初始幅度；初始相位取得单元按照

得到抵消信号初始相位；其中A是抵消信号的初始幅度值，是抵消信号的初始相位值，S_Q是两个正交的基带信号中的一个的幅度值，S_I是两个正交的基带信号中另一个的幅度值。而目标相位值取得模块117包括偏移相位单元、功率和比较单元、初始相位微调单元以及迭代判断单元(图中未示出)；其中，偏移相位单元用于在所述初始相位值上增加或减去设定的偏移相位值θ；功率和比较单元在其幅度是初始幅度其相位分别是

和

的第一迭代抵消信号和第二迭代抵消信号经调制后与接收通道输入信号混合后，分别经过接收功率检测模块119得到所述射频装置的本振频率附近的功率和，并对两者进行比较；初始相位微调单元按照π/2ⁱ的步长调节初始相位，其中i是迭代次数；迭代判断单元计算迭代次数并判断迭代是否完成；在本实施例中，迭代次数i是事先通过人工或该阅读器的上位机输入的。

其中，发送信号模块114，数据解码模块115，初始参数取得模块116，目标相位取得模块117以及抵消信号形成模块118属于数字信号处理部件，其余部件为模拟信号处理部件。

在本实施例中，信号流程如下：首先，发送信号模块114将基带信号送入数模转换器110，将数字信号转换为模拟信号，送入乘法器107，经本地振荡器111发出的载波信号调制后送入功率放大器104，放大后送入环形器102及天线101发射。

接收信号通过天线101及环形器102进入接收通道，首先经过合路器103，然后经过低噪声放大器105放大后送入正交解调通道I，Q中(即上述正交基带信号形成模块中)，其中I路信号与本振111的0°相位偏移信号相乘，经低通滤波器112后解调，送入模数转换器113中转换成数字信号进入数据解码模块115；Q路信号与本振111的90°相位偏移信号相乘，其余部分同I路。

由于接收信号与发送信号共用一个天线，并经环形器分离，环形器的隔离度决定了接收信号中混有泄露载波，因而本装置设计了载波抵消环路，所述载波抵消环路包含：数字化后的信号经初始参数取得模块116计算出抵消相位及幅度后，送入目标相位值取得模块117进行相位进一步逼近，然后送入抵消信号调制模块，经数模转换及正交调制后，送入可调增益放大器106进行幅度修正，最后生成载波抵消信号送入合路器103。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种射频识别读写器的载波抑制方法，其特征在于，包括如下步骤：

A）对接收到的信号进行处理，得到两路正交的基带信号；

B）利用所述两路正交的基带信号得到抵消信号的初始相位值和幅度值；

C）对所述抵消信号的初始相位值进行迭代运算，得到所述抵消信号的目标相位值；

D）生成抵消信号，并将其经过调制后叠加到所述接收到的信号上；所述步骤B）进一步包括如下步骤：

B1）按照公式得到抵消信号的初始幅度；

B2）按照公式

得到抵消信号的初始相位；

其中，A是所述抵消信号的初始幅度值，是所述抵消信号的初始相位值，S_Q是所述两路正交的基带信号中的一路的幅度值，S_I是所述两路正交的基带信号中另一路的幅度值；

所述步骤C）进一步包括如下步骤：

C1）在得到的抵消信号的初始相位值的基础上分别对其增加和减少一设定的偏移相位值θ，得到增加和减少的相位值；

C2）利用所述初始幅度和增加的相位值、所述初始幅度和减少的相位值分别得到第一迭代抵消信号和第二迭代抵消信号；

C3）分别将所述第一迭代抵消信号和第二迭代抵消信号调制并叠加到输入信号，并分别测得叠加所述第一迭代抵消信号和第二迭代抵消信号时本振频率附近的功率和；

C4）比较所述功率和的大小，并按照功率和减小的方向将所述初始相位以加或减π/2ⁱ的步长进行调节；其中，i是迭代次数；

C5）是否完成迭代？如是，退出迭代运算，将调节后的相位值作为所述抵消信号的目标相位值

否则，将所述调节后的相位值

或

作为初始相位，返回步骤C1）。

2.根据权利要求1所述的射频识别读写器的载波抑制方法，其特征在于，所述步骤A）进一步包括如下步骤：

A1）对所述接收到的信号进行预放大，并进行正交解调，得到两路正交中频信号；

A2）对两路正交中频信号分别进行低通滤波和模数转换，得到两路正交的基带信号。

3.根据权利要求1所述的射频识别读写器的载波抑制方法，其特征在于，所述步骤C5）中，完成迭代的条件为完成事先设置的或由上位机规定的迭代运算次数。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的射频识别读写器的载波抑制方法，其特征在于，所述步骤D）进一步包括如下步骤：

D1）依据得到的初始幅度值和初始相位值生成抵消信号，所述抵消信号为两个正交的基带信号，分别为

及

D2）对所述得到的两个正交的基带信号进行正交调制，得到抵消信号

5.一种射频识别读写器的射频装置，包括通过环形耦合装置连接在一起的发送通道和接收通道，其特征在于，所述接收通道包括用于将接收到的信号转换为两个基带正交信号的正交基带信号形成模块，将所述正交基带信号输出信号中取得标签传输数据的数据解码模块，由所述正交基带信号输出信号中取得抵消信号的初始幅度值和初始相位值的初始参数取得模块，对所述初始参数取得模块输出中的初始相位值进行迭代而取得目标相位值的目标相位值取得模块，利用所述初始幅度值和目标相位值生成正交的基带抵消信号的抵消信号生成模块以及将所述正交的基带抵消信号调制为抵消信号并输出到合路器中与所述接收通道输入信号合并为接收到的信号的抵消信号调制模块；

所述初始参数取得模块进一步包括接受所述接收到的信号转换成的两个基带正交信号，并按照

得到抵消信号初始幅度的初始幅度取得单元以及按照

得到抵消信号初始相位的初始相位取得单元；其中A是所述抵消信号的初始幅度值，

是所述抵消信号的初始相位值，S_Q是所述两路正交的基带信号中的一路的幅度值，S_I是所述两路正交的基带信号中另一路的幅度值；

所述目标相位值取得模块包括用于在所述初始相位值上增加或减去设定的偏移相位值θ的偏移相位单元，分别对其幅度是初始幅度其相位分别是

和

的第一迭代抵消信号和第二迭代抵消信号调制后与接收通道输入信号混合后在所述射频装置的本振频率附近的功率和进行比较的功率和比较单元，按照π/2ⁱ的步长调节所述初始相位的初始相位微调单元以及计算迭代次数并判断迭代是否完成的迭代判断单元；其中i是迭代次数。

6.根据权利要求5所述的射频识别读写器的射频装置，其特征在于，所述正交基带信号形成模块和所述抵消信号调制模块分别包括输出正交的本地振荡信号的第一正交本地振荡源和第二正交本地振荡源，所述第一、第二正交本地振荡源的振荡信号由所述发送通道的本振信号耦合而得。

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