CN115276681A - Rfid读写器***、发射功率闭环控制方法及主控制器 - Google Patents

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CN115276681A CN202210892997.0A CN202210892997A CN115276681A CN 115276681 A CN115276681 A CN 115276681A CN 202210892997 A CN202210892997 A CN 202210892997A CN 115276681 A CN115276681 A CN 115276681A
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Abstract

本申请提供的RFID读写器***、发射功率闭环控制方法及主控制器，该***包括发射链路功率驱动电路和射频功率校准电路，其中，发射链路功率驱动电路包括依次连接的数字基带及其增益寄存器、基频DAC、混频器及其增益寄存器、驱动功率放大器及其增益寄存器、滤波器和末级可调增益功率放大器，射频功率校准电路包括定向耦合器、功率检测器、模数转换器以及主控制器，相对于现有技术来说，本申请在混频器及其增益寄存器和驱动功率放大器及其增益寄存器之外，增加了数字基带及其增益寄存器和末级可调增益功率放大器，进一步增加了射频发射链路的增益调节和控制范围。

Description

RFID读写器***、发射功率闭环控制方法及主控制器
技术领域
本申请涉及射频技术领域，尤其涉及一种RFID读写器***、发射功率闭环控制方法及主控制器。
背景技术
超高频射频识别通信***由RFID读写器和RFID标签两大部分组成。RFID读写器是有源***，可以直接外接电源供电，标签是无源***，无法直接外接电源供电。RFID读写器通过天线向空间发射电磁波，RFID标签通过其天线接收空间电磁波并转化成电能给自己供电。实际应用场景中，RFID标签和RFID读写器之间距离的远近会影响通信质量的好坏。例如，当两者之间距离较远时，由于电磁波空间长距离衰减大，要求RFID读写器能够发射大功率电磁波，以便能够激活标签，保证两者正常通信；而当两者之间距离较近时，由于电磁波空间短距离衰减小，要求RFID读写器能够发射小功率电磁波，只激活近距离标签，避免激活远距离标签，同时也能减少读写器***功耗。这就要求RFID读写器输出功率可以调节，以满足不同距离的通信应用场景的要求。
目前，RFID读写器***主要由基频DAC、混频器(Mixer)，片内功率放大器，片外功率放大器，定向耦合器，功率检测器，模数转换器和主控制器八大部分组成。其中，混频器增益和片内功率放大器增益可以通过寄存器调节，但仅通过这两个寄存器增益调节的范围有限，目前业界读写器***普遍只能做到功率可调范围为15dBm-33dBm，无法在大动态范围内调节功率。
发明内容
本申请的目的旨在至少能解决上述的技术缺陷之一，特别是现有技术中仅通过两个寄存器增益调节的范围有限，无法在大动态范围内调节功率的技术缺陷。
本申请提供了一种RFID读写器***，所述***包括：发射链路功率驱动电路和射频功率校准电路；
其中，所述发射链路功率驱动电路包括依次连接的数字基带及其增益寄存器、基频DAC、混频器及其增益寄存器、驱动功率放大器及其增益寄存器、滤波器和末级可调增益功率放大器；
所述射频功率校准电路包括定向耦合器、功率检测器、模数转换器以及主控制器；
所述定向耦合器的一端与所述末级可调增益功率放大器连接，另一端与所述功率检测器连接，用于将所述末级可调增益功率放大器的输出功率耦合至所述功率检测器；
所述功率检测器的一端与所述定向耦合器相连，另一端通过所述模数转换器与所述主控制器的输入端相连，用于对所述定向耦合器耦合的功率进行检测，并通过所述模数转换器将检测功率转换为输出电压后发送至所述主控制器；
所述主控制器的输出端分别与所述数字基带及其增益寄存器、所述混频器及其增益寄存器、所述驱动功率放大器及其增益寄存器以及所述末级可调增益功率放大器相连，用于依据所述输出电压对所述发射链路功率驱动电路中各个增益驱动单元的增益进行闭环控制，以使所述发射链路功率驱动电路的发射功率满足不同通信场景的要求。
可选地，所述***还包括温度传感器；
所述温度传感器的一端与所述功率检测器相连，另一端与所述主控制器相连，用于对所述功率检测器的实时温度进行检测，并将检测到的实时温度发送给所述主控制器，以使所述主控制器根据所述实时温度，对所述发射链路功率驱动电路中各个增益驱动单元的增益进行闭环控制调节时的实际发射功率，进行自适应补偿。
本申请还提供了一种发射功率闭环控制方法，应用于上述实施例中任一项所述RFID读写器***的主控制器，所述方法包括：
确定发射链路功率驱动电路的目标发射功率，并获取预先配置的发射链路增益与发射功率之间的第一增益配置表；
基于所述目标发射功率和所述第一增益配置表对所述发射链路功率驱动电路中各个增益驱动单元的增益进行配置；
获取配置增益后的发射链路功率驱动电路的实际发射功率；
将所述实际发射功率与所述目标发射功率进行比对，确定所述实际发射功率与所述目标发射功率之间的功率误差是否超过预设误差阈值；
若是，则依据所述功率误差对所述发射链路功率驱动电路中各个增益驱动单元的增益重新进行配置，并返回执行获取配置增益后的发射链路功率驱动电路的实际发射功率的步骤，直到所述实际发射功率与所述目标发射功率之间的功率误差不超过所述预设误差阈值为止；
若否，则退出闭环控制环节。
可选地，所述发射链路功率驱动电路中各个增益驱动单元包括数字基带及其增益寄存器、混频器及其增益寄存器、驱动功率放大器及其增益寄存器以及末级可调增益功率放大器；
所述基于所述目标发射功率和所述第一增益配置表对所述发射链路功率驱动电路中各个增益驱动单元的增益进行配置，包括：
根据所述目标发射功率和所述第一增益配置表，确定所述发射链路功率驱动电路达到所述目标发射功率时的目标发射链路增益；
获取发射链路增益与各个增益驱动单元的增益之间的第二增益配置表；
根据所述目标发射链路增益和所述第二增益配置表，对所述数字基带及其增益寄存器、所述混频器及其增益寄存器、所述驱动功率放大器及其增益寄存器以及所述末级可调增益功率放大器各自的增益进行配置。
可选地，所述依据所述功率误差对所述发射链路功率驱动电路中各个增益驱动单元的增益重新进行配置，包括：
根据所述功率误差重新确定所述发射链路功率驱动电路达到所述目标发射功率时的目标发射链路增益；
根据重新确定的目标发射链路增益以及所述第二增益配置表，重新对所述数字基带及其增益寄存器、所述混频器及其增益寄存器、所述驱动功率放大器及其增益寄存器以及所述末级可调增益功率放大器各自的增益进行配置。
可选地，所述获取配置增益后的发射链路功率驱动电路的实际发射功率，包括：
获取模数转换器输入的对功率检测器的检测功率进行转换后得到的输出电压；
按照预先配置的发射功率与输出电压之间的目标拟合公式，将所述输出电压转换为发射功率，并将转换得到的发射功率作为配置增益后的发射链路功率驱动电路的实际发射功率；
其中，所述目标拟合公式为所述功率检测器在常温状态时设置的拟合公式。
可选地，所述目标拟合公式的配置过程，包括：
依据射频功率校准电路的电路损耗以及所述功率检测器的类型，确定初始拟合公式；
从所述第一增益配置表中任意选取多组发射链路增益与发射功率之间的配置关系；
根据各组发射链路增益与发射功率之间的配置关系对所述初始拟合公式中的参数进行校准，得到目标拟合公式。
可选地，所述方法还包括：
确定不同工作频率下的发射链路增益与发射功率之间的第一增益配置表；
针对每一工作频率下的第一增益配置表，返回执行从所述第一增益配置表中任意选取多组发射链路增益与发射功率之间的配置关系的步骤，直到得到每一工作频率下的目标拟合公式为止；
其中，每一工作频率下的目标拟合公式用于将对应工作频率下的输出电压转换为对应工作频率下的发射功率。
可选地，所述方法还包括：
确定所述功率检测器的实时温度；
根据所述功率检测器的实时温度与所述功率检测器在常温状态下的温度之间的温度差，确定所述温度差下的功率补偿值；
按照所述功率补偿值对所述配置增益后的发射链路功率驱动电路的实际发射功率进行自适应补偿。
本申请还提供了一种主控制器，所述主控制器被配置为执行如上述实施例中任一项所述发射功率闭环控制方法的步骤。
从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：
本申请提供的RFID读写器***、发射功率闭环控制方法及主控制器，该***包括发射链路功率驱动电路和射频功率校准电路，其中，发射链路功率驱动电路包括依次连接的数字基带及其增益寄存器、基频DAC、混频器及其增益寄存器、驱动功率放大器及其增益寄存器、滤波器和末级可调增益功率放大器，射频功率校准电路包括定向耦合器、功率检测器、模数转换器以及主控制器，定向耦合器将末级可调增益功率放大器的输出功率耦合至功率检测器后，功率检测器对定向耦合器耦合的功率进行检测，并通过模数转换器将检测功率转换为输出电压后发送至主控制器，主控制器依据输出电压对发射链路功率驱动电路中数字基带及其增益寄存器的增益、混频器及其增益寄存器的增益、驱动功率放大器及其增益寄存器的增益以及末级可调增益功率放大器的增益进行闭环控制，以使发射链路功率驱动电路的发射功率满足不同通信场景的要求，相对于现有技术来说，本申请在混频器及其增益寄存器和驱动功率放大器及其增益寄存器之外，增加了数字基带及其增益寄存器和末级可调增益功率放大器，进一步增加了射频发射链路的增益调节和控制范围。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本申请实施例提供的RFID读写器***的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的主控制器对发射链路功率驱动电路中各个增益驱动单元的增益进行闭环控制的结构示意图；
图3为本申请实施例提供的一种发射功率闭环控制方法的流程示意图；
图4为本申请实施例提供的发射链路增益与发射功率之间的第一增益配置表的展示图；
图5为本申请实施例提供的发射链路增益与各个增益驱动单元的增益之间的第二增益配置的展示图；
图6为本申请实施例提供的校准电路的结构示意图；
图7为本申请实施例提供的自适应补偿电路的结构示意图；
图8为本申请实施例提供的不同温度下的自适应补偿后的实际发射功率的示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
目前，RFID读写器***主要由基频DAC、混频器(Mixer)，片内功率放大器，片外功率放大器，定向耦合器，功率检测器，模数转换器和主控制器八大部分组成。其中，混频器增益和片内功率放大器增益可以通过寄存器调节，但仅通过这两个寄存器增益调节的范围有限，目前业界读写器***普遍只能做到功率可调范围为15dBm-33dBm，无法在大动态范围内调节功率。
基于此，本申请提出了如下技术方案，具体参见下文：
在一个实施例中，本申请提供了一种RFID读写器***，所述***包括：发射链路功率驱动电路和射频功率校准电路。
可以理解的是，这里的发射链路功率驱动电路指的是RFID读写器***中由多个增益驱动单元以及基频DAC、滤波器所组成的发射一定功率的电磁波的链路，而这里的射频功率校准电路则指的是RFID读写器***中对发射链路功率驱动电路的发射功率进行检测和闭环控制调节的电路。
其中，所述发射链路功率驱动电路可以包括依次连接的数字基带及其增益寄存器、基频DAC、混频器及其增益寄存器、驱动功率放大器及其增益寄存器、滤波器和末级可调增益功率放大器。
需要说明的是，本申请中发射链路功率驱动电路包括多个增益驱动单元，分别为数字基带及其增益寄存器、混频器及其增益寄存器、驱动功率放大器及其增益寄存器和末级可调增益功率放大器，每一增益驱动单元通过其增益寄存器或功率放大器本身来调节各自的增益，以使最终的发射链路功率驱动电路发射电磁波时的功率能够满足不同应用场景的需求。
进一步地，这里的增益指的是放大倍数，增益寄存器指的是能够放大信号的寄存器。例如，本申请中的数字基带及其增益寄存器指的便是将未经调制到载波信号前的数字基带信号进行放大的电子元器件；基频DAC将放大后的数字基带信号转换为射频信号后，混频器及其增益寄存器将基频DAC发出的射频信号与本振信号相乘后进行放大的电子元器件；驱动功率放大器及其增益寄存器可以对混频器及其增益寄存器的输出功率进行驱动级增益的电子元器件；而末级可调增益功率放大器则可以对驱动功率放大器及其增益寄存器的输出功率再次进行放大的电子元器件。
所述射频功率校准电路可以包括定向耦合器、功率检测器、模数转换器以及主控制器。
所述定向耦合器的一端与所述末级可调增益功率放大器连接，另一端与所述功率检测器连接，用于将所述末级可调增益功率放大器的输出功率耦合至所述功率检测器。
所述功率检测器的一端与所述定向耦合器相连，另一端通过所述模数转换器与所述主控制器的输入端相连，用于对所述定向耦合器耦合的功率进行检测，并通过所述模数转换器将检测功率转换为输出电压后发送至所述主控制器。
所述主控制器的输出端分别与所述数字基带及其增益寄存器、所述混频器及其增益寄存器、所述驱动功率放大器及其增益寄存器以及所述末级可调增益功率放大器相连，用于依据所述输出电压对所述发射链路功率驱动电路中各个增益驱动单元的增益进行闭环控制，以使所述发射链路功率驱动电路的发射功率满足不同通信场景的要求。
示意性地，如图1、图2所示，图1为本申请实施例提供的RFID读写器***的结构示意图，图2为本申请实施例提供的主控制器对发射链路功率驱动电路中各个增益驱动单元的增益进行闭环控制的结构示意图；由图1、图2可知，本申请中主控制器通过模数转换器采集功率检测器的检测功率对应的输出电压，并根据该输出电压来对发射链路功率驱动电路中各个增益驱动单元的增益进行闭环控制，而当发射链路功率驱动电路中的增益驱动单元存在多个时，可以对每一增益驱动单元中的增益进行调节，这样便可以提高发射链路功率驱动电路的整体增益，从而使得发射链路功率驱动电路的发射功率的可调范围扩大，进一步满足不同通信场景的需求。
另外，本申请中的主控制器指的是在有多个指令控制器的计算机中，在给定的时间间隔内起主要作用的指令控制器。由图1、图2可知，本申请中的主控制器可以替换为MCU(微控制单元)，又称单片微型计算机(Single Chip Microcomputer)或者单片机。一般地，MCU按其基本操作处理的数据位数可以分为1位、4位、8位、16位、32位甚至64位单片机，平时较多使用8位，16位和32位的单片机；按其存储器类型又可以分为无片内ROM型和带片内ROM型两种，本申请可以依据实际情况进行选择，在此不做限制。
上述实施例中，RFID读写器***包括发射链路功率驱动电路和射频功率校准电路，其中，发射链路功率驱动电路包括依次连接的数字基带及其增益寄存器、基频DAC、混频器及其增益寄存器、驱动功率放大器及其增益寄存器、滤波器和末级可调增益功率放大器，射频功率校准电路包括定向耦合器、功率检测器、模数转换器以及主控制器，定向耦合器将末级可调增益功率放大器的输出功率耦合至功率检测器后，功率检测器对定向耦合器耦合的功率进行检测，并通过模数转换器将检测功率转换为输出电压后发送至主控制器，主控制器依据输出电压对发射链路功率驱动电路中数字基带及其增益寄存器的增益、混频器及其增益寄存器的增益、驱动功率放大器及其增益寄存器的增益以及末级可调增益功率放大器的增益进行闭环控制，以使发射链路功率驱动电路的发射功率满足不同通信场景的要求，相对于现有技术来说，本申请在混频器及其增益寄存器和驱动功率放大器及其增益寄存器之外，增加了数字基带及其增益寄存器和末级可调增益功率放大器，进一步增加了射频发射链路的增益调节和控制范围。
在一个实施例中，所述***还可以包括温度传感器；所述温度传感器的一端与所述功率检测器相连，另一端与所述主控制器相连，用于对所述功率检测器的实时温度进行检测，并将检测到的实时温度发送给所述主控制器，以使所述主控制器根据所述实时温度，对所述发射链路功率驱动电路中各个增益驱动单元的增益进行闭环控制调节时的实际发射功率，进行自适应补偿。
本实施例中，RFID读写器***还可以包括温度传感器，该温度传感器可以设置在功率检测器与主控制器之间，用于对功率检测器的温度进行实时检测，并将检测到的实时温度发送给主控制器，这样，主控制器便可以根据该实时温度来对发射链路功率驱动电路中各个增益驱动单元的增益进行闭环控制调节时的实际发射功率进行自适应补偿，从而有效降低功率检测器因工作环境温度的变化导致读写器输出功率调节精度不佳的情况发生。
可以理解的是，由于工作环境温度因素的影响，导致功率检测器在不同温度下检测的功率存在一定的偏差，从而使得输入至主控制器的输出电压也存在一定的偏差，在该偏差的影响下，容易使得最终RFID读写器***的输出功率的调节精度不佳。因此，本申请为了提高调节精度，在功率检测器工作时，利用温度传感器来对功率检测器的实时温度进行检测，并通过主控制器来根据该实时温度对发射链路功率驱动电路的实际发射功率进行自适应补偿，从而在一定程度上消除偏差。
在一个实施例中，如图3所示，图3为本申请实施例提供的一种发射功率闭环控制方法的流程示意图；本申请还提供了一种发射功率闭环控制方法，应用于上述实施例中任一项所述RFID读写器***的主控制器，所述方法可以包括：
S110：确定发射链路功率驱动电路的目标发射功率，并获取预先配置的发射链路增益与发射功率之间的第一增益配置表。
本步骤中，主控制器在对发射链路功率驱动电路的发射功率进行闭环控制时，可以先确定发射链路功率驱动电路的目标发射功率，该目标发射功率指的是RFID读写器***与一定距离的RFID标签进行通信时，RFID读写器***中的发射链路功率驱动电路发射电磁波时的发射功率。
可以理解的是，由于RFID读写器***与RFID标签之间的距离与应用场景有关，不同的应用场景下，两者之间的距离不同。当两者之间距离较远时，由于电磁波空间长距离衰减大，要求RFID读写器***能够发射大功率电磁波，以便能够激活标签，保证两者正常通信；当两者之间距离较近时，由于电磁波空间短距离衰减小，要求RFID读写器***能够发射小功率电磁波，只激活近距离标签，避免激活远距离标签，同时也能减少RFID读写器***功耗。因此，本申请中的目标发射功率随着应用场景的变换而改变，当目标发射功率变化时，即可通过本申请的发射功率闭环控制方法对发射链路功率驱动电路中各个增益驱动单元的增益进行控制，以便达到对应的发射功率。
进一步地，本申请在对发射链路功率驱动电路的发射功率进行闭环控制时，还可以获取预先配置的发射链路增益与发射功率之间的第一增益配置表，该第一增益配置表中记录有多组发射链路增益与发射功率之间的对应关系，当确定目标发射功率后，即可通过第一增益配置表来确定当前目标发射功率对应的发射链路功率驱动电路的发射链路增益，这样便可以通过该发射链路增益来对发射链路功率驱动电路中各个增益驱动单元的增益进行控制。
S120：基于目标发射功率和所述第一增益配置表对发射链路功率驱动电路中各个增益驱动单元的增益进行配置。
S130：获取配置增益后的发射链路功率驱动电路的实际发射功率。
上述步骤中，通过S110确定发射链路功率驱动电路的目标发射功率，并获取预先配置的发射链路增益与发射功率之间的第一增益配置表后，本申请可以基于目标发射功率和第一增益配置表来对发射链路功率驱动电路中各个增益驱动单元的增益进行配置，这样便可以获取配置增益后的发射链路功率驱动电路的实际发射功率。
S140：将实际发射功率与目标发射功率进行比对，确定实际发射功率与目标发射功率之间的功率误差是否超过预设误差阈值；若是，则执行S150；若否，则执行S160。
本步骤中，当确定发射链路功率驱动电路的实际发射功率后，本申请可以将实际发射功率与目标发射功率进行比对，确定实际发射功率与目标发射功率之间的功率误差是否超过预设误差阈值，并在超过预设误差阈值或不超过预设误差阈值的情况下分别作出不同的处理方式。
其中，本申请的预设误差阈值可以是多次实验后获取的能够满足不同应用场景需求的实际发射功率与目标发射功率之间的误差大小，在该预设误差阈值范围内，则表明实际发射功率已满足当前应用场景的需求，若不在该预设误差阈值范围内，则表明实际发射功率暂未满足当前应用场景的需求，因此，需要对该实际发射功率进行调整，以便满足当前应用场景的需求。
可以理解的是，本申请中第一增益配置表提供了多组发射链路增益与发射功率之间的对应关系，当确定目标发射功率后，即可通过第一增益配置表来确定当前目标发射功率对应的发射链路功率驱动电路的发射链路增益，进而通过该发射链路增益来对发射链路功率驱动电路中各个增益驱动单元的增益进行控制。但在控制过程中，各个增益驱动单元的控制精度难免存在一定的偏差，从而导致配置增益后的发射链路功率驱动电路的实际发射功率与目标发射功率之间存在一定的误差。本申请为了消除此种误差，可以将实际发射功率与目标发射功率进行比对，并判断实际发射功率与目标发射功率之间的功率误差是否超过预设误差阈值，并对超过或不超过的情况进行相应的控制操作，从而使得最终发射链路功率驱动电路输出的功率更加逼近于目标发射功率，以保证RFID读写器***与RFID标签之间正常通信的同时，减少RFID读写器***功耗。
S150：依据功率误差对发射链路功率驱动电路中各个增益驱动单元的增益重新进行配置，并返回执行S130～S140，直到实际发射功率与目标发射功率之间的功率误差不超过预设误差阈值为止。
S160：退出闭环控制环节。
上述步骤中，当实际发射功率与目标发射功率之间的功率误差超过预设误差阈值时，可以依据该功率误差来对发射链路功率驱动电路中各个增益驱动单元的增益重新进行配置，并获取配置增益后的发射链路功率驱动电路的实际发射功率，将该实际发射功率与目标发射功率进行比对，确定该实际发射功率与目标发射功率之间的功率误差是否超过预设误差阈值，若超过，则继续依据功率误差来对发射链路功率驱动电路中各个增益驱动单元的增益重新进行配置，直到实际发射功率与目标发射功率之间的功率误差不超过预设误差阈值为止；而当实际发射功率与目标发射功率之间的功率误差不超过预设误差阈值时，则表明该实际发射功率已满足当前应用场景的需求，此时可以直接退出闭环控制环节，发射链路功率驱动电路直接依据该实际发射功率输出相应的电磁波即可。
在一个实施例中，所述发射链路功率驱动电路中各个增益驱动单元可以包括数字基带及其增益寄存器、混频器及其增益寄存器、驱动功率放大器及其增益寄存器以及末级可调增益功率放大器。
S120中基于所述目标发射功率和所述第一增益配置表对所述发射链路功率驱动电路中各个增益驱动单元的增益进行配置，可以包括：
S121：根据所述目标发射功率和所述第一增益配置表，确定所述发射链路功率驱动电路达到所述目标发射功率时的目标发射链路增益。
S122：获取发射链路增益与各个增益驱动单元的增益之间的第二增益配置表。
S123：根据所述目标发射链路增益和所述第二增益配置表，对所述数字基带及其增益寄存器、所述混频器及其增益寄存器、所述驱动功率放大器及其增益寄存器以及所述末级可调增益功率放大器各自的增益进行配置。
本实施例中，在对发射链路功率驱动电路中各个增益驱动单元的增益进行配置时，可以根据目标发射功率和第一增益配置表来确定发射链路功率驱动电路达到目标发射功率时的目标发射链路增益，接着，本申请可以获取发射链路增益与各个增益驱动单元的增益之间的第二增益配置表，并根据该第二增益配置表查找与目标发射链路增益对应的各增益驱动单元的增益，以便对各增益驱动单元的增益进行配置。
示意性地，如图4、图5所示，图4为本申请实施例提供的发射链路增益与发射功率之间的第一增益配置表的展示图，图5为本申请实施例提供的发射链路增益与各个增益驱动单元的增益之间的第二增益配置的展示图；图4、图5中，DBB_gain表示数字基带及其增益寄存器，Modulator_Gain表示混频器及其增益寄存器，Driver PA_Gain表示驱动功率放大器及其增益寄存器，PA_Gain表示末级可调增益功率放大器，图5中的Gain_index表示发射链路增益。由图4可见，在RFID读写器***的发射链路上，通过主控制器对数字基带及其增益寄存器(DBB_gain)、混频器及其增益寄存器(Modulator_Gain)、驱动功率放大器及其增益寄存器(Driver PA_Gain)和末级可调增益功率放大器(PA_Gain)的各个单元的增益控制，可以实现发射功率输出范围为-3dBm-33dBm，调节精准度＜1dB；而由图5可见，本申请中发射链路增益Gain_index上调或下降，对应DBB_gain、Modulator_Gain、Driver PA_Gain、PA_Gain中的1个或者多个值动态调整。因此，当确定与目标发射功率对应的发射链路增益后，即可通过该发射链路增益来确定各个增益驱动单元的增益，以此来实现对发射链路功率驱动电路中各个增益驱动单元的增益进行配置。
在一个实施例中，S150中依据所述功率误差对所述发射链路功率驱动电路中各个增益驱动单元的增益重新进行配置，可以包括：
S151：根据所述功率误差重新确定所述发射链路功率驱动电路达到所述目标发射功率时的目标发射链路增益。
S152：根据重新确定的目标发射链路增益以及所述第二增益配置表，重新对所述数字基带及其增益寄存器、所述混频器及其增益寄存器、所述驱动功率放大器及其增益寄存器以及所述末级可调增益功率放大器各自的增益进行配置。
本实施例中，在对发射链路功率驱动电路中各个增益驱动单元的增益重新进行配置时，本申请可以根据功率误差重新确定发射链路功率驱动电路达到目标发射功率时的目标发射链路增益，接着再根据重新确定的目标发射链路增益以及第二增益配置表，重新对发射链路功率驱动电路中各个增益驱动单元的增益进行配置。
举例来说，本申请可以根据功率误差的大小来重新确定目标发射链路增益。例如，当功率误差为负数时，可以将目标发射链路增益上调，并确定上调后的目标发射链路增益对应的各个增益驱动单元的增益；当功率误差为正数时，可以将目标发射链路增益下降，并确定下降后的目标发射链路增益对应的各个增益驱动单元的增益，以此来对发射链路功率驱动电路中各个增益驱动单元的增益重新进行配置。当然，本申请还可以通过其他方式来重新确定目标发射链路增益，在此不做赘述。
在一个实施例中，S130中获取配置增益后的发射链路功率驱动电路的实际发射功率，可以包括：
S131：获取模数转换器输入的对功率检测器的检测功率进行转换后得到的输出电压。
S132：按照预先配置的发射功率与输出电压之间的目标拟合公式，将所述输出电压转换为发射功率，并将转换得到的发射功率作为配置增益后的发射链路功率驱动电路的实际发射功率；其中，所述目标拟合公式为所述功率检测器在常温状态时设置的拟合公式。
本实施例中，当获取配置增益后的发射链路功率驱动电路的实际发射功率时，可以先获取模数转换器输入的对功率检测器的检测功率进行转换后得到的输出电压，接着本申请可以按照预先配置的发射功率与输出电压之间的目标拟合公式，将输出电压转换为发射功率，并将转换得到的发射功率作为配置增益后的发射链路功率驱动电路的实际发射功率。
可以理解的是，本申请通过发射链路功率驱动电路和射频功率校准电路来实现发射功率的检测与校准，其中，射频功率校准电路可以包括定向耦合器、功率检测器、模数转换器以及主控制器；主控制器通过模数转换器采集功率检测器的检测功率对应的输出电压，并根据该输出电压来对发射链路功率驱动电路中各个增益驱动单元的增益进行闭环控制，从而使得发射链路功率驱动电路的发射功率的可调范围扩大，进一步满足不同通信场景的需求。
当主控制器根据输出电压来对发射链路功率驱动电路中各个增益驱动单元的增益进行闭环控制时，可以按照预先配置的发射功率与输出电压之间的目标拟合公式，将输出电压转换为发射功率，并将转换得到的发射功率作为配置增益后的发射链路功率驱动电路的实际发射功率，进而根据该实际发射功率与目标发射功率之间的功率误差来对发射链路功率驱动电路中各个增益驱动单元的增益进行闭环控制。
其中，本申请的目标拟合公式为功率检测器在常温状态时设置的拟合公式，通过该拟合公式可以计算出RFID读写器***的实际输出功率，进而根据该实际输出功率来进一步确定是否对发射链路功率驱动电路中各个增益驱动单元的增益进行调整，以使最终输出的功率满足当前应用场景的需求。
在一个实施例中，所述目标拟合公式的配置过程，可以包括：
S321：依据射频功率校准电路的电路损耗以及所述功率检测器的类型，确定初始拟合公式。
S322：从所述第一增益配置表中任意选取多组发射链路增益与发射功率之间的配置关系。
S323：根据各组发射链路增益与发射功率之间的配置关系对所述初始拟合公式中的参数进行校准，得到目标拟合公式。
本实施例中，在使用目标拟合公式来计算实际输出功率之前，本申请可以依据射频功率校准电路的电路损耗以及功率检测器的类型来确定初始拟合公式，接着本申请可以从第一增益配置表中任意选取多组发射链路增益与发射功率之间的配置关系，并根据各组发射链路增益与发射功率之间的配置关系来对初始拟合公式中的参数进行校准，从而得到目标拟合公式。
具体地，本申请中主控制器通过模数转换器定时采样功率检测器的数值，并根据输出功率(Y)和模数转换器采集的数值(X)的初始拟合公式：Y＝A2*X2+A1*X+A0计算出RFID读写器***的实际输出功率。其中，A2，A1和A0是由硬件电路中定向耦合器，衰减电阻R2，功率检测器和模数转换器和微带线损耗等决定的，可以通过校准电路进行校准。
示意性地，如图6所示，图6为本申请实施例提供的校准电路的结构示意图；图6中，该校准电路包括射频功率检测电路、发射链路功率驱动电路、频谱仪/功率计和PC(电脑及其软件***)，本申请可以从预先粗拟定的第一增益配置表中选择几组Gain_index来进行射频功率检测电路的校准，从而得出初始拟合公式中的A2，A1和A0的值。可以理解的是，当选择进行校准的Gain_index越多，得出的Y＝A2*X2+A1*X+A0的目标拟合公式计算出的读写器输出功率越逼近实际输出功率值。
进一步地，本申请在确定初始拟合公式时，首先是通过功率检测器的类型来确定公式的类型，接着再依据射频功率校准电路的电路损耗来确定初始拟合公式中的A2，A1和A0这些参数。例如，当本申请中的功率检测器为LMV225时，由于LMV225具有非线性特征，因此，可以将初始拟合公式设置为二次多项式的形式，并依据射频功率校准电路的电路损耗来确定初始拟合公式中的A2，A1和A0这些参数。当然，若本申请选用其他类型的功率检测器，也可以依据该类型的功率检测器的特征来确定相应的初始拟合公式，具体可视实际情况而定，在此不做限制。
在一个实施例中，所述方法还可以包括：
S133：确定不同工作频率下的发射链路增益与发射功率之间的第一增益配置表；
S134：针对每一工作频率下的第一增益配置表，返回执行从所述第一增益配置表中任意选取多组发射链路增益与发射功率之间的配置关系的步骤，直到得到每一工作频率下的目标拟合公式为止；其中，每一工作频率下的目标拟合公式用于将对应工作频率下的输出电压转换为对应工作频率下的发射功率。
本实施例中，由于不同的工作频率下对应的发射链路增益会有所不同，进而导致各个增益驱动单元的增益也会有所不同。因此，本申请为了进一步改善不同工作频率下RFID读写器***的射频输出功率的准确性，可分别针对不同的工作频点(f1、f2...fx)对第一增益配置表进行配置，以确定不同工作频率下的发射链路增益与发射功率之间的第一增益配置表，并针对每一工作频率下的第一增益配置表，返回执行从第一增益配置表中任意选取多组发射链路增益与发射功率之间的配置关系，并根据各组发射链路增益与发射功率之间的配置关系对所述初始拟合公式中的参数进行校准，得到目标拟合公式的步骤，这样便可以得出不同的目标拟合公式
Figure BDA0003768317060000161
实现在不同工作频率下，根据***工作的相应频点，选择对应的目标拟合公式检测实际发射功率的目的。
在一个实施例中，所述方法还可以包括：
S135：确定所述功率检测器的实时温度。
S136：根据所述功率检测器的实时温度与所述功率检测器在常温状态下的温度之间的温度差，确定所述温度差下的功率补偿值。
S137：按照所述功率补偿值对所述配置增益后的发射链路功率驱动电路的实际发射功率进行自适应补偿。
本实施例中，当通过目标拟合公式计算发射链路功率驱动电路的实际发射功率时，由于该目标拟合公式为功率检测器在常温状态下配置的拟合公式，而功率检测器本身会因为工作环境温度因素的影响，导致在不同温度下检测的功率存在一定的偏差，从而使得输入至主控制器的输出电压也存在一定的偏差，在该偏差的影响下，容易使得最终RFID读写器***的输出功率的调节精度不佳。
因此，本申请为了提高调节精度，在功率检测器工作时，利用温度传感器来对功率检测器的实时温度进行检测，并通过主控制器来根据该实时温度对发射链路功率驱动电路的实际发射功率进行自适应补偿，从而在一定程度上消除偏差。
具体地，本申请可以先确定功率检测器的实时温度，并根据功率检测器的实时温度与常温状态下的温度之间的温度差，来确定该温度差下的功率补偿值，接着本申请可以按照该功率补偿值来对目标拟合公式计算得到的实际发射功率进行自适应补偿，从而使得最终输出的实际发射功率能够更加精准。
进一步地，本申请可以通过自适应补偿电路来确定不同温度差下的功率补偿值，进而根据该功率补偿值来对目标拟合公式输出的实际发射功率进行自适应补偿。示意性地，如图7所示，图7为本申请实施例提供的自适应补偿电路的结构示意图；图7中，自适应补偿电路可以包括待校准RFID读写器***的射频功率检测电路、发射链路功率驱动电路、温度传感器、频谱仪/功率计、PC(电脑及其软件***)和恒温试验箱；本申请可以将待校准的RFID读写器***放入恒温试验箱，并设定恒温试验箱的温度为-35℃，PC软件控制射频输出，并读取温度传感器值T1和频谱仪的功率值YT1，从而得到Δ1＝YT1-YT0；接着再设定恒温试验箱的温度为-25℃，PC软件控制射频输出，并读取温度传感器值T2和频谱仪的功率值YT2，从而得到Δ1＝YT2-YT0，重复上述工作后，可以得到在不同温度下读取的温度传感器值T以及频谱仪的功率值YT，进而得到Δ＝YT-YT0。
示意性地，如图8所示，图8为本申请实施例提供的不同温度下的自适应补偿后的实际发射功率的示意图；其中，YT0指的是本申请中目标拟合公式输出的实际发射功率，Δ1～Δ10指的是本申请中的功率补偿值，YT指的是自适应补偿后的实际发射功率。由图8可知，本申请可以依据功率检测器的实时温度来对目标拟合公式输出的实际发射功率进行自适应补偿，从而进一步改善宽温工作条件下RFID读写器***的射频输出功率的准确性。
在一个实施例中，本申请还提供了一种主控制器，所述主控制器被配置为执行如上述实施例中任一项所述发射功率闭环控制方法的步骤。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间可以根据需要进行组合，且相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种RFID读写器***，其特征在于，所述***包括：发射链路功率驱动电路和射频功率校准电路；
其中，所述发射链路功率驱动电路包括依次连接的数字基带及其增益寄存器、基频DAC、混频器及其增益寄存器、驱动功率放大器及其增益寄存器、滤波器和末级可调增益功率放大器；
所述射频功率校准电路包括定向耦合器、功率检测器、模数转换器以及主控制器；
所述定向耦合器的一端与所述末级可调增益功率放大器连接，另一端与所述功率检测器连接，用于将所述末级可调增益功率放大器的输出功率耦合至所述功率检测器；
所述功率检测器的一端与所述定向耦合器相连，另一端通过所述模数转换器与所述主控制器的输入端相连，用于对所述定向耦合器耦合的功率进行检测，并通过所述模数转换器将检测功率转换为输出电压后发送至所述主控制器；
所述主控制器的输出端分别与所述数字基带及其增益寄存器、所述混频器及其增益寄存器、所述驱动功率放大器及其增益寄存器以及所述末级可调增益功率放大器相连，用于依据所述输出电压对所述发射链路功率驱动电路中各个增益驱动单元的增益进行闭环控制，以使所述发射链路功率驱动电路的发射功率满足不同通信场景的要求。
2.根据权利要求1所述的RFID读写器***，其特征在于，所述***还包括温度传感器；
所述温度传感器的一端与所述功率检测器相连，另一端与所述主控制器相连，用于对所述功率检测器的实时温度进行检测，并将检测到的实时温度发送给所述主控制器，以使所述主控制器根据所述实时温度，对所述发射链路功率驱动电路中各个增益驱动单元的增益进行闭环控制调节时的实际发射功率，进行自适应补偿。
3.一种发射功率闭环控制方法，应用于上述权利要求1-2中任一项所述RFID读写器***的主控制器，其特征在于，所述方法包括：
确定发射链路功率驱动电路的目标发射功率，并获取预先配置的发射链路增益与发射功率之间的第一增益配置表；
基于所述目标发射功率和所述第一增益配置表对所述发射链路功率驱动电路中各个增益驱动单元的增益进行配置；
获取配置增益后的发射链路功率驱动电路的实际发射功率；
将所述实际发射功率与所述目标发射功率进行比对，确定所述实际发射功率与所述目标发射功率之间的功率误差是否超过预设误差阈值；
若是，则依据所述功率误差对所述发射链路功率驱动电路中各个增益驱动单元的增益重新进行配置，并返回执行获取配置增益后的发射链路功率驱动电路的实际发射功率的步骤，直到所述实际发射功率与所述目标发射功率之间的功率误差不超过所述预设误差阈值为止；
若否，则退出闭环控制环节。
4.根据权利要求3所述的发射功率闭环控制方法，其特征在于，所述发射链路功率驱动电路中各个增益驱动单元包括数字基带及其增益寄存器、混频器及其增益寄存器、驱动功率放大器及其增益寄存器以及末级可调增益功率放大器；
所述基于所述目标发射功率和所述第一增益配置表对所述发射链路功率驱动电路中各个增益驱动单元的增益进行配置，包括：
根据所述目标发射功率和所述第一增益配置表，确定所述发射链路功率驱动电路达到所述目标发射功率时的目标发射链路增益；
获取发射链路增益与各个增益驱动单元的增益之间的第二增益配置表；
根据所述目标发射链路增益和所述第二增益配置表，对所述数字基带及其增益寄存器、所述混频器及其增益寄存器、所述驱动功率放大器及其增益寄存器以及所述末级可调增益功率放大器各自的增益进行配置。
5.根据权利要求4所述的发射功率闭环控制方法，其特征在于，所述依据所述功率误差对所述发射链路功率驱动电路中各个增益驱动单元的增益重新进行配置，包括：
根据所述功率误差重新确定所述发射链路功率驱动电路达到所述目标发射功率时的目标发射链路增益；
根据重新确定的目标发射链路增益以及所述第二增益配置表，重新对所述数字基带及其增益寄存器、所述混频器及其增益寄存器、所述驱动功率放大器及其增益寄存器以及所述末级可调增益功率放大器各自的增益进行配置。
6.根据权利要求3所述的发射功率闭环控制方法，其特征在于，所述获取配置增益后的发射链路功率驱动电路的实际发射功率，包括：
获取模数转换器输入的对功率检测器的检测功率进行转换后得到的输出电压；
按照预先配置的发射功率与输出电压之间的目标拟合公式，将所述输出电压转换为发射功率，并将转换得到的发射功率作为配置增益后的发射链路功率驱动电路的实际发射功率；
其中，所述目标拟合公式为所述功率检测器在常温状态时设置的拟合公式。
7.根据权利要求6所述的发射功率闭环控制方法，其特征在于，所述目标拟合公式的配置过程，包括：
依据射频功率校准电路的电路损耗以及所述功率检测器的类型，确定初始拟合公式；
从所述第一增益配置表中任意选取多组发射链路增益与发射功率之间的配置关系；
根据各组发射链路增益与发射功率之间的配置关系对所述初始拟合公式中的参数进行校准，得到目标拟合公式。
8.根据权利要求7所述的发射功率闭环控制方法，其特征在于，所述方法还包括：
确定不同工作频率下的发射链路增益与发射功率之间的第一增益配置表；
针对每一工作频率下的第一增益配置表，返回执行从所述第一增益配置表中任意选取多组发射链路增益与发射功率之间的配置关系的步骤，直到得到每一工作频率下的目标拟合公式为止；
其中，每一工作频率下的目标拟合公式用于将对应工作频率下的输出电压转换为对应工作频率下的发射功率。
9.根据权利要求6所述的发射功率闭环控制方法，其特征在于，所述方法还包括：
确定所述功率检测器的实时温度；
根据所述功率检测器的实时温度与所述功率检测器在常温状态下的温度之间的温度差，确定所述温度差下的功率补偿值；
按照所述功率补偿值对所述配置增益后的发射链路功率驱动电路的实际发射功率进行自适应补偿。
10.一种主控制器，其特征在于，所述主控制器被配置为执行如权利要求3至9中任一项所述发射功率闭环控制方法的步骤。
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