读写器输出功率调节方法和读写器

技术领域

本发明涉及射频识别的技术领域，特别涉及一种读写器输出功率调节方法和读写器。

背景技术

随着物联网技术不断发展，作为物联网技术运用前端的数据采集设备，RFID读写器的使用也越来越广泛。RFID系统主要包括读写器、天线、电子标签三个部分，读写器的将携带数据信息的射频信号放大后通过天线发射到空间中，激活在该空间范围内的电子标签，电子标签将自身的数据信息，调制在射频信号上，通过反向散射的方式，经过天线传输给读写器进行解调、放大等处理后，恢复出电子标签的数据信息。在这个过程中，由于天线的增益是固定的，那么读写器发射出去的射频信号能量，将决定射频信号覆盖空间的范围，即能读取到电子标签的距离。

由于不同的运用场景对读取电子标签的距离要求不同，因此，就需要RFID读写器的输出射频信号功率可调节。输出功率大读取电子标签的距离就远，输出功率小，读取距离相应的就近。从理论上，我们可知，当功率信号下降3dB，那么输出功率的幅度就是下降一半，那么覆盖空间的范围也将大大缩小，因此，保证输出功率的准确性，将能很好的控制读取电子标签的距离。

要将信号进行放大，就需要功率放大器。功率放大器理论上是一个线性的状态，输入与输出是成正比，但实际上，这种情况是不可能出现的，功率放大器只能在某一范围内是相对线性的，因此，就会出现，信号经过功率放大器后，输出功率会出现偏差。目前，现有一些解决此偏差的办法，使用两个相同的功率放大器进行功率合成，然后控制功率放大器的增益来控制输出功率。该方法需要两路功率放大电路做到良好的等幅且相位一致，才能保证在功率合成之后功率输出达到最大值，否则将会是输出信号产生不需要的谐波或杂散信号。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种读写器输出功率调节方法，能够有效提升读写器输出功率调节的准确率。

本发明还提出一种读写器。

根据本发明的第一方面实施例的读写器输出功率调节方法，包括以下步骤：

获取第一功率输出值、第一前向功率检测值、第二功率输出值、第二前向功率检测值和预设线性关系；

将所述第一功率输出值、所述第一前向功率检测值、所述第二功率输出值、所述第二前向功率检测值代入所述预设线性关系，得到第一区间的第一线性关系；

获取匹配所述第一区间的目标输出功率值，根据所述第一线性关系调节实时输出功率值，以使所述实时输出功率值接近或等于所述目标输出功率值。

根据本发明实施例的读写器输出功率调节方法，至少具有如下有益效果：获取第一功率输出值、第一前向功率检测值、第二功率输出值、第二前向功率检测值，即可得到对应的预设线性关系的两个坐标点，即第一功率输出值、第一前向功率检测值为一个坐标点，第二功率输出值、第二前向功率检测值为另一个坐标点，将两个坐标点代入预设的线性关系，能够得到确定的线性关系，即第一区间的第一线性关系，通过获取匹配第一区间的目标输出功率值，根据第一线性关系调节实时输出功率值，以使实时输出功率值接近或等于目标输出功率值。通过线性关系的调节，能够有效提升读写器输出功率调节的准确率。

根据本发明的一些实施例，所述获取第一功率输出值、第一前向功率检测值、第二功率输出值、第二前向功率检测值和预设线性关系，包括：

获取第一待输出功率值和第二待输出功率值，并持续获取实时输出功率值；

将所述实时输出功率值分别与所述第一待输出功率值、所述第二待输出功率值比较，得到对应的第一差异值和第二差异值。

将所述第一差异值和所述第二差异值分别与预设偏差范围比对，得到第一对比结果和第二比对结果；

根据所述第一对比结果和所述第二比对结果分别调节所述实时输出功率值，直至所述第一差异值匹配所述偏差范围和所述第二差异值匹配所述偏差范围；

将所述第一差异值匹配所述偏差范围时的所述实时功率输出值和实时前向功率检测值，分别设置为所述第一功率输出值和所述第一前向功率检测值，将所述第二差异值匹配所述偏差范围时的所述实时功率输出值和实时前向功率检测值，分别设置为第二功率输出值和第二前向功率检测值。

根据本发明的一些实施例，所述第一区间为所述第一待输出功率值和所述第二待输出功率值形成的数值区间。

根据本发明的一些实施例，还包括：

获取第三功率输出值和第三前向功率检测值，将所述第二功率输出值、所述第二前向功率检测值、所述第三功率输出值、所述第三前向功率检测值代入所述预设线性关系，得到第二区间的第二线性关系；

获取匹配所述第二区间的目标输出功率值，根据所述第二线性关系调节实时输出功率实值，以使所述实时输出功率值接近或等于所述目标输出功率值。

根据本发明的一些实施例，所述获取第三功率输出值和第三前向功率检测值，根据所述第二功率输出值、所述第二前向功率检测值、所述第三功率输出值、所述第三前向功率检测值和所述预设线性关系，得到第二区间的第二线性关系，包括：

获取第三待输出功率值，并持续获取实时输出功率值；

将所述实时输出功率值与所述第三待输出功率值比较，得到对应的第三差异值；

将所述第三差异值与预设偏差范围比对，得到第三比对结果；

根据所述第三对比结果调节所述实时输出功率值，直至所述第三差异值匹配所述偏差范围；

将所述第三差异值匹配所述偏差范围时的所述实时功率输出值和实时前向功率检测值，设置为所述第三功率输出值和所述第三前向功率检测值。

根据本发明的一些实施例，所述第二区间为所述第二待输出功率值和所述第三待输出功率值形成的数值区间。

根据本发明的一些实施例，检测目标输出功率值是否为匹配所述第一区间的数值，或者是否为匹配所述第二区间的数值。

根据本发明的一些实施例，所述第一待输出功率值为10dBm，第二待输出功率值为15dBm，所述第一区间为10dBm至15dBm；所述第三待输出功率值为20dBm，所述第一区间为15dBm至20dBm。

根据本发明的一些实施例，所述预设线性关系为P＝aV-b，其中a和b为常数，P为输出功率，V为前向检测功率。

根据本发明的第二方面实施例的读写器，用于实现上述的读写器输出功率调节方法，所述读写器包括：

预放大器，所述预放大器为线性放大器；

功率放大器，所述功率放大器的输入端与所述预放大器的输出端连接，所述功率放大器设置为以最大增益工作；

耦合器，所述耦合器的输入端与所述功率放大器的输出端连接，所述耦合器的一输出端与天线连接；

前向功率检测模块，所述前向功率检测模块的输入端与所述耦合器的另一输出端连接；

处理器，所述处理器分别与所述与放大器的输入端、所述前向功率检测模块的输出端连接，所述处理器用于根据所述第一线性关系或所述第二线性关系调节所述预放大器的输出功率值，以调节所述功率放大器的所述实时输出功率值，使所述实时输出功率值接近或等于所述目标输出功率值。

根据本发明实施例的读写器，至少具有如下有益效果：读写器的预放大器设置为线性放大器，功率放大器设置为以最大增益工作，处理器分别与放大器的输入端、前向功率检测模块的输出端连接，处理器根据第一线性关系或第二线性关系调节预放大器的输出功率值，以调节功率放大器的实时输出功率值，使实时输出功率值接近或等于所述目标输出功率值。根据第一线性关系或第二线性去调节预放大器的输出增益，从而调节功率放大器的输出功率，其中，预放大器设置为线性放大器，功率放大器设置为以最大增益工作，能够有效提升读写器输出功率调节的准确率。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明一实施例的读写器输出功率调节方法的流程图；

图2为本发明另一实施例的读写器输出功率调节方法的流程图；

图3为本发明实施例的读写器的框图；

图4为图3所示的读写器的具体结构框图；

图5为本发明实施例的读写器输出功率调节方法的具体流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

本发明实施例的第一方面提出了一种读写器输出功率调节方法，包括如图1的步骤。

步骤S100：获取第一功率输出值、第一前向功率检测值、第二功率输出值、第二前向功率检测值和预设线性关系。

在一些实施中，因为在读写器中的耦合器的耦合度是固定的，读写器的功率检测芯片的检测参数也是固定的，所以可以得到一个天线端口的输出功率P与前向功率检测芯片输出的电压V之间的线性关系，即本发明实施例中的预设线性关系。

在一些实施例中，预设线性关系为P＝aV-b，其中a和b为常数，P为输出功率，V为前向检测功率。

步骤S200：将第一功率输出值、第一前向功率检测值、第二功率输出值、第二前向功率检测值代入预设线性关系，得到第一区间的第一线性关系。

步骤S300：获取匹配第一区间的目标输出功率值，根据第一线性关系调节实时输出功率值，以使实时输出功率值接近或等于目标输出功率值。

在一些实施例中，第一区间为第一待输出功率值和第二待输出功率值形成的数值区间，例如，第一待输出功率值为10dBm，第二待输出功率值为15dBm，则第一区间为10dBm至15dBm。

在本发明的一些具体实施例中，获取第一功率输出值、第一前向功率检测值、第二功率输出值、第二前向功率检测值和预设线性关系的步骤中，具体包括以下步骤：

步骤S110：获取第一待输出功率值和第二待输出功率值，并持续获取实时输出功率值；

步骤S120：将实时输出功率值分别与第一待输出功率值、第二待输出功率值比较，得到对应的第一差异值和第二差异值。

步骤S130：将第一差异值和第二差异值分别与预设偏差范围比对，得到第一对比结果和第二比对结果；

步骤S140：根据第一对比结果和第二比对结果分别调节实时输出功率值，直至第一差异值匹配偏差范围和第二差异值匹配偏差范围；

步骤S150：将第一差异值匹配偏差范围时的实时功率输出值和实时前向功率检测值，分别设置为第一功率输出值和第一前向功率检测值，将第二差异值匹配偏差范围时的实时功率输出值和实时前向功率检测值，分别设置为第二功率输出值和第二前向功率检测值。

在本发明的一些具体实施例中，还包括如图2的步骤。

步骤S400：获取第三功率输出值和第三前向功率检测值，将第二功率输出值、第二前向功率检测值、第三功率输出值、第三前向功率检测值代入预设线性关系，得到第二区间的第二线性关系。

在一些实施例中，第二区间为第二待输出功率值和第三待输出功率值形成的数值区间。例如，第三待输出功率值为20dBm，则第二区间为15dBm至20dBm。

步骤S500：获取匹配第二区间的目标输出功率值，根据第二线性关系调节实时输出功率实值，以使实时输出功率值接近或等于目标输出功率值。

参照图3和图4，根据本发明实施例的读写器输出功率调节方法，获取第一功率输出值、第一前向功率检测值、第二功率输出值、第二前向功率检测值，即可得到对应的预设线性关系的两个坐标点，即第一功率输出值、第一前向功率检测值为一个坐标点，第二功率输出值、第二前向功率检测值为另一个坐标点，将两个坐标点代入预设的线性关系，能够得到确定的线性关系，即第一区间的第一线性关系，通过获取匹配第一区间的目标输出功率值，根据第一线性关系调节实时输出功率值，以使实时输出功率值接近或等于目标输出功率值。通过线性关系的调节，能够有效提升读写器输出功率调节的准确率。

在本发明的一些具体实施例中，还可以检测目标输出功率值是否为匹配第一区间的数值，或者是否为匹配第二区间的数值，当目标输出功率值匹配第一区间的数值时，则使用第一线性关系；同理，当目标输出功率值匹配第二区间的数值时，则使用第二线性关系去调节实时输出功率。

本发明第二方面的实施例，还提出了一种读写器，用于实现上述的读写器输出功率调节方法，读写器包括：预放大器，预放大器为线性放大器；功率放大器，功率放大器的输入端与预放大器的输出端连接，功率放大器设置为以最大增益工作；耦合器，耦合器的输入端与功率放大器的输出端连接，耦合器的一输出端与天线连接；前向功率检测模块，前向功率检测模块的输入端与耦合器的另一输出端连接；处理器，处理器分别与与放大器的输入端、前向功率检测模块的输出端连接，处理器用于根据第一线性关系或第二线性关系调节预放大器的输出功率值，以调节功率放大器的实时输出功率值，使实时输出功率值接近或等于目标输出功率值。

本发明实施例的读写器的预放大器设置为线性放大器，功率放大器设置为以最大增益工作，处理器分别与放大器的输入端、前向功率检测模块的输出端连接，处理器根据第一线性关系或第二线性关系调节预放大器的输出功率值，以调节功率放大器的实时输出功率值，使实时输出功率值接近或等于目标输出功率值。根据第一线性关系或第二线性去调节预放大器的输出增益，从而调节功率放大器的输出功率，其中，预放大器设置为线性放大器，功率放大器设置为以最大增益工作，能够有效提升读写器输出功率调节的准确率。其中，前向功率检测值是可以通过前向功率检测模块直接获得的，无需借助外部的工具，因此，在得到第一线性关系和第二线性关系后，处理器只需获取前向功率检测值便可相应地调节功率放大器的输出功率以达到目标输出功率值。

下面参考图1至图5以一个具体的实施例详细描述根据本发明实施例的读写器输出功率调节方法和读写器。值得理解的是，下述描述仅是示例性说明，而不是对本发明的具体限制。

射频电路部分产生的射频信号，经过功率放大器之后通过定向耦合器，通过天线端口连接的天线发射出去。前向功率检测及反向功率检测完成对前向发射功率及反向回波功率进行检测，处理器完成对数字信号的处理工作。功率调节需要频谱分析仪或者功率计进行配合，已确认输出功率是否校准到需要的功率值。可以理解为通过频谱分析仪或者功率计获取实时输出功率值的数据。

在一个实施例中，预设在天线端口得到一个在10dBm～30dBm范围内，步进为1dB的精准的射频信号功率输出值。

为了避免功率放大器本身的增益非线性原因，会导致输出功率的不线性，从而造成输出功率的不准确，将功率放大器设定在其最大的增益情况下工作，然后通过调整射频电路部分的前级小功率放大器(预放大器)增益来调节输出功率，前端小功率放大器选择线性放大器以保证线性度，功率放大器可以选择AB类或C类放大器以满足高的增益和效率。设置前向功率检测模块用于对输出功率进行检测，实现对输出功率的偏差的判断。此信号提供给处理器处理，然后反馈给射频电路模块，进行功率设定。

因耦合器的耦合度是固定的，功率检测芯片的检测参数也是固定的，所以经过推算，可以得到一个天线端口输出功率P与前向功率检测输出电压V之间的关系：

P＝a*V-b

上述公式即为预设线性关系，由于a和b是固定值，因此可以绘制出一条电压功率曲线，依靠此曲线，可以得出一组输出功率与检测电压的对应值，我们将此值写入到MCU中，当设定需要输出的功率值P后，MCU自动将对应的参数配置给前端小功率线性放大器(预放大器)，控制该放大器输出期望的功率值。为了得到更精准的输出功率值，我们需要做如下的流程操作。

参照图5，设定10dBm输出功率时，根据初始公式，可以在频谱分析仪或功率计上得到一个输出功率值P0，当输出功率与设定的10dBm偏差大于±0.5dB时，这里的±0.5dB便是预设的偏差范围，调整输出功率满足10dBm±0.5dB，得到此时的实时功率输出值P1和实时前向功率检测值V1便是第一功率输出值和第一前向功率检测值；同理，设定输出功率值为15dBm，可得到另一个固定的实时功率输出值P2和实时前向功率检测值V2；设定输出功率值为20dBm，可得到P3和V3；设定输出功率值为25dBm，可得到P4和V4；设定输出功率值为30dBm，可得到P5和V5。

进一步，根据P1、V1和P2、V2可以得出一个新的方程P＝a1*V-b1,此方程体现了输出功率10dBm到15dBm之间(第一区间)的线性关系；根据P2、V2和P3、V3可得出新方程P＝a2*V-b2，此方程体现了输出功率15dBm～20dBm之间(第二区间)的线性关系。同理，可得出另外两个线性方程P＝a3*V-b3和P＝a4*V-b4，分别体现输出功率20dBm～25dBm(第三区间)和25dBm～30dBm(第四区间)之间的线性关系。

以一个具体的实施方式为例，假设初始输出功率P与前向功率检测电压V之间的方程为P＝40V-24.6。首先设定第一待输出功率值为10dBm，通过频谱分析仪或功率计监测到实时输出功率值为8.92dBm，此时的实时前向功率检测值为0.838V，输出功率偏小，调节软件上的增加按钮，检测实时输出功率值为9.8dBm(第一功率输出值)，此时实时前向功率检测值为0.864V(第一前向功率检测值)；同理，设定第二待输出功率值为15dBm，通过频谱分析仪或功率计监测到实时输出功率值13.6dBm，此时的实时前向功率检测值为0.955V，输出功率偏小，调节软件上的增加按钮，检测实时输出功率值为14.8dBm(第二功率输出值)，此时实时前向功率检测值为0.981V(第二前向功率检测值)。则根据两点可确认一条曲线的原则，可计算得到新的P和V之间的方程为P＝42.735V-27.123。由此，当目标输出功率值在10～15dBm范围内时，就按照公式P＝42.735V-27.123来设定输出功率。以此类推，我们可以得到15～20dBm、20～25dBm、25～30dBm范围内的功率输出值与前向功率检测值的线性方程，按照这些方程，我们就可以比较精准的得到相应的输出功率值。

在读写器中，通常使用的功率放大器并不是完全线性的，因此，为了保证设定功率的精度和准确度，可以将10～30dBm范围内的直线方程，分成4段，设定4个线性方程，保证在小范围内的输出功率的精度，从而得到整个输出功率范围内的输出功率的精度在设定的偏差范围内。

处理器将此线性关系转换成配置前端小功率线性放大器的参数值，每次设定某个目标输出功率值时，即可调用相应的参数进行配置。保证了输出功率的一致性。可以理解的是，为了得到更高精度的输出功率，也可以提取出更多的分段，设定更多的线性方程。从而得出更高输出功率精度。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。