基于AGC的增强型三点式UHFRFID系统及自动增益控制方法

基于agc的增强型三点式uhf rfid系统及自动增益控制方法
技术领域
1.本发明属于物联网技术领域，具体涉及一种基于agc的增强型三点式uhf rfid系统及自动增益控制方法。


背景技术：

2.uhf rfid(超高频射频识别)系统具有低功耗、低成本、远识别距离、高识别效率等优点，被广泛应用于物流、仓储、定位等领域。随着物联网技术的快速发展，uhf rfid系统的应用得到了进一步拓展，已成为物联网的关键技术之一。现有的uhf rfid系统由读写器和标签两部分组成(亦称为经典uhf rfid系统)，其中读写器发射射频信号，标签接收射频信号并返回数据。
3.在经典uhf rfid系统中，读写器发射信号需经天线传输到标签处，然后标签将信息返回给读写器。因各标签传输距离不同、天线方向、多径效应等因素的影响，读写器接收到标签返回的信号强度波动较大，则需对接收信号进行自动增益控制以保证系统的稳定性和准确性。不同于其它收发不同频的通信系统提取接收信号，uhf rfid系统(收发同频)需产生一个稳定的本振信号，用于消除标签返回信号中的自干扰信号，而经典uhf rfid系统中读写器常采用耦合器耦合发射信号做为本振信号；同时，基于经典uhf rfid系统演变而来的三点式uhf rfid系统(读写器、激励器和标签)中读写器利用耦合器耦合接收信号经放大后做为本振信号，但读写器接收信号功率随读写器和激励器、读写器和标签、激励器和标签间距离变化而变化，且读写器芯片要求本振信号具有较高的功率，则三点式uhf rfid系统仅采用放大耦合信号的方式无法确保读写器提取接收数据的可靠性。
4.现有的经典uhf rfid系统中读写器直接与标签通信，其本振信号来自于耦合器耦合发射信号的输出信号；而三点式uhf rfid系统因引入了激励器作为辅助设备来激活标签，读写器并将耦合的一部分接收信号放大后用作解调本振，但是其本振链路增益较低、动态范围小，受环境影响大。经典uhf rfid系统受限于标签接收灵敏度，限制了前向链路通信距离；三点式uhf rfid系统射频接收前端的增益和动态范围较差，并且其激励器采取的包络检波解调方式在远距离时易受多径干扰，其系统可靠性差，无法满足实际应用需求。
5.因此，为提升系统可靠性，需设计可控增益放大电路，增加读写器接收链路的动态范围，以提升系统的可靠性。可控增益放大电路可通过手动或自动两种方式实现。若采用手动调节增益，不仅耗时耗力而且难以实现实时性；而现有的自动增益控制方法较少应用于uhf rfid读写器的接收前端，对于不同环境下的干扰和信号衰减等因素的适应能力也较差，导致系统性能不可靠，不能满足实际应用需求。


技术实现要素：

6.为解决上述技术问题，本发明提出了一种基于agc的增强型三点式uhf rfid系统及自动增益控制方法，通过一种新颖的agc(自动增益控制)电路，构建一种增强型三点式uhf rfid系统，解决现有三点式uhf rfid系统存在的增益低、动态范围差的问题。
7.本发明采用的技术方案为：一种基于agc的增强型三点式uhf rfid系统，包括：一台上位机，一个读写器，若干激励器，若干标签；上位机通过有线方式将控制信息发送给读写器，读写器接收到上位机的控制信息后，首先发送组网命令激活激励器，然后再将盘存命令发送给激励器，激励器与读写器组网成功后，将来自读写器的盘存命令转发给标签，标签接收到激励器转发的盘存命令后将响应的信息返回给读写器，读写器接收并处理完标签返回的信息后将该信息发送给上位机。
8.所述上位机通过串口或者网口与读写器连接，控制读写器发送组网或者盘存命令，读写器、激励器与标签之间通过无线方式通信。
9.进一步地，所述增强型三点式uhf rfid系统中，读写器包括一种agc控制电路，具体结构包括：n+1个agc增益模块，功分器，处理器，rx接收引脚，lo接收引脚。
10.输入信号与第一级agc增益模块输入端连接，第一级agc增益模块输出一端与处理器连接，第一级agc增益模块输出另一端与第二级agc增益模块连接；第x级agc增益模块输出另一端与功分器输入端连接，功分器输出一端与第x+1级agc增益模块连接，功分器输出另一端与rx接收引脚连接；第n级agc增益模块输出另一端与第n+1级agc增益模块输入端连接，第n+1级agc增益模块输出一端与处理器连接，第n+1级agc增益模块输出另一端与lo接收引脚连接。
11.其中，第n+1级即末级，且1≤x≤n，1《x+1≤n。
12.所述各级agc增益模块结构组成一致，具体结构包括：bpf(带通滤波器)，lna(低噪声放大器)，可变衰减器，耦合器，功率检测电路。
13.输入信号与bpf一端连接，bpf另一端与lna一端连接，lna另一端与可变衰减器一端连接，可变衰减器另一端与耦合器输入端连接，耦合器耦合端与功率检测电路一端连接，功率检测电路另一端与处理器连接，处理器另一端与可变衰减器的控制引脚连接，耦合器的直通端输出信号与下一级agc增益模块中bpf一端连接。
14.其中，第x级agc增益模块中的耦合器直通端与功分器输入端连接，功分器输出一端与第x+1级agc增益模块中bpf一端连接，第n+1级agc增益模块中耦合器直通端与lo接收引脚连接；rx接收引脚输出接收信号，由功分器耦合得到，lo输出本振信号，由末级耦合器得到，功分器所在位置rx接收引脚处的功率比lo接收引脚处的功率小10-20db；低噪声放大器lna与可变衰减器共同组成射频增益模块。
15.进一步地，所述各级agc增益模块中，各级功率检测电路一致，具体结构包括：电感l1，电容c1，开关lna，肖特基二极管sms7630，电容c2，电阻r1，电阻r2，电容c3，运算放大器，电阻r3，电阻r4，电阻r5，电容c4，模数转换器adc。
16.检波输入信号与电感l1一端连接，电感l1另一端分别与电容c1和开关lna一端连接，电容c1另一端接地，开关lna另一端与肖特基二极管sms7630一端连接，肖特基二极管sms7630另一端分别与电容c2、电阻r1、电阻r2一端连接，电容c2、电阻r1另一端接地，电阻r2另一端分别与电容c3和运算放大器的同相输入端连接，电容c3另一端接地，运算放大器反相输入端分别与电阻r3、电阻r4一端连接，电阻r3另一端接地，电阻r4另一端分别与电阻r5、运算放大器输出端连接，电阻r5另一端分别与电容c4、模数转换器adc的输入端连接，电容c4另一端接地。
17.本发明还提供了一种自动增益控制方法，具体步骤如下：
18.s1、上位机发送控制命令给处理器；
19.s2、读写器发送query命令；
20.s3、各级模数转换器adc多次采样取最大值，得到各级输出功率；
21.s4、处理器读取各级衰减器的控制引脚状态，得到各级衰减器的衰减量；
22.s5、基于agc控制电路中射频增益模块，得到各级增益差校准各级输出功率；
23.s6、将各级的最佳输出功率作为目标功率分配至各级；
24.s7、比较各级目标功率与实际功率的差值，反馈控制各级衰减器，并判断是否满足误差范围。
25.进一步地，所述步骤s1具体如下：
26.处理器接收到上位机发送的agc控制命令后，首先判断控制命令的类型，若为调整本振功率和接收功率目标值的控制命令，则将调整目标值再进行agc调整；否则使用默认目标值进行agc调整。
27.其中，本振功率的动态范围可根据读写器芯片本振输入功率范围进行动态调整，设置接收功率比本振信号功率少10-20db。
28.进一步地，所述步骤s2具体如下：
29.agc控制电路默认为空闲状态，当开始工作时，读写器发送query命令给激励器，与此同时，读写器产生一个控制命令给所述的agc控制电路，agc控制电路开始进行功率的调整。
30.进一步地，所述步骤s3具体如下：
31.进行agc调整时，首先初始化各级衰减量，然后再细分为多级agc进行调整。每一级的输出功率作为agc调整的依据，模数转换器adc对功率检测电路的输出电压进行多次采样取最大值，并根据输出电压与输出功率的关系得到各级的输出功率。再对功率检测电路的输出电压与实际功率进行校准，且考虑功率检测电路本身的动态范围。
32.进一步地，所述步骤s5具体如下：
33.所述agc控制电路中，低噪声放大器lna与可变衰减器共同组成射频增益模块，使用多级级联的方式，每一级的输出功率由耦合器耦合至功率检测电路，并转换为直流电压输出，由处理器内部的adc进行保持和多次采样，对采样的平均值与每一级的目标输出功率值进行比较。
34.每一级的射频增益模块之后均有独立的功率检测电路，且各级增益模块之间的增益差是已知的，根据前后级的功率检测输出以及他们之间的增益差，判断是否有某一级功率检测电路的输出功率超过其动态范围，然后根据增益差进行校正。
35.进一步地，所述步骤s6具体如下：
36.agc控制电路在控制多级衰减器时，在保证lna线性工作状态下，尽可能优先衰减末级衰减器，减小agc控制电路的噪声系数。根据系统噪声系数表得到各级的最佳输出功率，并将其分配给各级作为目标功率。
37.进一步地，所述步骤s7具体如下：
38.经过反馈控制算法对各级衰减器进行控制，若各级目标功率比实际功率大则按比例增加衰减量，若各级目标功率比实际功率小则按比例减少衰减量。
39.根据实际需求设置误差区间，若当前测试的实际功率和上一次测试的实际功率差
小于设置的误差区间，就不在进行衰减量的调整，回到初始状态，完成自动增益控制；否则，重复步骤s7直到满足误差范围。
40.本发明的有益效果：本发明所述系统包括：一台上位机，一个读写器，若干激励器，若干标签；上位机通过有线方式将控制信息发送给读写器，读写器接收到上位机的信息后先发送组网命令激活激励器，再将盘存命令发送给激励器，激励器与读写器组网成功后，将盘存命令转发给标签，标签接收到盘存命令后将响应信息返回给读写器，读写器接收并处理完标签返回信息后将该信息发送给上位机。本发明的方法考虑功率检测电路非线性，对输出功率进行校准，使反馈输入更精确，考虑读写器与标签之间的时序问题，解决调制功率波动带来的影响，能够获得最佳功率的rx与lo信号，提高读写器的接收灵敏度，解决现有三点式uhf rfid系统存在增益低、动态范围差的问题。本发明采用的agc控制电路结构灵活，可以针对多种工作场景进行适当调整。
附图说明
41.图1为本发明的一种基于agc的增强型三点式uhf rfid系统结构图。
42.图2为本发明实施例中读写器中的agc控制电路图。
43.图3为本发明实施例中agc控制电路中的功率检测电路图。
44.图4为本发明的一种自动增益控制方法的流程图。
45.图5为本发明实施例中agc控制电路的状态转移图。
46.图6为本发明实施例中agc调整流程图。
47.图7为本发明实施例中uhf rfid系统时序图。
48.图8为本发明实施中三点式uhf系统时序图。
49.图9为本发明实施例中具有pie编码的命令2基带信号示意图。
具体实施方式
50.下面结合附图与实施例对本发明做进一步地的说明。
51.如图1所示，本发明的一种基于agc的增强型三点式uhf rfid系统，包括：一台上位机，一个读写器，若干激励器，若干标签；上位机通过有线方式将控制信息发送给读写器，读写器接收到上位机的控制信息后，首先发送组网命令激活激励器，然后再将盘存命令发送给激励器，激励器与读写器组网成功后，将来自读写器的盘存命令转发给标签，标签接收到激励器转发的盘存命令后将响应的信息返回给读写器，读写器接收并处理完标签返回的信息后将该信息发送给上位机。
52.所述上位机通过串口或者网口与读写器连接，控制读写器发送组网或者盘存命令，读写器、激励器与标签之间通过无线方式通信。
53.激励器负责转发读写器发送的命令，因此在上行链路中，读写器的射频接收模块不仅会收到标签返回的数据信息，也会收到来自激励器转发的载波(cw)信号。由于标签的工作原理为反向散射，所以标签返回的信号频率与激励器转发产生的cw信号频率是一致的，且cw信号的功率大于标签返回信号的功率，因此将读写器接收到激励器的cw信号进行滤波放大之后做为本振信号与标签返回信号做自混频，即可解调得到标签返回的基带信号。随着读写器与激励器之间的距离发生变化，读写器接收到激励器的cw信号功率也不同，
而本振信号一般要求功率较大且稳定，因此就需要高增益和高动态范围的agc控制电路。
54.如图2所示，在本实施例中，所述增强型三点式uhf rfid系统中，读写器包括一种agc控制电路，具体结构包括：n+1个agc增益模块，功分器，处理器，rx接收引脚，lo接收引脚。
55.输入信号与第一级agc增益模块输入端连接，第一级agc增益模块输出一端与处理器连接，第一级agc增益模块输出另一端与第二级agc增益模块连接；第x级agc增益模块输出另一端与功分器输入端连接，功分器输出一端与第x+1级agc增益模块连接，功分器输出另一端与rx接收引脚连接；第n级agc增益模块输出另一端与第n+1级agc增益模块输入端连接，第n+1级agc增益模块输出一端与处理器连接，第n+1级agc增益模块输出另一端与lo接收引脚连接。
56.其中，第n+1级即末级，且1≤x≤n，1《x+1≤n。
57.所述各级agc增益模块结构组成一致，具体结构包括：bpf(带通滤波器)，lna(低噪声放大器)，可变衰减器，耦合器，功率检测电路。
58.输入信号与bpf一端连接，bpf另一端与lna一端连接，lna另一端与可变衰减器一端连接，可变衰减器另一端与耦合器输入端连接，耦合器耦合端与功率检测电路一端连接，功率检测电路另一端与处理器连接，处理器另一端与可变衰减器的控制引脚连接，耦合器的直通端输出信号与下一级agc增益模块中bpf一端连接。
59.其中，第x级agc增益模块中的耦合器直通端与功分器输入端连接，功分器输出一端与第x+1级agc增益模块中bpf一端连接，第n+1级agc增益模块中耦合器直通端与lo接收引脚连接；rx接收引脚输出接收信号，由功分器耦合得到，lo输出本振信号，由末级耦合器得到，功分器所在位置rx接收引脚处的功率比lo接收引脚处的功率小10-20db；低噪声放大器lna与可变衰减器共同组成射频增益模块。
60.如图3所示，在本实施例中，所述各级agc增益模块中，各级功率检测电路一致，具体结构包括：电感l1，电容c1，开关lna，肖特基二极管sms7630，电容c2，电阻r1，电阻r2，电容c3，运算放大器，电阻r3，电阻r4，电阻r5，电容c4，模数转换器adc。
61.检波输入信号与电感l1一端连接，电感l1另一端分别与电容c1和开关lna一端连接，电容c1另一端接地，开关lna另一端与肖特基二极管sms7630一端连接，肖特基二极管sms7630另一端分别与电容c2、电阻r1、电阻r2一端连接，电容c2、电阻r1另一端接地，电阻r2另一端分别与电容c3和运算放大器的同相输入端连接，电容c3另一端接地，运算放大器反相输入端分别与电阻r3、电阻r4一端连接，电阻r3另一端接地，电阻r4另一端分别与电阻r5、运算放大器输出端连接，电阻r5另一端分别与电容c4、模数转换器adc的输入端连接，电容c4另一端接地。
62.开关lna可以根据检波输入的功率值切换直通或增益两种模式，能够有效提高功率检测电路的动态范围。调整电阻r3与电阻r4的比值使得在检波输入功率最大且开关lna处于增益模式时，直流电压输出不超过模数转换器adc最大输入电压的4/5。调整电阻r5与电容c4可以解决电压扰动以提高adc的采样精度。
63.如图4所示，本发明还提供了一种自动增益控制方法，具体步骤如下：
64.s1、上位机发送控制命令给处理器；
65.s2、读写器发送query命令；
66.s3、各级模数转换器adc多次采样取最大值，得到各级输出功率；
67.s4、处理器读取各级衰减器的控制引脚状态，得到各级衰减器的衰减量；
68.s5、基于agc控制电路中射频增益模块，得到各级增益差校准各级输出功率；
69.s6、将各级的最佳输出功率作为目标功率分配至各级；
70.s7、比较各级目标功率与实际功率的差值，反馈控制各级衰减器，并判断是否满足误差范围。
71.在本实施例中，所述步骤s1具体如下：
72.为了适应多种应用场景，所述增强型三点式uhf rfid系统中agc控制电路可调整的接收功率与本振功率均可由上位机配置，其中本振功率的动态范围可根据读写器芯片本振输入所需功率进行动态调整(可设置为0～10dbm)，同时，为达到好的接收效果，设置接收功率的动态范围在读写器芯片接收所需功率范围内，并保持比本振信号功率少10-20db，可设置为-30～0dbm，可实现最佳的解调效果。。本振输入功率和接收功率的动态范围可根据实际运用情况进行调整，所述增强型三点式uhf rfid系统提到的动态范围能够满足大多数的场景需求。
73.处理器(如mcu、arm、dsp、fpga、cpu等)接收到上位机发送的agc控制命令后，首先判断控制命令的类型，若为调整本振功率和接收功率目标值的控制命令，则将调整目标值再进行agc调整；否则使用默认目标值进行agc调整。
74.在本实施例中，所述步骤s2具体如下：
75.agc控制电路默认为空闲状态，当开始工作时，读写器发送query命令给激励器，与此同时，读写器产生一个控制命令给所述的agc控制电路，agc控制电路就开始进行功率的调整，agc控制电路的状态转移如图5所示。
76.如图6所示，在本实施例中，所述步骤s3具体如下：
77.进行agc调整时，首先初始化各级(每级用不同的i值表示)衰减量，然后再细分为多级agc进行调整。每一级的输出功率作为agc调整的依据，为了得到每一级较为准确的输出功率，模数转换器adc对功率检测电路的输出电压进行多次采样取最大值，并根据输出电压与输出功率的关系得到各级的输出功率。
78.此外需要对功率检测电路的输出电压与实际功率进行校准，并且需要考虑功率检测电路本身的动态范围。
79.在本实施例中，所述步骤s5具体如下：
80.所述agc控制电路中，低噪声放大器lna与可变衰减器共同组成射频增益模块，使用多级级联的方式，每一级的输出功率由耦合器耦合至功率检测电路，并转换为直流电压输出，由处理器内部的adc进行保持和多次采样，对采样的平均值与每一级的目标输出功率值进行比较。
81.为了得到每一级较为准确的输出功率，需要对功率检测电路的输出电压与实际功率进行校准，并且需要考虑功率检测电路本身的动态范围，当信号功率在其动态范围之内时，一般功率检测电路的输出电压与实际功率为线性关系，但是当信号功率超过其动态范围时，线性关系就不再存在。使用所述agc控制电路中的多级射频增模块能够有效解决非线性问题：
82.每一级的射频增益模块之后均有独立的功率检测电路，且各级增益模块之间的增
益差是已知的，根据前后级的功率检测输出以及他们之间的增益差，判断是否有某一级功率检测电路的输出功率超过其动态范围，然后根据增益差进行校正。
83.在本实施例中，所述步骤s6具体如下：
84.与现有agc控制方法不同，在uhf rfid系统中，需要考虑读写器与标签之间的时序问题，以遵循iso/iec 18000-6c标签的uhf rfid系统为例，其读写器与标签需遵循的链路时序如图7所示。
85.当读写器发送完命令2后，经t1时间，标签即开始返回信号，因此，agc控制电路的闭环控制必须在命令2发送结束前完成。而现有三点式uhf rfid系统中，激励器作为转发器，与读写器发送的命令完全一样，只是信号具有一定的延时，如图8所示。
86.在读写器发送命令2期间，agc控制电路的输入来源于激励器的转发信号，该输入并非连续载波cw，而是具有pie编码(假设满足18000-6c协议)的ask调制信号，那么功率检测电路的输出也不再是稳定的电压，而是与命令2的基带信号类似，如图9所示。
87.为了解决调制功率波动的影响，根据pie编码的特点以及data0与data1持续时间的限制，在data0这段时间之内一定会出现完整的高电平，使用处理器的adc在data0这段时间内尽可能多次采样，选择最高的功率做为该级功率检测电路的输出功率。
88.此外，现有的agc控制电路一般只需要关注末级输出信号是否稳定，而在uhf rfid系统中，读写器的rx与lo信号均来自于agc控制电路输出，对于不同的解调系统，rx与lo存在最佳的解调功率差值，因此agc的控制逻辑要尽可能满足该条件。为了尽可能提高接收机的灵敏度，agc在控制多级衰减器时，在保证lna线性工作状态下，尽可能优先衰减末级衰减器，从而减小整个agc控制电路的噪声系数。可以根据系统噪声系数表得到各级的最佳输出功率，并将其分配给各级作为目标功率。
89.在本实施例中，所述步骤s7具体如下：
90.经过反馈控制算法对各级衰减器进行控制，使得每一级的输出功率保持恒定，若各级目标功率比实际功率大则按比例增加衰减量，若各级目标功率比实际功率小则按比例减少衰减量。
91.为提高agc的工作效率，同时避免agc调整过于频繁而降低系统效率，可根据需求设置误差区间，若当前测试的实际功率和上一次测试的实际功率差小于设置的误差区间，就不在进行衰减量的调整，回到初始状态，完成自动增益控制；否则，重复步骤s7直到满足误差范围。
92.综上，本发明在射频前端就对信号进行多级反馈处理，可以针对输入信号的不同强度进行快速响应，在尽量不恶化噪声系数的情况下尽可能提高了接收信号的动态范围，本发明的方法考虑了功率检测电路非线性，对输出功率进行校准，使反馈输入更精确，考虑了读写器与标签之间的时序问题，解决调制功率波动带来的影响，能够获得最佳功率的rx与lo信号，提高读写器的接收灵敏度，解决现有三点式uhf rfid系统存在增益低、动态范围差的问题。本发明采用的agc控制电路结构灵活，可以针对多种工作场景进行适当调整。
93.本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

技术特征：
1.一种基于agc的增强型三点式uhf rfid系统，包括：一台上位机，一个读写器，若干激励器，若干标签；上位机通过有线方式将控制信息发送给读写器，读写器接收到上位机的控制信息后，首先发送组网命令激活激励器，然后再将盘存命令发送给激励器，激励器与读写器组网成功后，将来自读写器的盘存命令转发给标签，标签接收到激励器转发的盘存命令后将响应的信息返回给读写器，读写器接收并处理完标签返回的信息后将该信息发送给上位机；所述上位机通过串口或者网口与读写器连接，控制读写器发送组网或者盘存命令，读写器、激励器与标签之间通过无线方式通信。2.根据权利要求1所述的一种基于agc的增强型三点式uhf rfid系统，其特征在于，所述增强型三点式uhf rfid系统中，读写器包括一种agc控制电路，具体结构包括：n+1个agc增益模块，功分器，处理器，rx接收引脚，lo接收引脚；输入信号与第一级agc增益模块输入端连接，第一级agc增益模块输出一端与处理器连接，第一级agc增益模块输出另一端与第二级agc增益模块连接；第x级agc增益模块输出另一端与功分器输入端连接，功分器输出一端与第x+1级agc增益模块连接，功分器输出另一端与rx接收引脚连接；第n级agc增益模块输出另一端与第n+1级agc增益模块输入端连接，第n+1级agc增益模块输出一端与处理器连接，第n+1级agc增益模块输出另一端与lo接收引脚连接；其中，第n+1级即末级，且1≤x≤n，1<x+1≤n；所述各级agc增益模块结构组成一致，具体结构包括：bpf(带通滤波器)，lna(低噪声放大器)，可变衰减器，耦合器，功率检测电路；输入信号与bpf一端连接，bpf另一端与lna一端连接，lna另一端与可变衰减器一端连接，可变衰减器另一端与耦合器输入端连接，耦合器耦合端与功率检测电路一端连接，功率检测电路另一端与处理器连接，处理器另一端与可变衰减器的控制引脚连接，耦合器的直通端输出信号与下一级agc增益模块中bpf一端连接；其中，第x级agc增益模块中的耦合器直通端与功分器输入端连接，功分器输出一端与第x+1级agc增益模块中bpf一端连接，第n+1级agc增益模块中耦合器直通端与lo接收引脚连接；rx接收引脚输出接收信号，由功分器耦合得到，lo输出本振信号，由末级耦合器得到，功分器所在位置rx接收引脚处的功率比lo接收引脚处的功率小10-20db；低噪声放大器lna与可变衰减器共同组成射频增益模块。3.根据权利要求1所述的一种基于agc的增强型三点式uhf rfid系统，其特征在于，所述各级agc增益模块中，各级功率检测电路一致，具体结构包括：电感l1，电容c1，开关lna，肖特基二极管sms7630，电容c2，电阻r1，电阻r2，电容c3，运算放大器，电阻r3，电阻r4，电阻r5，电容c4，模数转换器adc；检波输入信号与电感l1一端连接，电感l1另一端分别与电容c1和开关lna一端连接，电容c1另一端接地，开关lna另一端与肖特基二极管sms7630一端连接，肖特基二极管sms7630另一端分别与电容c2、电阻r1、电阻r2一端连接，电容c2、电阻r1另一端接地，电阻r2另一端分别与电容c3和运算放大器的同相输入端连接，电容c3另一端接地，运算放大器反相输入端分别与电阻r3、电阻r4一端连接，电阻r3另一端接地，电阻r4另一端分别与电阻r5、运算放大器输出端连接，电阻r5另一端分别与电容c4、模数转换器adc的输入端连接，电容c4另
一端接地。4.一种自动增益控制方法，具体步骤如下：s1、上位机发送控制命令给处理器；s2、读写器发送query命令；s3、各级模数转换器adc多次采样取最大值，得到各级输出功率；s4、处理器读取各级衰减器的控制引脚状态，得到各级衰减器的衰减量；s5、基于agc控制电路中射频增益模块，得到各级增益差校准各级输出功率；s6、将各级的最佳输出功率作为目标功率分配至各级；s7、比较各级目标功率与实际功率的差值，反馈控制各级衰减器，并判断是否满足误差范围。5.根据权利要求4所述的一种自动增益控制方法，其特征在于，所述步骤s1具体如下：处理器接收到上位机发送的agc控制命令后，首先判断控制命令的类型，若为调整本振功率和接收功率目标值的控制命令，则将调整目标值再进行agc调整；否则使用默认目标值进行agc调整；其中，本振功率的动态范围可根据读写器芯片本振输入功率范围进行动态调整，设置接收功率比本振信号功率少10-20db。6.根据权利要求4所述的一种自动增益控制方法，其特征在于，所述步骤s2具体如下：agc控制电路默认为空闲状态，当开始工作时，读写器发送query命令给激励器，与此同时，读写器产生一个控制命令给所述的agc控制电路，agc控制电路开始进行功率的调整。7.根据权利要求4所述的一种自动增益控制方法，其特征在于，所述步骤s3具体如下：进行agc调整时，首先初始化各级衰减量，然后再细分为多级agc进行调整；每一级的输出功率作为agc调整的依据，模数转换器adc对功率检测电路的输出电压进行多次采样取最大值，并根据输出电压与输出功率的关系得到各级的输出功率；再对功率检测电路的输出电压与实际功率进行校准，且考虑功率检测电路本身的动态范围。8.根据权利要求4所述的一种自动增益控制方法，其特征在于，所述步骤s5具体如下：所述agc控制电路中，低噪声放大器lna与可变衰减器共同组成射频增益模块，使用多级级联的方式，每一级的输出功率由耦合器耦合至功率检测电路，并转换为直流电压输出，由处理器内部的adc进行保持和多次采样，对采样的平均值与每一级的目标输出功率值进行比较；每一级的射频增益模块之后均有独立的功率检测电路，且各级增益模块之间的增益差是已知的，根据前后级的功率检测输出以及他们之间的增益差，判断是否有某一级功率检测电路的输出功率超过其动态范围，然后根据增益差进行校正。9.根据权利要求4所述的一种自动增益控制方法，其特征在于，所述步骤s6具体如下：agc控制电路在控制多级衰减器时，在保证lna线性工作状态下，尽可能优先衰减末级衰减器，减小agc控制电路的噪声系数；根据系统噪声系数表得到各级的最佳输出功率，并将其分配给各级作为目标功率。10.根据权利要求4所述的一种自动增益控制方法，其特征在于，所述步骤s7具体如下：经过反馈控制算法对各级衰减器进行控制，若各级目标功率比实际功率大则按比例增加衰减量，若各级目标功率比实际功率小则按比例减少衰减量；
根据实际需求设置误差区间，若当前测试的实际功率和上一次测试的实际功率差小于设置的误差区间，就不在进行衰减量的调整，回到初始状态，完成自动增益控制；否则，重复步骤s7直到满足误差范围。

技术总结
本发明公开了一种基于AGC的增强型三点式UHF RFID系统及自动增益控制方法，所述系统包括：一台上位机，一个读写器，若干激励器，若干标签；上位机通过有线方式将控制信息发送给读写器，读写器接收到上位机的信息后先发送组网命令激活激励器，再将盘存命令发送给激励器，激励器与读写器组网成功后，将盘存命令转发给标签，标签接收到盘存命令后将响应信息返回给读写器，读写器接收并处理完标签返回信息后将该信息发送给上位机。本发明的方法考虑功率检测电路非线性，对输出功率进行校准，使反馈输入更精确，考虑读写器与标签之间的时序问题，解决调制功率波动带来的影响，提高读写器的接收灵敏度，解决现有三点式UHF RFID系统存在增益低、动态范围差的问题。动态范围差的问题。动态范围差的问题。


技术研发人员：白若明 唐琪 董行 史纪元 李东生 李钢 文光俊
受保护的技术使用者：电子科技大学
技术研发日：2023.07.13
技术公布日：2023/9/14