專利名稱：微波卡讀寫裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種利用微波雙向通信信道對移動的微波卡(攜帶微波卡的物體)進行數據讀寫和自動識別的裝置，特別是稱為可用于智能運輸系統中的交通管理和不停車電子收費以及身份、物體識別等的微波卡讀寫裝置。
現在交通上所使用的自動管理裝置主要用于收費，較為先進的是采用無線通訊裝置實現，但采用上述裝置存在安裝復雜，工作環境要求高且成本高、抗干擾能力低、用途面窄、運行可靠性低等不足。
本實用新型的目的在于提供一種結構精巧、簡單，成本低，抗干擾能力強，環境適應性強，運行可靠性高，用途廣泛的微波卡讀寫裝置。
本實用新型的優點是運行可靠性高，抗干擾能力強，微波讀寫作用距離大于15米，環境適應性強，結構設計精巧，成本低，除用于變通管理及不停車時速不限電子收費外，還可用于仃車場或加油站的自動收費，倉庫集裝箱碼頭車輛或集裝箱管理(抄號)，安全保衛系統的自動識別、飛行器自動識別，貴重財物車輛跟蹤，大型生產流水線過程控制等領域。
本實用新型的技術解決方案是微波卡讀寫裝置由微波卡、天線組合、讀寫器主機組合組成，微波卡讀寫裝置的讀寫器主機組合由主控計算機分組合、控制與解調分組合和微波分組合組成，主控計算機分組合與控制與解調分組合采用并行口數據總線連接，控制與解調分組合與微波分組合采用電纜連接；讀寫器主機組合與天線組合電纜連接，天線組合與微波卡是空間傳輸，要傳輸的數據信號經讀寫器主機組合傳輸給天線組合，天線組合通過空間傳輸給微波卡；微波卡讀寫裝置還具有一個微波卡閉路讀寫器，微波卡閉路讀寫器主機組合采用上述相同的連接方式，要傳輸的數據信號經讀寫器主機組合用電纜傳輸給微波暗盒，微波卡閉路讀寫器主機可經電纜傳輸給天線組合，再由天線組合通過匹配罩傳輸給微波測試組合；由后者經電纜傳輸給微波暗盒；暗盒是由金屬屏蔽制成的四方體，內層敷有微波吸收材料層，暗盒內裝有相互隔離的收、發天線及可進出的微波卡托盤；匹配罩是由金屬屏蔽制成的四面錐形體，內層敷有微波吸收材料層，四面錐形體內一端裝有測試天線，另一端可分別卡箍在詢問器收、發天線上。
以下結合附圖及實施例對本實用新型進行詳細的說明。
圖1微波卡讀寫裝置工作原理方框圖2微波卡工作原理方框圖；圖3微波卡讀寫器主機工作原理方框圖；圖4微波卡閉路讀寫器原理方框圖；圖5微波卡電路圖。
實施例1微波卡讀寫裝置由微波卡、天線組合、讀寫器主機組合組成，微波卡讀寫裝置的讀寫器主機組合由主控計算機分組合、控制與解調分組合和微波分組合組成，主控計算機分組合與控制與解調分組合采用并行口數據總線連接，控制與解調分組合與微波分組合采用電纜連接；讀寫器主機組合與天線組合電纜連接，天線組合與微波卡是空間傳輸，要傳輸的信號經讀寫器主機組合傳輸給天線組合，天線組合通過空間傳輸給微波卡；主控計算機在收到監控中心的啟動命令后，將安裝好的程序沿雙向無線通道自動地完成讀寫，主控計算機將狀態控制指令和數據(包括發給微波卡的所有指令、數據)傳輸給控制與解調分組合，控制與解調分組合的現場可編程門陣列(FPGA)對接收到的控制指令和數據進行處理，向微波分組合發出狀態控制指令(如頻率波段、跳頻、速率、天線開關設置等)，將要傳輸給微波卡的指令與數據變換成串行數據，進行分組排列與編碼(糾錯碼)，按規定的通信協議標準排序，并對每個數據比特進行31位的直接隨機序列擴譜變換。這樣就構成了讀寫器要發給微波卡“前向鏈路”(讀寫器至微波卡)數據列。“前向鏈路”數據列能傳輸給微波分組合，在此該數據列對本組合頻綜輸出的載波信號進行振幅調制，經功率放大器放大，由發射天線發射給微波卡，數據列發射完后，微波分組合要經同一通路向微波卡發射未調制的連續載波信號CW，以便為微波卡發射“反向鏈路”(微波卡至讀寫器)數據提供載波信號。微波卡經其接收天線收到的“前向鏈路”數據列調制的微波信號，只要接收功率達到靈敏度要求，收到的“前向鏈路”數據列就能控制微波卡作為一個智能通信終端的工作。微波卡通常處于靜止-----喚醒周期性交替變化中，當微波卡接收到規定的調制信號后，首先使時鐘鎖定并開始工作，然后接通處理器，對擴譜信號進行相關處理，微處理器接收到的指令內容實現控制任務，按規定的通信協議形成“反向鏈路”數據列。該數據列經差分相移鍵控(DPSK)調制付載波方波后，再去調制微波卡發射天線的阻抗。微波卡發射天線采用簡單的偶極子天線，用微波開關控制偶極子天線兩部分的接通或斷開，當開關接通時天線等效于單個半波長天線，它將反射照射到該天線的載波信號，當開關斷開時，天線等效于一個四分之一波長天線，它反射很少的照射到該天線的載波信號。當讀寫器發射連續載波CW信號時，微波卡發射天線反向散射經DPSK調制付載波方波對載波調幅的微波信號。當讀寫系統天線組合的接收天線收到載有微波卡“反向鏈路”數據列的反向散射信號后，傳輸給讀寫器的微波分組合，在此進行低噪聲放大和相干正交下變頻，從而得出含有DPSK調制付載波的I、Q兩路正交信號。其幅度用于調整自動增益控制(AGC)，并輸出至控制與解調分組合，在此I、Q兩路信號分別濾波，A/D變換后，再經I、Q兩路信號數字合成器和數字DPSK解調器得出微波卡“反向鏈路”檢測鎖定信號、時鐘與信息數據。對這些信號與數據由本分組合將其串行數據變換成并行數據后傳輸給主控計算機分組合，并由它進行識別、判斷處理后自動轉入相應的下一步程序。主控計算機執行雙向通信協議的結果將輸給監控中心(串行口)或網絡。根據實際應用的不同，可以通過軟件組成只讀(識別)卡號(一次雙向通信)的或讀(識別)卡號、讀、寫數據(三次雙向通信)或更多次的雙向通信系統。
實施例2微波卡讀寫裝置由微波卡、讀寫器主機組合、天線組合、微波暗盒、匹配罩、微波測試組合組成幾種不同用途的微波卡閉路讀寫器；發卡單位使用的微波卡閉路讀寫器由微波卡、讀寫器主機組合和微波暗盒組成，此時讀寫器主機仍由主控計算機分組合、控制與解調分組合和微波分組合組成，這些分組合之間的連接方式同前所述，讀寫器主機組合與微波暗盒經同軸電纜連接，在微波暗盒內微波信號經封閉空間傳播給微波卡；將微波卡插到微波暗盒托盤內，監控中心機直接控制讀寫器按專門為發卡單位設計的程序進行讀、寫、識別功能，其基本功能與實施例1大體相同，不同的是微波暗盒代替了天線組合及開路的空間傳播，微波信號功率電平可調到合適的固定值；另外，這安全起見，發卡單位可按規定細則約定密碼，以保證卡號與所含數據(如所含金額)的安全性。用于讀寫器主機組合及微波卡閉路測試的微波卡閉路讀寫器由讀寫器主機組合、微波卡、微波測試組合與微波暗盒組成，讀寫器主機組合仍由主控計算機分組合、控制與解調分組合、微波分組合組成，這樣分組合之間的連接方式同前所述，微波測試組合是一由多個可變精密衰減器、定向耦合器、功分器、檢波器、環形器與無源微波器組裝起來的微波測試設備，經標校后，可用于微波卡及其讀寫裝置的性能指標測試；讀寫器主機組合經同軸電纜與微波測試組合連接，而后者再經同軸電纜與微波暗盒連接，將微波卡插入微波暗盒微波卡托盤內，由監控中心機直接控制讀寫器主機組合按專門的測試程序進行讀、寫功能，并同時由微波測試組合讀出測試數據，其基本過程與上述微波卡閉路讀寫器的大體相同，不同的是微波測試組合參與參數調整和收、發分路工作。用于微波卡讀寫裝置安裝后檢修的微波卡閉路讀寫器由微波卡、讀寫器主機組合、天線組合、匹配罩、微波測試組合、微波暗盒組成，讀寫器主機組合由主控計算機分組合、控制與解調分組合、微波分組合組成，這些分組合的相互連接同前所述，讀寫器主機組合經同軸電纜與天線組合連接，后者在匹配罩內封閉式空間傳播微波信號，匹配罩與微波測試組合之間用同軸電纜連接，微波測試組合經同軸電纜與微波暗盒連接，當微波卡插入微波暗盒托盤后，由監控中心直接控制讀寫器按專門的檢測程序進行讀、寫功能檢查，并同時由微波測試組合讀出測試數據，其基本過程與上述微波閉路測試大體相同，不同的是讀寫器主機組合經天線組合、匹配罩與微波測試組合連接，從而保證了讀寫器主機與天線組合已安裝好的完整性不被拆散。
權利要求1.微波卡讀寫裝置由微波卡、天線組合、讀寫器主機組合組成，其特征在于微波卡讀寫裝置的讀寫器主機組合由主控計算機分組合、控制與解調分組合和微波分組合組成，主控計算機分組合與控制與解調分組合采用并行口數據總線連接，控制與解調分組合與微波分組合采用電纜連接；讀寫器主機組合與天線組合電纜連接，天線組合與微波卡是空間傳輸，要傳輸的信號經讀寫器主機組合傳輸給天線組合，天線組合通過空間傳輸給微波卡。
2.根據權利要求1所述的微波卡讀寫裝置，其特征在于所述的讀寫器主機組合包括主控計算機分組合、控制與解調分組合和微波分組合，控制與解調分組合由并行接口總線、輸入緩存器、輸出緩存器、現場可編程門陣列FPGA、差分相位鍵控DPSK解調器、A/D變換器等組成；微波分組合由頻率合成器、功分器、振幅開關調制器、功率放大器、發射天線開關、相干正交下變頻器、低噪聲放大器、接收天線開關等組成；要發射的數據信號經FPGA由擴譜編碼排序后，傳輸給開關調制器調制，功率放大器放大，再經發射天線開關即天線發射出去，接收信號經接收天線開關到低噪聲放大器放大，再經相干正交下變頻器得到I、Q兩路信號，送至A/D變換及DPSK解調器解調后，得出數據信號，經FPGA處理，經并行接口總線送給主控計算機。
3.根據權利要求1所述的微波卡讀寫裝置，其特征在于所述的微波卡由接收微波集成電路、反向散射發射機、喚醒與偏置電路、時鐘再生處理器、擴譜相關處理器、隨機數產生器、DPSK編碼、微處理器芯片、收、發微帶天線及電池組裝在一個卡式電路板上，密封封裝。
4.根據權利要求1所述的微波卡讀寫裝置，其特征在于所述的微波卡讀寫裝置還具有一個微波卡閉路讀寫器；微波卡閉路讀寫器包括讀寫器主機組合(它含主控計算機分組合、控制與解調分組合、及微波分組合)、天線組合、微波暗盒、微波測試組合、匹配罩等組成部分；讀寫器主機內主控計算機經并行接口數據總線連接到控制與解調分組合，后者與微波分組合用電纜連接，讀寫器主機組合與微波暗盒或天線組合、或與微波測試組合用同軸電纜連接，匹配罩與天線組合的連接用封閉式空間傳播；匹配罩用同軸電纜與微波測試組合連接，微波測試組合與微波暗盒用同軸電纜連接，微波卡可直接插入到微波暗盒內的微波卡托盤內；根據不同的用途可組裝成發卡單位使用的微波卡閉路讀寫器，用于性能指標測試的微波卡閉路讀寫器及用于系統安裝后檢修的微波卡閉路讀寫器。
5.根據權利要求4所述的微波卡讀寫裝置的微波卡閉路讀寫器，其特征在于所述的微波卡閉路讀寫器配有微波暗盒，暗盒是由金屬屏蔽制成的四方體，內層敷有微波吸收材料層，微波暗盒內裝有相互隔離的收、發天線及可進出的微波卡托盤。
6.根據權利要求4所述的微波卡讀寫裝置的微波卡閉路讀寫器，其特征在于所述微波卡閉路讀寫器配有匹配罩，匹配罩是由金屬屏蔽制成的四面錐形體，內層敷有微波吸收材料層，四面錐形體內一端裝有測試天線，另一端可分別卡箍在詢問器收、發天線上。
專利摘要微波卡讀寫裝置由讀寫器主機組合、微波卡、天線組合組成,讀寫器主機組合與天線組合電纜連接,天線組合與微波卡是空間傳輸,要傳輸的信號經讀寫器主機組合傳輸給天線組合,天線組合通過空間傳輸給微波卡;該裝置還配有微波暗盒、微波測試組合、匹配罩,可連接成微波卡閉路讀寫器。該裝置結構精巧、簡單,成本低,抗干擾能力強,運行可靠性高,讀寫作用距離遠,用途廣泛。
文檔編號G07F17/28GK2385386SQ98203358
公開日2000年6月28日 申請日期1998年4月16日 優先權日1998年4月16日
發明者翟春惠, 湯志軍, 姜志榮, 曹長君, 馬閎中, 劉啟明, 郭景華, 陳建生 申請人:北京航天福道高技術股份有限公司