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新型RFID阅读器接收电路设计
http://www.cww.net.cn   2011年6月8日 12:59    现代电子技术    
作 者:刘占线

0 引言

阅读器主要由控制单元、高频收发模块、天线以及其他与后台设备相连的接口组成。应答器,又叫作标签,是RFID读取数据的来源,主要由天线和微电子芯片组成。RFID系统的关键部分是阅读器,实现阅读器的核心技术是接收电路。本文主要分析和构造了UHF无源RFID阅读器接收电路。

1 基本架构

组成RFID阅读器的电路结构如图1所示,其上半部分为发射链路,而其下半部分为接收链路。

采用UHF频段的阅读器首先针对基带信号实施PIE编码,同时实施80%~100%ASK调制过程。在接收电路部分需支持PSK或ASK形式的解调,同时可以实施对基带信号的米勒或FM0副载波解码。系统的发射信号如下:

式中:f(t)代表标签接收的信号;m(t)代表基带信号;载波频率则用ωc表示。

而在标签反向散射过程中,接收端接收到信号如下:

式中:g(t)表示接收端接收到的信号;m’(t)表示标签端基带信号。

最终在接收电路中进行下变频,解调过程和结果如下:

式中:代表通过低通滤波器后的结果。

图1中的环行器隔离器件,通常能够实现20~30 dB的隔离效果。此外,利用两个独立的天线分别负责接收与发射的任务,也能够实现较好的隔离效果。需要注意的是,在接收过程中,一定要同时发射同频载波,所以能得出以下结论,系统中的噪声分以下几种:周围环境因素干扰噪声,发射端耦合接收端的同频泄漏以及电子器件自身噪声,此外还需关注器件接口间的损耗。

依据雷达方程:

式中:Pr,Pt分别表示接收与发射功率;Gt表示发射增益;Ar表示接收天线的面积;σ表示雷达截面积;Rr,Rt分别表示接收与发射路径长度。

根据雷达方程,能推导得出对数形式的通信方程,如下所示:

也就是说,接收功率等于发射天线增益、发射功率以及接收天线增益之和,再减去系统损耗、空间损耗,所以空间损耗Lc可以用如下算式得出:

如果无调制载波是f(t)=Acos(ωct),标签发射的信号是g(t)=B(1+m(t))cos(ωct+φ),而且环行器发射端至接收端的泄漏(即TX—RX Lea-k)和f(t)有关联,是l(t)=Ccos(ωct);s(t)=cos(ωct)表示时钟信号,那么l(t),g(t)分别和s(t)混频之后结果如下:

由功率的比较可以得知,系数C,即TX-RX Leak解调之后的幅度远大于标签返回信号的幅度,且可以看出是一个很大的直流分量,所以解调过程中产生的直流偏移是一个棘手的问题。因此可以得出结论,发射端耦合到接收端的周频泄漏是最主要的干扰,如何抑制这种干扰则需进一步的研究。对抑制干扰的方法研究较多,各解决方案也不尽相同。通过式(3)及式(7)能够看出,系统接收到的信号与时钟信号具有特定的相位差φ,因为标签的位置不同,cosφ也会随之变化,所以在接收电路中,使用正交结构。

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编 辑:葛逊    联系电话:
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