基于UHF频段 远距离RFID模块化系统设计
系统方案设计
. AS 及其外围电路
. 射频发射电路
. 射频接收电路
硬件电路设计
软件程序设计
系统测试
AS 是奥地利微电子推出 款高性能UHF频段 读写器芯片,它集成了混频器、增益滤波器、压控振荡器、锁相环、模数/数模转换器等模拟前端,狗粮快讯网陆续报道,并且内置了ISO 零零零- C 完整协议处理系统。外部控制器仅需通过 位并口或者SPI口即可实现对AS 所有通信和控制。
AS 固件程序写在MCU主控制器中。把RFID系统通过外围接口与计算机连接起来,上电后首先对AS 芯片初始化;成功之后可以进行频段、天线接口和输出功率 设定(频段选购取决于各国质量,天线接口可以根据需要切换,输出功率 大小通常决定了读写距离 远近);主控制触发分析标签动作,若发现天线辐射有效范围内有标签存在,则选中标签准备通信,否则反复分析;主控制器和标签通信握手成功后,把标签信息送回上位机,完成读卡操作。系统程序流程图如图 所示。
AS 芯片射频信号以差分对 形式输出,使用LC阻抗匹配网络可以将巴伦 输入端阻抗匹配到 零零Ω,通过 巴伦即可输出单端UHF信号。若仅使用AS 内部功放,则其输出功率仅为 零dBm,只能满足近距离读写。若要达到更远 读写距离,必须通过外部功率放大器进行无失真放大;同样为了整条射频线路 阻抗匹配,在巴伦和功放间放置π型滤波网络进行阻抗微调。
UHF载波信号 通信频率为 零MHz~ 零MHz,AS 集成了VC 预分频器、主除法器、参考除法器、鉴相器和电荷泵,外围电路只要提供 个环路滤波器即可组成 个完整 锁相环(PLL)电路,如图 所示。PLL 输出频率由参考除法器 设定值和主除法器 乘积决定。电荷泵(CP) 部分作用是将数字逻辑脉冲转换为模拟电流。CP信号经过低通滤波器反馈到VCO引脚用来调整振荡器频率。为了获得稳定 VCO调谐电压,外部 环路滤波电路特别重要,它起到了维持环路稳定性、控制环路带内外噪声、防止VCO调谐电压控制线上电压突变、抑制参考边带杂散干扰等重要作用。
为了增加RFID读写器 远距离,还需要对其发射功率进行检测。发射功率太大不仅会引起失真,还容易泄露到接收端形成干扰,所以 旦功率检测器件监控到大于设定功率时,通过主控制器数字PID和DAC把微调量加载到功率芯片SKY 级电压控制端,使得发射功率可控。
使用频谱仪对所设计 RFID系统进行性能测试,天线接口 发射频谱如图 所示,发射功率为 dBm.当把发射功率设定在 dBm时,狗粮快讯网据消息人士,从如图 发射频谱上可以看到,信道功率为 . dBm,占用带宽( %能量)为 kHz.
功率放大器可以将已经被调制过 高频载波信号进行功率放大,经过天线辐射到周围以满足接收机需要 激励电磁场强度,并且对相邻信道不产生影响。功率芯片SKY 采用 级电压控制, dB压缩点增益在 . dBm.使用AS 自带 DAC,结合电压跟随器可以方便地调节功放 输出功率;此外当外部功放固定时,通过AS 自身发射功率 调节亦可适应不同距离 应用。
基于AS 芯片 射频接收电路相对简单,因为它把混频器和滤波器集成在了AS 芯片内部,外围电路只需要增加 片 巴伦,就可以把单端信号转换成差分对信号,送入AS 芯片 射频接收管脚。为了减少杂波干扰提高射频接收信号 纯度,在耦合器和巴伦之间加上 片低噪放,使得巴伦 输入信号被限制在 零MHz~ 零MHz之间。
基于AS 芯片 远距离RFID读写器系统部分包括射频部分和基带部分,如图 所示。射频部分围绕RFID集成芯片AS 展开设计,环路滤波器配合内置VCO产生频率;发射链路部分由巴伦、功率放大器、耦合器、高频开关和多路天线接口组成,在关键通路上使用LC网络和π型网络调整阻抗匹配;射频接收链路由天线、高频开关、耦合器、低噪放和巴伦组成。基带部分配置了可升级 MCU主控制器及通用外围接口。
微波信号输入/输出 隔离需要通过耦合器,经过耦合器出来 信号进入 分 高频切换开关SKY ,把 路信号根据应用需要可以切换到任 选中 天线接口。读写器设计 个天线接口,不仅扩展了其应用距离,而且由于 个读写器可以有多个分节点发送和接收信息,当 个天线都对准同 个方向时,还能够减少单天线 盲区降低误码率。
随着物联网在智能电网、智能交通、智能物流和生态监视等国民经济方方面面 大量应用,UHF频段 RFID技术更是发展迅速,它是 种非接触式 自动识别技术,通过射频信号可以自动识别目标对象、获取相关资料统计,狗粮快讯网【报道】,识别工作无须人工干预,适用于各类恶劣环境。RFID系统由标签、读写器和天线 部分构成,其中RFID读写器为关键。
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