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915MHz電子標簽射頻接口電路的總體設(shè)計

2011-12-13 來源:維庫電子市場網(wǎng) 字號:

      按照915MHzRFID電子標簽的要求,設(shè)計電子標簽整體電路如下。它主要由射頻接口部分和控制部分組成 ,射頻接口部分是研究的重點,具體設(shè)計如圖1所示。

  對于電子標簽,射頻接口部分起著至關(guān)重要的作用。非接觸式電子標簽?zāi)芰亢蛿?shù)據(jù)的無線傳輸都是由這 部分電路來完成的。所以射頻接口部分是非接觸式電子標簽區(qū)別于接觸式電子標簽的技術(shù)本質(zhì)所在。如圖 1所示,射頻接口部分主要由接收部分、發(fā)送部分和公共電路部分組成。



圖1 電子標簽的功能結(jié)構(gòu)圖

  (1)接收部分

  接收部分主要的功能是將天線上接收到的ASk幅度調(diào)制信號進行解調(diào),恢復出數(shù)字基帶信號,再送到控制 部分進行解碼處理。接收部分主要由包絡(luò)產(chǎn)生電路和檢波電路組成。功能框圖如圖2所示。



圖2 接收部分的功能框圖

  ①包絡(luò)產(chǎn)生電路

  包絡(luò)產(chǎn)生電路的主要功能是對高頻信號進行包絡(luò)檢波,把信號從頻帶搬移到基帶,提取出ASk調(diào)制信號包 絡(luò)。

  包絡(luò)產(chǎn)生電路主要由非線性元件和低通濾波器組成。

  ②檢波電路

  檢波電路主要由帶通濾波器和電壓比較器組成。

  經(jīng)過包絡(luò)檢波后,信號一般還會存在高頻成分,所以還需進行帶通濾波,把載波徹底濾除,使信號曲線 變得“光滑”,然后把濾波后的信號通過電壓比較器,從而恢復原來的數(shù)字信號,這就是檢波電路的功能 。

  (2)發(fā)送部分

  發(fā)送部分的主要功能是將控制部分處理好的數(shù)字編碼信號進行ASk幅度調(diào)制,進行放大后,送到天線端發(fā) 給讀寫器。它主要由ASk調(diào)制電路和放大器組成,發(fā)送部分的功能結(jié)構(gòu)如圖3所示。



圖3 發(fā)送部分的功能框圖

  ①ASk反向調(diào)制電路

  對于電子標簽,當它向讀寫設(shè)備回傳信息時,其編解碼電路將編碼后的數(shù)據(jù)送到射頻接口,由調(diào)制電路 進行ASk調(diào)制。

  反向調(diào)制采用負載調(diào)制,即通過改變天線負載的大小來改變發(fā)送信號幅度的強弱,將數(shù)字信號接入一個 非線性元件電路,它高低電平的變化可以控制并聯(lián)負載在電路中接通或斷開,從而改變天線負載的大小進 行幅值調(diào)制。

  ②功率放大電路

  由于調(diào)制好的ASk信號功率較小,不能滿足傳輸要求,所以要對其進行功率放大后再送到天線發(fā)射端發(fā)給 讀寫器。

  (3)公共電路部分

  公共電路部分是圖1中射頻接口部分中除了發(fā)送和接收部分剩下的電路,包括電源產(chǎn)生電路、限幅電路、 時鐘恢復電路、復位電路等。

  ①電源產(chǎn)生電路

  由于天線兩端從射頻場中感應(yīng)到的是一個交變的信號(交變電壓源),故需要一個整流濾波電路將其轉(zhuǎn) 化為直流電源。由于電子標簽內(nèi)電路除了要求電源電壓是直流源之外,還必須不能高過MOS管、三極管等 器件的擊穿電壓,否則會導致器件損壞。當單靠整流濾波電路不能使天線兩端的電壓變?yōu)榉弦蟮碾妷?值時,需要引入限幅模塊。電源產(chǎn)生電路的功能示意圖如圖4所示。



圖4 電源產(chǎn)生電路的功能框圖

  ②復位信號產(chǎn)生電路

  復位信號產(chǎn)生電路實現(xiàn)的功能分為兩種:上電復位和下電復位。首先,要為電壓設(shè)置一個參考值,這個值一般取可以使電路穩(wěn)定工作的電壓值,當電源電壓升高時,若仍小于參考值,則復位信號仍然為低電平;若電源電壓升高至大于參考值,則復位信號跳變?yōu)楦摺_@就

  是上電復位信號。它為數(shù)字部分電路設(shè)置初始值,從而避免出現(xiàn)邏輯混亂。同時它還可以給整個系統(tǒng)一個穩(wěn)定的時間,保證天線兩端耦合到的能量已相對穩(wěn)定。

  當電源電壓降低時,若大于參考值,則復位信號為高;若降低至小于參考值,則電源信號跳變?yōu)榈停@就是下電復位信號。它是針對系統(tǒng)中可能出現(xiàn)的意外情況(操作時突然掉電)而采取的保護措施。  

  ③時鐘恢復電路

  電子標簽內(nèi)沒有設(shè)置另外的振蕩電路,片內(nèi)時鐘由磁場恢復產(chǎn)生。時鐘發(fā)生電路由整形電路和分頻器構(gòu)成。首先把高頻諧振信號通過電壓比較器恢復產(chǎn)生同頻的時鐘信號,然后把高頻的時鐘信號進行分頻從而得到數(shù)字部分所需要的時鐘信號。



圖5   時鐘恢復電路的功能框圖

  (4)電子標簽天線

  915MHz電子標簽的天線模塊主要用于接收射頻能量,接收讀寫器到電子標簽的通信信號以及將電子標簽存儲的編碼發(fā)送給讀寫器。在電子標簽中,天線面積占主導地位,即電子標簽面積主要取決于其天線面積,然而天線的物理尺寸受到其工作頻率電磁波波長限制。頻率越高,電磁波的波長越短,天線的尺寸越小。

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