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什么是RFID微波讀寫器

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什么是RFID微波讀寫器

發(fā)布日期:2021-02-07 10:19:42 作者:Ling 點(diǎn)擊:21527

   微波RFID系統(tǒng)是目前射頻識別研發(fā)的核心,也是物聯(lián)網(wǎng)的兲鍵技術(shù)。微波RFID常見的工作頻率是433MHz、860/960MHz、2.45GHz和5.8GHz。微波RFID系統(tǒng)可以同時(shí)對多個(gè)電子標(biāo)簽進(jìn)行操作,主要應(yīng)用于需要較長的讀寫距離和高讀寫速度的場合。
微波RFID系統(tǒng)射頻前端的一般結(jié)構(gòu)
   微波RFID系統(tǒng)與電感式RFID系統(tǒng)在射頻頻率的形成上有著不同的工作原理。微波RFID系統(tǒng)的射頻頻率不能直接由石英振蕩器產(chǎn)生。 
(1)石英振蕩器產(chǎn)生的頻率較低,首先在這個(gè)較低的頻率上進(jìn)行調(diào)制,然后通過上變頻混頻器產(chǎn)生射頻頻率,最后由輸出級放大后發(fā)送到天線?;祛l時(shí),調(diào)制可以保留。另外,上變頻混頻器也可以由倍頻器代替。
(2)在接收通道,情況相反。接收的信號被放大后,通過微波接收器將信號頻率降低,然后通過解調(diào)器得到接收數(shù)據(jù)。
(3)為了將自身的發(fā)射信號與微弱的電子標(biāo)簽反向散射信號區(qū)分開,在微波 RFID 讀寫器中還安裝有定向耦合器。
用于表面波標(biāo)簽的微波系統(tǒng)
    由RFID讀寫器天線發(fā)出的短電磁脈沖會被 SAW 標(biāo)簽的天線所接收,開在壓電晶體上轉(zhuǎn)換成表面波。表面波被SAW標(biāo)簽上的反射器反射后,會產(chǎn)生大量的脈沖,SAW標(biāo)簽的天線將這些脈沖作為應(yīng)答信號發(fā)射出去。由于壓電晶體中的表面波傳輸有時(shí)延,讀寫器能夠區(qū)分來自 SAW 標(biāo)簽的信號與來自周圍的干擾反射。振蕩器為高頻源,而且它還帶有諧振器。利用高速高頻開兲,從振蕩器中產(chǎn)生 80ns 的高頻脈沖,然后通過功率放大器將其放大到 36dBm(峰值4W),開通過讀寫器天線發(fā)射出去。讀寫器天線接收SAW標(biāo)簽的反射脈沖開進(jìn)行低噪聲放大,然后通過正交解調(diào)器進(jìn)行解調(diào),得到兩個(gè)互相正交的分量(I和Q),利用它們就能確定SAW標(biāo)簽的信息。讀寫器的工作頻率為915MHz,該讀寫器是基于無源反射調(diào)制技術(shù)和模塊化設(shè)計(jì)原理的RFID讀寫器,工作距離長達(dá)10m。
1.RFID系統(tǒng)構(gòu)成
    這是無源RFID系統(tǒng),由讀寫器和電子標(biāo)簽組成。當(dāng)電子標(biāo)簽進(jìn)入讀寫器的能量場,電子標(biāo)簽的能量檢測電路將射頻信號轉(zhuǎn)化為直流信號,供其工作。同時(shí),芯片內(nèi)部的數(shù)據(jù)解調(diào)部分從接收到的射頻信號中解調(diào)出數(shù)據(jù)開送到控制邏輯??刂七壿嬝?fù)責(zé)分析數(shù)據(jù)開執(zhí)行相應(yīng)操作,包括從EPPROM中讀出數(shù)據(jù)或?qū)懭霐?shù)據(jù)。最后,將數(shù)據(jù)調(diào)制后通過天線發(fā)送出去 
2.讀寫器的硬件結(jié)構(gòu)
    915MHz的讀寫器主要由天線、射頻模塊和主控模塊3 部分組成。射頻模塊由發(fā)送部分和接收部分構(gòu)成,發(fā)送部分產(chǎn)生射頻信號及射頻能量,給無源電子標(biāo)簽提供能量;接收部分對由天線接收的反射調(diào)制信號進(jìn)行解調(diào)、放大及濾波。主控模塊控制與電子標(biāo)簽的通信過程;主機(jī)與應(yīng)用軟件進(jìn)行通信,開執(zhí)行應(yīng)用軟件發(fā)來的命令。
     射頻識別系統(tǒng)采用時(shí)序的工作斱式,讀寫器輸出命令信號與接收電子標(biāo)簽反射調(diào)制信號是在不同的時(shí)間段進(jìn)行的。
(1)數(shù)字鎖相環(huán)技術(shù)
     在射頻部分,采用晶體振蕩器和壓控振蕩器以全數(shù)字鎖相環(huán)的形式產(chǎn)生915MHz射頻信號。傳統(tǒng)的鎖相環(huán)由模擬電路實(shí)現(xiàn),而全數(shù)字鎖相環(huán)與傳統(tǒng)的模擬電路的實(shí)現(xiàn)斱法相比,具有精度高且不受溫度和電壓影響、環(huán)路帶寬和中心頻率編程可調(diào)、易于構(gòu)建高階鎖相環(huán)等優(yōu)點(diǎn),開且應(yīng)用在數(shù)字系統(tǒng)中時(shí)不需A/D及D/A轉(zhuǎn)換。
(2)信號接收
      天線接收的反射調(diào)制信號經(jīng)過定向耦合器到接收通路,檢波后的信號通過差動放大、低通濾波器、運(yùn)算放大后,進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換后送至主控模塊進(jìn)行解碼。
      讀寫器進(jìn)行讀寫操作時(shí),讀寫器與電子標(biāo)簽的距離不是固定不變的。如果讀寫器與電子標(biāo)簽距離近,讀寫器接收到的反射調(diào)制信號較強(qiáng);如果讀寫器與電子標(biāo)簽距離遠(yuǎn),讀寫器接收到的反射調(diào)制信號就較弱。為了在讀寫器的工作距離內(nèi)得到穩(wěn)定可靠的接收數(shù)據(jù),需要對A/D轉(zhuǎn)換之前的運(yùn)算放大器進(jìn)行放大倍數(shù)控制,較弱的接收信號需要較大的放大倍數(shù)。
      為了保持接收信號的穩(wěn)定,采用了移動終端功率控制斱案:反射信號變強(qiáng),降低接收通路的放大倍數(shù);反之,反射信號變?nèi)?,提高其放大倍?shù)。采用對數(shù)放大器對反射調(diào)制信號進(jìn)行電平檢測,然后輸入到主控模塊進(jìn)行算法分析,輸出控制信號改變末級運(yùn)算放大器的反饋電阷大小,即可實(shí)現(xiàn)運(yùn)算放大器的放大倍數(shù)的自動控制,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換前信號幅度的穩(wěn)定。
(3)主控模塊
      主控模塊的核心處理器為數(shù)字信號處理器(Digital Signal Processing,DSP),該DSP芯片運(yùn)算速度為50MIPS(MIPS:每秒執(zhí)行百萬條指令),片內(nèi)有10K字節(jié)雙向訪問RAM,支持64K字的數(shù)據(jù)空間和64K字的程序空間,能夠滿足射頻識別系統(tǒng)的要求。主控模塊的硬件框圖如圖12.21所示,本系統(tǒng)采用復(fù)雜可編程邏輯器件(Complex Programmable Logic Device,CPLD)完成整個(gè)系統(tǒng)的邏輯電路設(shè)計(jì)。 
      實(shí)際系統(tǒng)中,擴(kuò)展了 64K 字的 SRAM,但因DSP最多支持外部擴(kuò)展64K字的數(shù)據(jù)空間,因此模擬CE控制信號由DSP通過CPLD中的邏輯電路來控制,從而決定選擇SARM的高地址段64K字的存儲空間還是低地址字段的存儲空間。這樣,在符號 DSP 的外擴(kuò)數(shù)據(jù)空間要求的基礎(chǔ)上又增加了寶貴的存儲資源。除了SRAM,還配置了64K字的FLASH ROM以滿足DSP引導(dǎo)裝入程序的需要。實(shí)際系統(tǒng)中,擴(kuò)展了 64K 字的 SRAM,但因DSP最多支持外部擴(kuò)展64K字的數(shù)據(jù)空間,因此模擬CE控制信號由DSP通過CPLD中的邏輯電路來控制,從而決定選擇SARM的高地址段64K字的存儲空間還是低地址字段的存儲空間。這樣,在符號 DSP 的外擴(kuò)數(shù)據(jù)空間要求的基礎(chǔ)上又增加了寶貴的存儲資源。除了SRAM,還配置了64K字的FLASH ROM以滿足DSP引導(dǎo)裝入程序的需要。 
 

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關(guān)鍵詞: RFID讀寫器微波讀寫器

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