CN103208025A - 超高频rfid阅读器基带信号处理及调制电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超高频RFID阅读器基带信号处理及调制电路，包括：第一级数字滤波器电路、第二级连续时间滤波器电路、运算放大器电路和调制器电路，其中，所述第一级数字滤波器电路用于滤除高次谐波输出低频模拟信号；所述第二级连续时间滤波器电路用于对所述的低频模拟信号进行平滑处理输出中频信号；所述运算放大器电路用于对所述的中频信号进行零偏移的同相衰减处理；所述调制器电路用于对处理后的中频信号以及本振源信号进行混频输出调制信号。该电路对基带处理器输出信号与标签通信的命令或数据进行处理及调制，能够满足不同通信要求，其实施方式简单，功耗低、成本低，并且滤波器的截止频率可调节，可以适应不同速率的基带数据率。

Description

超高频RFID阅读器基带信号处理及调制电路
技术领域
本发明属于射频识别技术领域，具体涉及一种超高频RFID阅读器基带信号处理及调制电路的设计。
背景技术
无源超高频（840MHz～960MHz）RFID技术与无源高频（13.56MHz）RFID技术相比，具有读取距离远，读取速度快、存储容量大等优点。
目前，RFID技术发展迅速，在各个方面的应用越来越广泛。尤其在军事方面，物联网射频识别技术作为军队信息化中主要的支持技术，是信息化系统最原始数据标识和采集的技术手段，其发展及应用将决定军队信息化建设的程度。随着射频识别技术军用标准的出台，射频识别技术将在军事物流信息化、军事物资保障、仓储管理、军事重地人员及涉密资产管理等军队信息化建设领域得到广泛应用。在RFID协议实现技术方面，基于ISO国际标准的读写器都是采用专业收发芯片的集成化方案，出于保密通信的现实要求，此方案的最大缺陷在于协议已固化而不能满足射频识别技术自主军用标准。于是，自主RFID协议即国标或者国军标RFID协议的实现就不能依赖于专业收发芯片的集成化方案，而只能自主搭建分立式的协议实现平台。该平台的一个核心功能就是基带信号的处理及信号的调制。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种操作简便，成本较低的超高频RFID阅读器基带信号处理及调制电路。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是：超高频RFID阅读器基带信号处理及调制电路，包括：第一级数字滤波器电路、第二级连续时间滤波器电路、运算放大器电路和调制器电路，其中，所述第一级数字滤波器电路的输入端作为所述超高频RFID阅读器基带信号处理及调制电路的输入端，其输出端和第二级连续时间滤波器电路的输入端相连接；所述第二级连续时间滤波器电路的输出端与所述运算放大器电路的输入端相连接；所述运算放大器电路的输出端与调制器电路的输入端相连接，所述调制器电路的输出端作为所述超高频RFID阅读器基带信号处理及调制电路的输出端；所述第一级数字滤波器电路用于滤除高次谐波输出低频模拟信号；所述第二级连续时间滤波器电路用于对所述的低频模拟信号进行平滑处理输出中频信号；所述运算放大器电路用于对所述的中频信号进行零偏移的同相衰减处理；所述调制器电路用于对处理后的中频信号以及本振源信号进行混频输出调制信号。
进一步的，所述第一级数字滤波器电路采用数字滤波器LTC1569-7实现。
更进一步的，所述第一级数字滤波器电路采用单端输入单端输出的方式，包括电阻R2、R3、R7、R8以及电容C3，其中R2、R7以及电容C3的第一端与引脚PIN3连接，R3的第一端与引脚PIN6连接，R8的第一端与引脚PIN5连接，R2和R3的第二端与VCC连接，R7、R8以及电容C3的第二端与地连接。
更进一步的，所述第一级数字滤波器的截止频率的具体设置如下公式：
Figure BDA00003120739500021
其中，fcutoff为滤波器的截止频率。
进一步的，所述第二级连续时间滤波器电路采用连续时间滤波器LTC1560-1实现。
进一步的，所述运算放大器电路采用运算放大器AD8541实现。
进一步的，所述调制器电路采用MMIC混频器MAMXSS0012实现。
本发明的有益效果是：采用本发明超高频RFID阅读器基带信号处理及调制电路对基带处理器输出信号与标签通信的命令或数据进行处理及调制，输出调制的射频信号，能够满足不同通信要求，其实施方式简单，功耗低、成本低，并且滤波器的截止频率可调节，可以适应不同速率的基带数据率。
附图说明
图1为本发明实施例的超高频RFID阅读器基带信号处理及调制电路的结构框图；
图2为本发明实施例的超高频RFID阅读器基带信号处理及调制电路的具体电路连接图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作进一步的说明。
如图1所示为本发明实施例的超高频RFID阅读器基带信号处理及调制电路的结构框图，其包括：第一级数字滤波器电路、第二级连续时间滤波器电路、运算放大器电路和调制器电路，其中，所述第一级数字滤波器电路的输入端作为所述超高频RFID阅读器基带信号处理及调制电路的输入端，其输出端和第二级连续时间滤波器电路的输入端相连接；所述第二级连续时间滤波器电路的输出端与所述运算放大器电路的输入端相连接；所述运算放大器电路的输出端与调制器电路的输入端相连接，所述调制器电路的输出端作为所述超高频RFID阅读器基带信号处理及调制电路的输出端；所述第一级数字滤波器电路用于滤除高次谐波输出低频模拟信号；所述第二级连续时间滤波器电路用于对所述的低频模拟信号进行平滑处理输出中频信号；所述运算放大器电路用于对所述的中频信号进行零偏移的同相衰减处理；所述调制器电路用于对处理后的中频信号以及本振源信号进行混频输出调制信号。由于第一级数字滤波器的特性，其输出的低频模拟信号并不是真正需要的正弦限号，其中包含了一些无用的杂散信号，所以在本发明中增加了第二级连续时间滤波器，对第一级数字滤波器输出的低频模拟信号进行平滑处理，并去除杂散信号，输出较为理想的中频信号。但是在无源超高频应用中调制器电路对于输入的中频信号有一定的要求，所以要对第二级连续时间滤波器电路输出的中频信号进行适当的衰减以避免在输入到调制器电路中发生截止，在本发明方案中，通过增加运算放大器电路，用于对中频信号进行零偏移的同相衰减处理以满足调制器电路对输入的中频信号的要求。
本发明超高频RFID阅读器基带信号处理及调制电路通过采用两级滤波器电路以及运算放大器电路和调制器电路的结合对基带信号进行处理及调制，其实施的方式简单，易于在实际操作中应用，不仅能实现ISO国际标准的RFID协议，如ISO18000-6C，也能实现自主的国家标准，更能实现自主的国军标RFID协议标准，满足保密通信的要求，其功耗和成本更低。其中，所述第一级数字滤波器电路采用数字滤波器LTC1569-7实现，所述第二级连续时间滤波器电路采用连续时间滤波器LTC1560-1实现，所述运算放大器电路采用运算放大器AD8541实现，所述调制器电路采用MMIC混频器MAMXSS0012实现。
如图2所示为本发明实施例的超高频RFID阅读器基带信号处理及调制电路的具体电路连接图，其中，U1为第一级数字滤波器LTC1569-7，第一级数字滤波器采用单端输入单端输出的方式，电阻R2、R7为分压电阻，它们之间的比例关系确定了数字滤波器LTC1569-7的PIN3脚的直流电平，也就确定了输出信号B所包含的直流电平，电容C3为去耦电容，电阻R3、R8为滤波器的截止频率调节电阻，PIN5脚通过R8连接至地，设计上可以通过在R8的位置焊接0欧姆电阻或100pF电容,再配合电阻R3来调整第一级数字滤波器的截止频率，具体设置方式如下：
Figure BDA00003120739500031
在实际应用中，可根据基带数据率及实际测试情况合理设置第一级数字滤波器的截止频率，以达到最佳性能；U2为第二级连续时间滤波器LTC1560-1，第二级连续时间滤波器LTC1560-1采用双电源供电，VCC为其正电源供电，VDD为其负电源供电，第二级连续时间滤波器的截止频率可由PIN5来设置，若PIN5上拉至VCC，则截止频率为500kHz，若PIN5下拉至VDD，则截止频率为1MHz；U3为运算放大器电路AD8541，运算放大器AD8541与电阻R4、R9共同组成零偏移的同相衰减器电路；U4为混频器MAMXSS0012，无需直流偏置，在实际的使用过程中，只需要对本振源信号输入端口添加一LRC网络即可驱动该混频器实现基带信号的调制。
具体的工作过程为：基带信号A由U1的PIN1引脚输入，滤除基带信号中的高次谐波只保留基波分量，由PIN4输出低频模拟信号B；模拟信号B由U2的PIN2脚输入，U2对输入信号B进行平滑滤波，并滤除带外无用杂散信号，再由PIN8输出中频信号C；U3通过PIN3输入信号C，对信号C进行衰减处理，由PIN4输出处理信号D；由于采用的是无源双平衡混频器实现直接调制，无需直流偏置，且对本振源信号的功率要求较低，只需+3～+8dBm的本振功率即可实现调制，处理信号D由PIN5脚输入，与PIN1脚输入的本振源信号进行无源混频实现调制，输出超高频频段的已调制信号E。后级只需要将已调制信号E进行功率放大再经天线辐射出去即可激活作用场内的无源标签，完成对标签的读取。
与现有的集成化的专业收发芯片的方案相比，本发明所涉及的基带信号的处理及信号的调制电路不仅能实现ISO国际标准的RFID协议，如ISO18000-6C，也能实现自主的国家标准，更能实现自主的国军标RFID协议标准，满足保密通信的要求。此外，更具有成本低、实现简单、开发周期短、自主性强、调试方便等优点。

Claims (7)

1.超高频RFID阅读器基带信号处理及调制电路，其特征在于，包括：第一级数字滤波器电路、第二级连续时间滤波器电路、运算放大器电路和调制器电路，其中，所述第一级数字滤波器电路的输入端作为所述超高频RFID阅读器基带信号处理及调制电路的输入端，其输出端和第二级连续时间滤波器电路的输入端相连接；所述第二级连续时间滤波器电路的输出端与所述运算放大器电路的输入端相连接；所述运算放大器电路的输出端与调制器电路的输入端相连接，所述调制器电路的输出端作为所述超高频RFID阅读器基带信号处理及调制电路的输出端；所述第一级数字滤波器电路用于滤除高次谐波输出低频模拟信号；所述第二级连续时间滤波器电路用于对所述的低频模拟信号进行平滑处理输出中频信号；所述运算放大器电路用于对所述的中频信号进行零偏移的同相衰减处理；所述调制器电路用于对处理后的中频信号以及本振源信号进行混频输出调制信号。
2.如权利要求1所述的超高频RFID阅读器基带信号处理及调制电路，其特征在于，所述第一级数字滤波器电路采用数字滤波器LTC1569-7实现。
3.如权利要求2所述的超高频RFID阅读器基带信号处理及调制电路，其特征在于，所述第一级数字滤波器电路采用单端输入单端输出的方式，包括电阻R2、R3、R7、R8以及电容C3，其中R2、R7以及电容C3的第一端与引脚PIN3连接，R3的第一端与引脚PIN6连接，R8的第一端与引脚PIN5连接，R2和R3的第二端与VCC连接，R7、R8以及电容C3的第二端与地连接。
4.如权利要求3所述的超高频RFID阅读器基带信号处理及调制电路，其特征在于，所述第一级数字滤波器的截止频率的具体设置如下公式：
Figure FDA00003120739400011
其中，fcutoff为滤波器的截止频率。
5.如权利要求1至4任一项权利要求所述的超高频RFID阅读器基带信号处理及调制电路，其特征在于，所述第二级连续时间滤波器电路采用连续时间滤波器LTC1560-1实现。
6.如权利要求1至4任一项权利要求所述的超高频RFID阅读器基带信号处理及调制电路，其特征在于，所述运算放大器电路采用运算放大器AD8541实现。
7.如权利要求1至4任一项权利要求所述的超高频RFID阅读器基带信号处理及调制电路，其特征在于，所述调制器电路采用MMIC混频器MAMXSS0012实现。
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