CN202617098U - Rfid零中频接收动态降噪电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种RFID零中频接收动态降噪电路，特点是具有可变增益单元及可变增益控制电路，可变增益单元设在零中频解调电路与信号采样点之间，可变增益控制电路由可变增益单元输出端与采样点相连的采样电路，及可变增益单元增益调整端与数字信号处理器DSP相连的动态调整电路构成。在现有技术RFID零中频接收电路上增加可变增益单元及可变增益控制电路，通过动态调节方式保证进入差分放大器输入端的信号幅度一致，这样不对载波信号产生影响，基本消除信号采样通道的幅度差异，大大提高了信噪比，此动态降噪电路与二通道或多通道信号采样零中频接收电路均适用，适用性强，使用成本低，值得大力推广应用。

Description

RFID零中频接收动态降噪电路

技术领域

本实用新型属于通信技术领域，具体涉及一种RFID零中频接收降噪电路。

背景技术

RFID无线射频识别是一种非接触式自动识别系统，该系统基本组成部分由读写器、天线和电子标签构成，读写器经天线调制发送和接收解调信号；电子标签散射回来的射频信号经解调成基带数字信号，通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无需人工干预，可工作于各种恶劣环境。

RFID读写器接收机工作时接收到包括标签反射信号、天线噪声、环境反射、发射机直接耦合，以及接收机自身的噪声即射频功放输出的噪音。接收电路噪音源主要来自射频功放输出的噪音，包括相位和幅度的噪音。在理想情况下，射频功放输出的噪音对差分放大器输入端的影响是一致的，因此在输出端可以得到噪音很低的信号。但实际工作中由于天线本身的阻抗匹配，以及天线周围环境的变化，传输线中通常情况有比较大的驻波，采样通道的幅度差异较大，差分效果大打折扣。

在电子标签能获得足够工作能量的前提下，读写器的工作距离主要取决于电子标签反向散射信号在读写器的解调输出能否满足最低信噪比要求.可用下面的公式来标示读写器决定的最大工作距离：

$r_{\mathrm{READER}}=\frac{c}{2\mathrm{\ω}}{\left(\frac{\mathrm{I\ζ}{G^2}_R{G^2}_T}{2\mathrm{\ΨSNR}}\frac{P_{\mathrm{DATA}}}{P_{\mathrm{PN}}}\right)}^{1/4}$

其中，C是电磁波在自由空间的传播速度，ω是电磁波信号的角频率，Г是标签功率反射系数，ζ是收发隔离系数，GR是读写器天线增益，GT是标签天线增益.分母中的PPN表示本振的单边带通带内相位噪声功率，可以计算本振已知的相位噪声数据或者使用频谱分析仪(SPA)直接测量获得.分子中的PDATA表示标签二进制数据序列的单边带通带内信号功率，可以数值计算的方式得到。根据公式，在标签参数、天线增益和收发隔离等参数一定的情况下，读写器的工作距离取决于读写器接收机的信噪比性能(SNR)。

环境折反射干扰及相位噪声主要在载波频率附近，下变频之后表现为低频噪声；基带信号上混有常见的高频噪声，在密集读写器模式下，需要控制接收机带宽在一定范围以避免读写器之间相互干扰，因此需要对基带信号作带通滤波处理，以提高其信噪比.直流偏移是零中频结构特有的一种干扰，是由于接收机中本振、发射机泄漏、环境反射等信号耦合到混频器输入端形成的。读写器收发同频造成了直流偏移远大于常规的接收机，加上常见工作距离只有3～5米，载波泄漏情况还受天线及环境影响，直流偏移具有时变性。直流偏移不仅破坏了后级电路的直流工作点，还影响放大滤波电路的线性度性能，使信噪比变差。使用环行器的单天线设计中，环行器隔离度有限导致发射泄漏到接收端的强度大，直流偏移问题会更加严重。

实用新型内容

本实用新型目的是提供一种有效消除零中频接收电路直流偏移，保证采样通道信号幅度相等，大大提高接收电路信噪比的零中频接收动态降噪电路。

为解决上述技术问题采用的技术方案是：

RFID零中频接收动态降噪电路，读写器天线接收的电子标签散射信号及频射功放噪音信号，经零中频解调电路解调由差分放大器进行信号处理后传输至数字信号处理器DSP，其特征是还包括可变增益单元及可变增益控制电路，可变增益单元设在零中频解调电路与信号采样点之间，可变增益控制电路由可变增益单元输出端与采样点相连的采样电路，及可变增益单元增益调整端与数字信号处理器DSP相连的动态调整电路构成，DSP芯片具有ADC和DAC转换器，ADC对差分放大器两路信号进行采样，数字信号处理器DSP比较两路信号值再通过DAC输出调整信号控制可变增益单元。可变增益控制电路采用闭环控制系统，通过动态调节方式来保证差分放大器输入端信号幅度一致。

所述零中频解调电路为二通道或多通道信号采样零中频接收电路。

本实用新型的有益效果是：

在现有技术RFID零中频接收电路上增加可变增益单元及可变增益控制电路，采用闭环控制系统，通过动态调节方式保证进入差分放大器输入端的信号幅度一致，这样不对载波信号产生影响，基本消除信号采样通道的幅度差异，几个主要噪音源表现为共模噪音，被后续差分放大器消除，从而大大提高了信噪比。此动态降噪电路与二通道或多通道信号采样零中频接收电路均适用，使接收的灵敏度和噪声抑制比显著提高，同时电路板的尺寸并没有大幅增加，成本低廉，跟同类其它接收原理相比具有很高的性价比，具有更好的商业价值和应用前景。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明：

图1为本实用新型实施例框架示意图

图2为本实用新型实施例电路示意图

具体实施方式

RFID无线射频识别系统主要由读写器、天线和电子标签构成，读写器经天线调制发送和接收解调信号；电子标签接收并对射频信号散射，电子标签散射回来的射频信号及射频功放输出噪音信号经零中频解调电路解调后，经差分放大器进行信号处理后输送至数字信号处理器DSP，实现读写器通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据。

在理想情况下，射频功放输出的噪音对差分放大器输入端的影响是一致的，因此在输出端可以得到噪音很低的信号。但实际工作中由于天线本身的阻抗匹配，以及天线周围环境的变化，传输线中通常情况有比较大的驻波，采样通道的幅度差异较大，差分效果大打折扣。

本提案电路在零中频解调电路与信号采样点之间设有可变增益单元，并增加可变增益控制电路，可变增益控制电路由可变增益单元输出端与采样点相连的采样电路，及可变增益单元增益调整端与数字信号处理器DSP相连的动态调整电路构成，DSP芯片具有ADC和DAC转换器，ADC对差分放大器两路信号进行采样，数字信号处理器DSP比较两路信号值再通过DAC输出调整信号控制可变增益单元。

可变增益控制电路采用闭环控制系统，通过动态调节方式来保证差分放大器输入端信号幅度一致。

如图1、图2所示，RFID零中频接收动态降噪电路，采用二通道信号采样零中频解调电路，二采样通道相位差为90度，在零中频解调电路与信号采样点之间分别设有可变增益单元D6，D8，并增加控制电路，通过动态调节方式来保证差分放大器输入端幅度一致。

控制电路先输出没有调整的载波信号，控制器比较差分的输入端幅度，并调节可变增益单元，实现差分输入端幅度相等。然后将增益固定。进行后面的射频通信。如图2所示，可变增益单元D6，D8由两个二极管管构成射频衰减器，由A_ADJ和B_ADJ调节二极管的电流来控制射频的衰减；A_LEV和B_LEV的电源反映的是两路采样点的射频的振幅。利用DSP芯片自带的ADC和DAC功能来实现自动调整。先输出未调制的射频功率，由ADC读取A_LEV和B_LEV，如果A_LEV电压较高，通过DAC输出降低A_ADJ的电压，从而减小D6的偏置电流。最终实现A_LEV和B_LEV的电压一致。完成校准后，再进行读标签通信，这样大大提高的信噪比。

在上述实施例中，二通道信号采样零中频解调电路可以用于四通道或其它多通道信号采样零中频解调电路替换。

Claims (3)

1.RFID零中频接收动态降噪电路，包括零中频解调电路，读写器天线接收的电子标签散射信号及频射功放噪音信号，经零中频解调电路解调由差分放大器进行信号处理后传输至数字信号处理器DSP，其特征是：还包括可变增益单元及可变增益控制电路，可变增益单元设在零中频解调电路与信号采样点之间。

2.根据权利要求1所述的RFID零中频接收动态降噪电路，其特征是：所述可变增益控制电路由可变增益单元输出端与采样点相连的采样电路，及可变增益单元增益调整端与数字信号处理器DSP相连的动态调整电路构成，DSP芯片具有ADC和DAC转换器，ADC对差分放大器两路信号进行采样，数字信号处理器DSP比较两路信号值再通过DAC输出调整信号控制可变增益单元。

3.根据权利要求1所述的RFID零中频接收动态降噪电路，其特征是：所述零中频解调电路应用于二通道或多通道信号采样零中频接收电路。

Images