915MHz電子標(biāo)簽射頻接口電路的總體設(shè)計

按照915MHzRFID電子標(biāo)簽的要求，設(shè)計電子標(biāo)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(biāo)簽，射頻接口部分起著至關(guān)重要的作用。非接觸式電子標(biāo)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(biāo)簽區(qū)別于接觸式電子標(biāo)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(biāo)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(jìn)行解調(diào)，恢復(fù)出數(shù)字基帶信號，再送到控制 部分進(jìn)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(jìn)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。

　?、跈z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(jìn)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(fù)原來的數(shù)字信號，這就是檢波電路的功能 。

　?。?）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(jìn)行ASk幅度調(diào)制，進(jìn)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

　?、貯Sk反向調(diào)制電路

　　對于電子標(biāo)簽，當(dāng)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(jìn)行ASk調(diào)制。

　　反向調(diào)制采用負(fù)載調(diào)制，即通過改變天線負(fù)載的大小來改變發(fā)送信號幅度的強(qiáng)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(fù)載在電路中接通或斷開，從而改變天線負(fù)載的大小進(jìn) 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(jìn)行功率放大后再送到天線發(fā)射端發(fā)給 讀寫器。

　?。?）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(fù)電路、復(fù)位電路等。

　?、匐娫串a(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(biāo)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(dǎo)致器件損壞。當(dāng)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(fù)位信號產(chǎn)生電路

　　復(fù)位信號產(chǎn)生電路實現(xiàn)的功能分為兩種：上電復(fù)位和下電復(fù)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(dāng)電源電壓升高時，若仍小于參考值，則復(fù)位信號仍然為低電平；若電源電壓升高至大于參考值，則復(fù)位信號跳變?yōu)楦摺＿@就

　　是上電復(fù)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(dāng)電源電壓降低時，若大于參考值，則復(fù)位信號為高；若降低至小于參考值，則電源信號跳變?yōu)榈?，這就是下電復(fù)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(hù)措施。  

　　③時鐘恢復(fù)電路

　　電子標(biāo)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(fù)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(fù)產(chǎn)生同頻的時鐘信號，然后把高頻的時鐘信號進(jìn)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(fù)電路的功能框圖

　?。?）電子標(biāo)簽天線

　　915MHz電子標(biāo)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(biāo)簽的通信信號以及將電子標(biāo)簽存儲的編碼發(fā)送給讀寫器。在電子標(biāo)簽中，天線面積占主導(dǎo)地位，即電子標(biāo)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。