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3.2 中频带通滤波
一般RC 无源滤波电路传递函数幅度小, 带负载能力差。而由集成运放和R、C 元件组成的RC有源滤波电路具有传递增益, 带负载能力强,有利于改善电路滤波特性。本文采用一种有源滤波器:二阶无限增益多路反馈带通滤波。其模型如图7所示, 二阶RC 网络接于运放的反相输入端。这种负反馈联接,使集成运放工作于线性状态,有利于避免电路自激。其传递函数如式( 1 )所示。该带通滤波的中心频率设置为455kHz, 3 dB带宽为80 kHz。
图7 二阶带通滤波电路
3.3 限幅、移相解调
反射信号经中频放大及带通滤波后,需通过限幅器整形成为矩形波,再进行副载波解调,检测目标在于副载波的频率变化。限幅处理非但没有影响波形所携带的信息,而且还有利于解调信号的电平门限判决。
限幅器的矩形波分两路输出:一路直接送至乘法电路的信号为Vt ,另一路经移相器送入乘法电路的信号为Vt'。移相器的基本模型如图8所示,由
串联电容和并联谐振回路组成。串联电容Ct起移相作用, Cp和L 组成的并联谐振回路起选频作用, Ct与Cp起阻抗变换作用。Vt与Vt'之间的关系如式(2)所示,相移大小为φ。
图8 移相解调模型
移相器的相频特性如图9所示,横坐标为归一化的频率[1 + Δf/f1], 当信号没有发生偏移时的相移为π/2。从图9 中可见, 该相频特性曲线在坐标点(1,π/2)附近存在一段线性关系,可以推导得出相移大小与频偏之间的近似线性关系Φ =π/2- kΔf。移相器的Q值对线性斜率有显著影响。当Q 值较大时,线性斜率比较大,相移对频偏的反应比较灵敏。
图9 移相器的相频特性
上述线性相移特性关系使得Vt与乘法器经低通滤波器的输出Vout之间成比例关系, 比例系数与频偏Δf有关,如式4所示。
当频偏Δf > 0时, 输出电压Vout的平均值比较高;当频偏Δf < 0时,输出电压Vout的平均值比较低。利用电平门限比较电路对输出电压的平均值进行判决,则可识别出副载波的频率变化情况, 亦即标签反射负载调制的信息。
3.4 判决电路
本文采用滞回电压比较电路进行电平门限判决, 见图10。把模拟电压信号转换成数字信号。这种电路由于存在回差电压ΔVREF , 当输入信号电压受到干扰时, 只要在基准电压电平附近的干扰电压不超过回差电压时, 则不会导致电路输出状态的跳变, 仍可获得比较稳定的输出电压波形。可见, 滞回比较电路的抗干扰能力强, 但灵敏度有所下降。
图10 电平门限判决电路
4 结束语
本文提出一种新型的副载波检测方案, 获得较高的灵敏度,有效地从微弱的长距离反射信号检测出标签应答数据。经实验测试, 有效的标签感应距离可达50 cm。采用这种检测方法的射频识别阅读器,工作距离长、可靠性高、制造成本低, 可作为UHF频段射频识别阅读器某些应用领域的补充,其市场前景很有吸引力。
参考文献
1 强强, 窦延平. 基于RFID技术的AUTO-ID全球网络的构建. 计算机工程, 2004; 30 (12) : 191—193
2 Chen Peng, Lai Shengli. The analysis and design of a novel passive reflection modulation tag. 4 th International Conference on Microwave and Milli2meterWave Technology, Proceedings, 18—21Aug 2004: 402—405. IEEE, 345E 47 th ST, New York, NY 10017 USA
3 张峰, 李杰, 李世义. 基于副载波的负载调制技术实现引信感应装定信息反馈的方法. 探测与控制学报, 2003; 25 (2) : 16—19
4 陈鹏, 赖声礼. 基于FPSL IC的射频识别发送通道设计与实现,电测与仪表, 2006 (已录用) .
5 黄智伟. 无线发射与接收电路设计. 北京:北京航空航天大学出版社, 2004
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