便携式RFID射频识别读写器的设计与实现

2009-03-14 20:41:22来源: 中国一卡通网

  射频识别(RFlD)技术是一种非接触式的自动识别技术,其基本原理是利用射频信号及其空间耦合和传输特性,实现对静止或移动物体的自动识别。一个射频识别系统一般包括射频标签、读写器以及主机等几个部分。目前国内应用于超高频的RFID读写器较少,而且整机价格昂贵、体积庞大、需外接天线或天线阵列、不便于携带且多不能单机工作。本设计的目的在于以尽可能低的硬件成本实现一种基于ISO/IEC18000—6B标准的便携式RFID读写器,并可通过软件升级后支持其他标准或多标准。

1、理论分析

      RFID系统工作时,首先由读写器发射一个特定的一步的处理。询问信号,当射频标签感应到这个信号后,就会给出相2读写器硬件设计应的应答信号;读写器接收这个应答信号并对其进行处理,返回给外部主机或进行相应操作。

      本文所实现的读写器包含射频收发模块和数字基带处理模块,其中射频收发模块又包括射频发射机和射频接收机两部分,总体结构如图1所示。系统在工作时首先由数字基带处理模块产生需要向射频标签发送的询问信号,然后由射频发射机将这个信号转换成为射频信号发射出去。

      射频标签接收到这个信号后,会给出相应的应答信号,回波信号。这个回波信号将由射频接收机接收并进行处理,转换成为数字信号后送给数字基带模块进行进一步处理。

2、读写器硬件设计

      如前所述,本读写器的硬件主要包括射频收发机模理,返回给外部主机或进行相应操作。块和数字基带处理模块,其中射频收发机模块包括射频发射机和射频接收机,总体结构如图1所示。在系统结构的选择上,本读写器以降低成本为主要目标,射频发射机和射频接收机采用了零中频结构,在很大程度上减少了所需的器件;数字基带处理模块采用了以单片机为主的结构,而没有采用高速的DSP,也节省了一定的成本。

2.1射频发射机

      发射机电路主要包括晶体振荡器、频率综合器、功分器、ASK调制器、功率放大器(PA)以及发射天线等。

      本设计中,频率综合器采用了集成芯片S14133,这是一款可编程的锁相环芯片,可以通过数字编程控制其输出频率。正是通过这一性能,实现了系统在860MHz一960MHz的频率范围内的跳频操作,从而避免频带内其他信号的干扰。由S14133输出的射频载波经过一个功分器后,一路送往接收机作为本地振荡信号LO,另一路则送至ASK调制器。这里的ASK调制器采用了一款结构非常简单的芯片HMCl95,它可以简化为一个高速开关,由需要发送的数字信号控制其通断,以此完成对载波的调制。经调制的载波由功率放大器放大,最后送至天线发射出去。

      鉴于实际工作的需要,这里并没有采用高性能的功率放大器,而是采用了一个价格低廉的缓冲放大器芯片AG503,其输出功率最高可达17dBm,即O.05W。发射天线也采用了极为简单的PCB印制偶极子天线,无需外接。此时读写器的工作距离可达80cm。由于载波在近距离的自由空间的衰减与传播距离的平方近似于成正比,故可以计算当发射机的等效发射功率(EIRP)达到36dBm,即4W时,读写器的工作距离可以达到7m。

[1] [2]

关键字:RFID  射频  读写器  发射机  接收机  模块

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/afdz/2009/0314/article_1458.html
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