125KHz RFID读写器的FSK解调器设计

2006-09-13 15:01:18来源: 互联网

引言

  很多工作在125KHz载波频率的RFID芯片,如Microchip公司的MCRF200、MCRF250以及Atmel公司的e5551、T5557等都可以将其调制方式设置为FSK方式。若芯片设置为FSK调制方式,那么读写器(PCD)必须具有FSK解调电路。FSK解调电路将FSK调制信号解调为NRZ码。

  本文给出一种FSK解调电路,该电路的特点是电路简单可靠,很适宜PCD中应用。

FSK调制

  工作在125KHz的RFID的FSK调制方式都很相似,图1给出了一种FSK调制方式的波形图。从图中可见,此时数据速率为:载波频率fc/40=125K/40=3125bps,在进行FSK调制后,数据0是频率为fc/8的方波,即f0= fc/8;而数据1是频率为fc/5的方波,即f1= fc/5。

  经FSK调制后的传送数据,通过负载调制方式传送到PCD,图1中也给出了射频波形,载波的调制是采用调幅。
FSK解调

  PCD经载波解调(通常采用包络检波)、放大滤波和脉冲成形电路后,得到FSK调制信号。FSK解调电路完成将FSK调制信号恢复为NRZ码。FSK解调实现方法较多,本文介绍的一种FSK解调电路示于图2,该电路简单方便,可以很好地完成FSK解调。

  图2所示电路工作原理如下:触发器D1将输入FSK信号变成窄脉冲,即Q为高时,FSK上跳沿将Q端置高,但由于此时Q为低,故CL端为低,又使Q端回到低电平。Q端的该脉冲使十进计数器4017复零并重新计数。

  4017计数器对125KHz时钟计数, 由于数据宽为40/fc=40Tc(Tc为载波周期 ),若为数据0,FSK方波周期T0=8Tc。当计至第7个时钟数时,Q7输出为高,使CLKen(CLK使能端 )为高,计数器不再计第8个时钟,此时Q7为高,当触发器D1的Q输出端在下一个FSK波形上跳时,触发器D2的Q端输出为低。FSK波形上跳同时也将计数器复零并重新计数。因此,在数据为0的对应FSK波形频率下,触发器D2的Q输出端为低,即为数据0的NRZ码电平。
            图2  FSK解调电路
图3 数位0(后跟位1)的解调波形图例

  在数据1时,由于FSK波形周期T1=5Tc,故计数器4017的Q7引脚始终为低,在这期间触发器D2的Q输出端保持为高,即为数据1的NRZ电平。

  数据0的解调波形图示于图3。从图中可见,若0的紧跟位为0,则其位宽为40Tc,若紧跟位为1,其位宽为37Tc,短了三个时钟周期。位1的紧跟位为1,其位宽保持为40Tc, 若其紧跟位为0,则其位宽为43Tc。因此,位值0和1的交错,不会造成位宽误差的传播,而是进行了补偿。±3个时钟误差,不会影响MCU对位判的正确性。

  单稳电路产生的上跳变化为触发器D2提供了正常工作的CL端电平,同时也通知MCU此后触发器D2的输出数据有效。单稳电路可采用74HC123,它为可重复触发单稳电路,可以自动启动和关闭该解调器。

  RFID芯片中FSK通常有多种模式,如e5551中有四种模式(表1),该电路上面的分析描述对应的是FSK1a,但对于FSK1,只需将输出端改为触发器D2的Q端即可。若用FSK2,则计数器的输出端改用Q9即可。

  对于不同的数据速率,只是位宽不同,不影响解调的结果。

结语

  该电路简单可靠,已用于水表读头中。

关键字:解调  触发器  波形

编辑: 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/designarticles/rfandwireless/200609/6004.html
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