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2.2射频接收机
接收机电路主要包括相干解调器、运算放大器、比较器等,其主体结构如图3所示。相干解凋器采用I、Q正交解调。接收机的设计难点主要为同频接收。因为对于无源标签,在循环发送询问信号期间,读写器需要始终发送载波信号来给标签提供能量。
然而,从发射机到接收机的隔离一般在20dB以下,因此在接收机接收标签应答信号的同时也会接收到这个比较强的载波信号,这就要求接收机必须具有很高的线性度。对于这个问题,既不能像手机系统中那样采用双频收发,也不能像有些射频收发机那样采用分时收发,而只能通过提高接收机的线性度和增大发射机与接收机之间的隔离来解决。
本接收机中采用了一个高线性度低噪声的直接转换正交解调器LT5516,它的ldB压缩点可达6.6dBm,而噪声系数只有11.4dB。由于一般的低噪声放大器(LNA)的线性度不能满足要求,故在前端没有采用低噪声放大器。LT5516的RF输入端口与LO输入端口均采用差分输入,故在它的两个输入端口处各接了一个平衡,不平衡变换器Balun(图中未示出)。由于L1’5516的两个输入端口的输入阻抗为2001"l,而外部的RF与Lo输入信号均是匹配在50Ω,故本设计中的Balun采用的是1:4的变压器,实现从单端信号到差分信号转换的同时也实现了从50Ω到200Ω的阻抗变换。
LT5516的输出是正交的I,Q两路信号,并且分别以差分形式输出。它的输出阻抗为60Ω,在输出端接了270pF的对地电容:从而获得截止频率位于10MHz的RC低通滤波器,以此滤出高频分量。
运算放大器和比较器采用了噪声较低的LT6207,它含有4个运算放大器,将其中两个作为第一级,另两个作为第二级。LT5516的输出差分信号经过低通滤波,采用交流耦合到第一级运算放大器的输入端,经放大后输出单端信号,然后再经直流耦合到第二级运算放大器的反相输入端。第二级运算放大器采用开环结构,实现电压比较器的功能,其同相输入端接比较电平。这样在第二级的输出端便可以得到数字信号,这就是射频接收机处理之后的信号。该信号将被送至数字基带处理模块进行进一步处理。
2.3数字基带处理模块
数字基带处理模块主要包括一个单片机、两个转换芯片、外部接口以及蜂鸣器等,其主体结构如图4所示。单片机采用了Philips的P89LPC932A1单片机,外部时钟频率为12MHz。整个系统的控制信号,如射频收发机中频率综合器的初始化信号、使能信号、跳频指令信号、相干解调器的使能信号以及ASK调制器的数字输入信号等均由这个单片机提供。另外,标签的应答信号经射频接收机接收处理后也需送至单片机进行解码、校验,然后由单片机作出判断,给出相应的卡号等信息。数字基带处理模块与读写器外部的接口包括RS232串口和USB端口,这里采用了两个转换芯片MAX3232和PL2303.分别实现从单片机到相应接口的信号转换,以此完成读写器与外部主机的通信。这样既可以由外部主机对读写器进行控制,也可以由读写器将读取的标签信息返回给外部主机。
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