一種基于FPGA的無(wú)線(xiàn)射頻讀卡器開(kāi)發(fā)與設計

引言

現在我們在超市購物付款時(shí)候只要一個(gè)識別器就可以很快知道價(jià)格，不再是以前的一個(gè)算盤(pán)或者計算器，加快了付款速度，很好地方便了顧客。無(wú)線(xiàn)射頻識別（RFID）技術(shù)是一種自動(dòng)識別技術(shù)。每一個(gè)目標對象在射頻讀卡器中對應唯一的電子識別碼（UID），或者“電子標簽”。標簽附著(zhù)在物體上標識目標對象，如紙箱、貨盤(pán)或包裝箱等。射頻讀卡器（應答器）從電子標簽上讀取識別碼。

基本的RFID系統由三部分組成：天線(xiàn)或線(xiàn)圈、帶RFID解碼器的收發(fā)器和RFID電子標簽（每個(gè)標簽具有唯一的電子識別碼）。表1顯示了常用的四個(gè)RFID頻率及其潛在的應用領(lǐng)域。其中，目前商業(yè)上應用最廣的是超高頻（UHF），它在供應鏈管理中有可能得到廣泛的應用。

EPC電子標簽

EPC表示電子產(chǎn)品代碼，是RFID電子標簽的標準，它包括電子標簽的數據內容和無(wú)線(xiàn)通信協(xié)議。EPC標準將條形碼規范中的數據信息標準與ANSI或其他標準化組織（802.11b）制定的無(wú)線(xiàn)數據通信標準結合在一起。目前應用在供應鏈管理中的EPC標準，屬于第二代EPC Class-1標準。

Class-1標簽在出廠(chǎng)時(shí)已經(jīng)被寫(xiě)入，但也是可以現場(chǎng)下載。通常情況下，一旦標簽已被寫(xiě)入，內存即被鎖定不可再次寫(xiě)入信息。Class-1標簽采用常規的分組傳輸協(xié)議—讀卡器發(fā)送包含相關(guān)命令和數據的數據包，標簽隨后做出響應。

惡劣的讀卡器應用環(huán)境

RFID的應用環(huán)境可能非常惡劣。信道的工作頻率是免許可的工業(yè)、科技與醫藥（ISM）頻帶。此頻帶中的RFID讀卡器受到來(lái)自無(wú)繩電話(huà)、無(wú)線(xiàn)耳麥、無(wú)線(xiàn)數據網(wǎng)絡(luò )以及其他臨近讀卡器的干擾。必須將每一讀卡器的RF接收器前端設計為能夠抵御強干擾信號，避免產(chǎn)生可導致詢(xún)問(wèn)錯誤的失真。接收器的噪聲必須保持在較低的水平，以便具備足夠的動(dòng)態(tài)范圍，從而以無(wú)錯方式檢測出低電平標簽響應信號。

圖1中所示的讀卡器RF射頻收發(fā)器，是一個(gè)成熟的設計，能夠在存在大量干擾源的惡劣環(huán)境中穩定地工作。發(fā)射器和接收器都帶有一個(gè)高動(dòng)態(tài)范圍直接轉換調制器和解調器，因此最大限度地提高了穩定性并降低了成本。

實(shí)用和可靠的射頻接收器設計

接收器的核心是Linear公司的LT5516，這是一種高度集成化的直接轉換正交解調器，芯片上提供了一個(gè)精確正交移相器（0度至90度）。來(lái)自天線(xiàn)的信號在通過(guò)射頻濾波器之后，通過(guò)一個(gè)不平衡變壓器直接輸入到解調器輸入端口。由于LT5516的噪聲系數很低，在不需要低噪放大器（LNA）的情況下，仍能保持其21.5dBm IIP3和9.7dB P1dB的性能。