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分立元件搭建一种低成本、无盲点UHF读写器 摘要：使用分立元件搭建的新型超高频读写器方案设计灵活，相比于一些读写器使用集成芯片，这种方法可以大大缩减设计成本，且其性能毫不逊色于市面上大多数读写器。读写器系统包括了软件和硬件两部分，在这里重点讲述其硬件电路的设计并同时介绍软件系统的实现。系统的硬件主要包含了基带信号的处理部分和射频前端，在处理器上配套运行的软件系统主要包括了协议处理、编解码、硬件系统的控制以及与上位机的通信。关键词：射频识别；超高频；读写器；检波??? 射频识别(RFID)技术是一种兴起于上世纪末并在最近几年飞速发展的高新技术，它普遍应用于我们社会生活当中的各个领域，对人们的生活方式产生了深刻的影响。尤其对于低频(LF)和高频(HF)射频识别的技术已经非常成熟，其快速、安全的读写方式让其在学校图书馆、银行、公交车等各机构和场所得到了广泛应用，最近新兴的近场通信(NFC)技术，其基本原理也是高频射频识别技术。但是低频和高频的读写距离最远不超过20 cm，大大限制了其在某些特殊领域的应用，比如仓储、物流、ETC等等这些需要远距离读写的场合。而超高频(UHF)射频识别技术作为现代科技的前沿，具有远距离快速通信和小体积、低成本标签这些优势，无疑使其非常适合这些特殊场所的应用。但我们知道，UHF射频识别技术并没有真正推广开来，除了技术方面的瓶颈以外，高昂的读写器成本也是其推广受限的关键因素之一。如果能够开发出低成本、高性能的读写器势必将对推动UHF射频识别技术的广泛应用起到积极的作用。文中主要介绍了一种基于EPCClass1 Gen2标准的低成本、高性能读写器的设计与实现。1 超高频射频识别协议标准概述????实际上，射频识别有很多种可以实现的方式，这也就意味着它有多种标准，目前应用比较广的标准是由EPCglobal组织提出的“EPC Rad io-frequency Identification Protocols Class1 Generation2 UHF RFID protocol for coInlnunication at 860—960 MHz”协议。简写成EPC C1 G2．该标准定义了UHF RFID读写器和标签之间的空中接口以及通信命令。从标准中我们了解到，UHF RFID应用中的标签是以一种无源的方式工作，也就是说标签工作的能量完全由与其通信的读写器来提供。协议规定读写器和标签之间的通信是半双工的方式，而无源的标签所需的能量又只能从读写器发射的电磁波中获取，所以在整个通信过程中，读写器在发送完命令后将继续发射射频载波以提供标签所需的能量。协议中还规定了读写器发送信息可以使用的调制方式以及编码方法。调制方式主要是双边带幅移键控(DSB—ASK)、单边带幅移键控(SSB—ASK)以及相位反转幅移键控(PR—ASK)；因其无源的工作方式，编码使用了PIE编码，这样可以最大限度提供标签能量。读写器接收到的标签信息是由标签反射调制发送过来的，调制方式和读写器一样，其编码可使用FMO或者米勒(miller)编码来实现。我们在实际设计和制作这款读写器时只使用了DSB-ASK的调制方式，读写器发送PIE编码的信息，而标签返回的是FMO编码的信息。2 读写器硬件设计????读写器硬件系统主要包括电源、基带处理和射频前端3部分，射频前端又可细分为发射链路和接收链路，其硬件系统框图可如下图1所示。 ??? 其工作过程如下：首先微处理器(MPU)根据协议进行基带处理(主要是对发送协议规定的命令进行编码)，然后将编码之后的基带信号送入调制器进行调制，由于调制器输出的功率受到限制，无法满足我们远距离读写要求，故中间我们还需要加入射频功放以将输出的功率放大到30 dBm以上，最后通过天线辐射出去。当标签在通信距离范围内时，收到读写器的命令后将会回复读写器，其返回的信息通过同一个天线进入读写器的接收链路，读写器对接收到的标签信号进行检波、放大，并送入处理器进行解码和识别。2．1 发射链路????设计中，发射链路主要由射频发送器(调制器)、射频功放和射频开关所组成，选择了德州仪器(TI)的CC1101芯片作为我们的射频发射器，它将微处理器送过来的基带信号进行调制并可提供最大27 dBm的输出。为了获得更大的功率输出，在CC1101后面添加了RFMD公司的RF5 110G射频功放，由于功放本身的输入射频特性，控制了CC1101的功率输出，使其仅输出4 dBm作为功放的输入，以使射频功放的输出功率达到最大。考虑到实际应用中可能会有多天线的需求，在设计时使用了射频开关，通过单片机的数字控制可以进行4个通道的切换。由于发射链路各模块使用的都是集成芯片，实现将相对较为容易。2．2 接收链路????接收链路是本次设