分享到：標簽：AS3992 RFID 頻譜儀 UHF MCU 模塊化
　　隨著物聯網在智能電網、智能交通、智能物流和生態監視等國民經濟方方面面的大量應用，UHF頻段的RFID技術更是發展迅速，它是一種非接觸式的自動識別技術，通過射頻信號可以自動識別目標對象、獲取相關數據，識別工作無須人工干預，適用于各類惡劣環境。RFID系統由標簽、讀寫器和天線三部分構成，其中RFID讀寫器最為關鍵。
　　1系統方案設計
　　基于AS3992芯片的遠距離RFID讀寫器系統主要包括射頻部分和基帶部分，如圖1所示。射頻部分圍繞RFID集成芯片AS3992展開設計，環路濾波器配合內置VCO產生精確頻率；發射鏈路主要由巴倫、功率放大器、耦合器、高頻開關和多路天線接口組成，在關鍵通路上使用LC網絡和π型網絡調整阻抗匹配；射頻接收鏈路由天線、高頻開關、耦合器、低噪放和巴倫組成。基帶部分配置了可升級的MCU主控制器及通用外圍接口。
　　
　　圖1 RFID讀寫器系統框圖
　　2硬件電路設計
　　2.1 AS3992及其外圍電路
　　AS3992是奧地利微電子推出的一款高性能UHF頻段的讀寫器芯片，它集成了混頻器、增益濾波器、壓控振蕩器、鎖相環、模數/數模轉換器等模擬前端，并且內置了ISO18000-6C的完整協議處理系統。外部控制器僅需通過8位并口或者SPI口即可實現對AS3992的所有通信和控制。
　　UHF載波信號的通信頻率為840 MHz~960 MHz，AS3992集成了VCO、預分頻器、主除法器、參考除法器、鑒相器和電荷泵，外圍電路只要提供一個環路濾波器即可組成一個完整的鎖相環（PLL）電路，如圖2所示。PLL的輸出頻率由參考除法器的設定值和主除法器的乘積決定。電荷泵（CP）的主要作用是將數字邏輯脈沖轉換為模擬電流。CP信號經過低通濾波器反饋到VCO引腳用來調整振蕩器頻率精度。為了獲得穩定的VCO調諧電壓，外部的環路濾波電路特別重要，它起到了維持環路穩定性、控制環路帶內外噪聲、防止VCO調諧電壓控制線上電壓突變、抑制參考邊帶雜散干擾等重要作用。
　　
　　圖2 鎖相環結構圖
　　2.2射頻發射電路
　　AS3992芯片射頻信號以差分對的形式輸出，使用LC阻抗匹配網絡可以將巴倫的輸入端阻抗精確匹配到100Ω，通過2：1的巴倫即可輸出單端UHF信號。若僅使用AS3992內部功放，則其輸出功率最大僅為20 dBm，只能滿足近距離讀寫。若要達到更遠的讀寫距離，必須通過外部功率放大器進行無失真放大；同樣為了整條射頻線路的阻抗匹配，在巴倫和功放間放置π型濾波網絡進行阻抗微調。
　　功率放大器可以將已經被調制過的高頻載波信號進行功率放大，經過天線輻射到周圍以滿足接收機需要的激勵電磁場強度，并且對相鄰信道不產生影響。功率芯片SKY65111采用三級電壓控制，1 dB壓縮點增益在29.5 dBm.使用AS3992自帶的DAC，結合電壓跟隨器可以方便精確地調節功放的輸出功率；此外當外部功放固定時，通過AS3992自身發射功率的調節亦可適應不同距離的應用。
　　微波信號輸入/輸出的隔離需要通過耦合器，經過耦合器出來的信號進入一分四高頻切換開關SKY14151，把一路信號根據應用需要可以切換到任一選中的天線接口。讀寫器設計的4個天線接口，不僅擴展了其應用距離，而且由于一個讀寫器可以有多個分節點發送和接收信息，當4個天線都對準同一個方向時，還能夠減少單天線的盲區降低誤碼率。
　　為了增加RFID讀寫器的最遠距離，還需要對其發射功率進行檢測。發射功率太大不僅會引起失真，還容易泄露到接收端形成干擾，所以一旦功率檢測器件監控到大于設定功率時，通過主控制器數字PID和DAC把微調量加載到功率芯片SKY65111的二三級電壓控制端，使得發射功率可控。