UHF RFID阅读器基带处理接收端电路的设计

本文根据UHF RFID 技术的特殊性，采用如下方法对ASK 调制信号进行解调：虽然I’和Q‘随着阅读器与标签之间距离的改变而变化，变化时强时弱，但是I’和Q‘具有功率互补性，即在I’最弱的时候Q‘最强或者相反。根据这个特点，本文在每帧标签返回信号的帧前导序列出现时比较I’和Q‘的强度，然后选择信号比较强的一路分量进行判决。

图2、ASK 解调示意图

2. 2、PSK 解调子模块

当阅读器接收来自电子标签的信号采用PSK调制时，接收信号可以用如下表达式表示：

式中A0 为信号稳定幅度值，Φm 为调制相位值(BPSK调制时取0或π)，g ( n - m )、频率偏移、相位差△φ 、n0 与对式( 1)的描述相同。

载波频偏和相差将会影响PSK 信号的正确解调，所以在对PSK 信号进行解调时必须进行载波同步。PSK 解调的具体实现电路如图3所示，由相位旋转、相位误差提取和二阶相位跟踪环三部分组成。

图3、PSK解调示意图

在相位旋转过程中有四个乘法运算，而若在用硬件实现时直接调用四个硬件乘法器，将会消耗很大的硬件资源。所以本文在设计中只使用一个乘法器，然后用一个计数器来控制分时复用，从而节省资源。

为实现相位跟踪，相位误差提取部分根据MAP算法来估计得到相位误差信号θe ( n )。θe ( n )反映了环路跟踪相位的程度，但不能直接用于相位旋转，因为：1.存在噪声干扰；2.由于存在载波频率偏移，载波相位误差会随时间积累。所以需要对θe ( n)进行滤波和积分，进而实现相位跟踪，其实现如图3中的二阶相位跟踪环部分所示。

设计中，K 1、K 2 分别取值1 /256、1 /8。用硬件实现时，乘K 1、K 2 的运算可以用简单的右移运算来完成，而不必调用复杂的硬件除法器。

3、解码器设计

解码器包括FM0解码器、M iller解码器、CRC 校验器、帧起始超时检测和解码结果同步输出控制五个主要子模块。FM 0 /M iller解码后的数据data 若需要进行CRC 校验，则进入CRC 校验器进行CRC校验并输出校验结果。由于帧结束在有的情况下不能完全确定，而需要借助CRC 校验来确定帧的结尾，所以在解码器r中还有一个解码结果同步输出子模块用来控制同步解码结果输出。帧起始超时检测模块是用来进行帧起始超时检测的，当输入有效数据后超过规定时间没有检测到正确的帧起始序列，则输出错误标志脉冲。

3. 1、FM0解码子模块

FM0解码子模块由帧起始检测、FM0 解码/编码规则检测/帧结束检测以及输出同步脉冲产生三部分组成，如图4所示。

图4、FM0解码子模块框图

帧起始检测部分中设有一个十八位的移位寄存器data_ r[ 17：0] ，当检测到帧起始序列(即data_ r[ 11：0] = “110 100 100 011”) 时，帧起始信号o _start输出一个脉冲，并置indecode有效，表示开始接收到新的帧数据；FM0 解码/编码规则检测/帧结束检测部分，在indecode有效时，在解码同步脉冲信号o_pulse的同步下对data _r[ 2：0]进行分析判断，若data_r[ 0]与data_r[ 1]相同则输出o_data= ?1  ，反之则输出o_data= “0”；同时检测da ta_r[ 1]与data_r[ 2] ，若两个相同，则出现了不符合FM0编码规则的情况，输出编码规则错误标志信号o _code_err为“1”；在o_start脉冲后对i_pu lse进行二分频得解码输出同步脉冲o _pulse，o_pu lse 用于同步解码过程和解码后数据输出。