1引言

射頻識別(Radio Frequeney Identification簡稱RFID)技術(shù)是90年代興起的自動識別技術(shù)。它是一項利用射頻信號通過空間耦合實現(xiàn)無接觸信息傳遞并通過所傳遞的信息達到識別目的的技術(shù)。RFID的距離可從幾厘米至幾米，這主要是由系統(tǒng)工作的頻率決定的，一般情況下，工作頻率越高．作用距離越遠。盡管RFID在不同頻段有著不同的應(yīng)用。但近年來被業(yè)內(nèi)人士看好的技術(shù)是基于UHF頻段的無線射頻識別技術(shù)。
從經(jīng)典的無線傳輸模型公式(1)中
      (1)

可以看出：UHF頻段的RFID具有波長適中、遠場耦合、標簽 較小、空間衰耗小、工作距離相對較遠等優(yōu)點。所以它適合應(yīng)用在 物料跟蹤、運載工具和貨架識別等要求非接觸數(shù)據(jù)采集和交換的場合。根據(jù)我國最新制定的國家標準，我國工作在UHF的RFID 的頻率為860MHz一960MHz。本文研究工作在915MHz的RFID閱讀器中的一種零中頻解調(diào)方法。 

2閱讀器工作原理 

閱讀器是RFID系統(tǒng)中的基本單元。RFID系統(tǒng)的基本組成包括標簽和閱讀器兩部分，RFID應(yīng)用系統(tǒng)包括標簽、讀寫器和RFID應(yīng)用平臺三大部分。如圖1所示。

2．1閱讀器系統(tǒng)概況 
在不同的頻率范圍內(nèi)，從標簽到閱讀器的數(shù)據(jù)傳輸方式有根本性的不同，比如，根據(jù)不同的工作頻率，傳輸方式有負載調(diào)制，反向散射，高次諧波等。但是，所有的閱讀器在功能原理上，以及由此決定的構(gòu)造設(shè)計上是很相似的。所有系統(tǒng)的閱讀器均可簡化為兩個基本的功能塊：控制系統(tǒng)和由發(fā)送器和接收器組成的高頻接口。此外，還有許對附加的接口，以便將所獲得的數(shù)據(jù)進一步傳輸給另外的系統(tǒng)。整個系統(tǒng)的控制由一個外部應(yīng)用系統(tǒng)通過控制指令來實現(xiàn)。(見圖2) 

2．2閱讀器射頻接口工作原理 
射頻接口是閱讀器的重要組成部分，UHF RFID閱讀器射頻接口原理圖如圖3所示。其工作原理如下：頻率源電路提供射頻載波信號源，經(jīng)功率分配器分成兩路并放大。其中一路進入發(fā)射電路，調(diào)制放大器將欲發(fā)送的數(shù)字信號調(diào)制到頻率源輸出的射頻載波上，調(diào)制后的載波信號放大后經(jīng)功率放大器輸出。另一路被用作本振信號進入接收電路，而來自天線的標簽回發(fā)信號同樣進入接收電路，跟本振信號共同作用在解調(diào)電路上，解調(diào)后的信號經(jīng)過放大、整形，通過數(shù)模轉(zhuǎn)換電路送入控制處理單元進行解碼處理。

2．3解調(diào)方式 
根據(jù)其工作原理．UHF RFID閱讀器的解調(diào)方式一般采用正交零中頻解調(diào)或非零中頻解調(diào)方案。在非零中頻解調(diào)中，如果采用下變頻，則會產(chǎn)生一個鏡像頻率。這就需要在前端使用一個高頻濾波器在混頻之前削弱鏡像信號。這對振蕩器和濾波器的要求都很高。而采用上變頻可以極大的削弱鏡像信號，可以使前端的濾波變得容易，降低了對振蕩器和濾波器的要求，但付出的代價就是頻道的選擇要在一個更高的頻率上進行，這也給中頻處理鏈中其他的單元提出了更高的要求。 

而在零中頻解調(diào)中．由于鏡像本身也是需要的信號．因此就沒有需要抑制的鏡像信號，所以前端的鏡像抑制濾波器可以去掉。此外由于用了0中頻，所以后續(xù)的基帶處理都在很低的頻率下進行的。這樣的系統(tǒng)允許有很高的集成度，也容易實現(xiàn)。

2．4正交零中頻解調(diào)原理
天線收到的RF信號通過一低噪聲放大器(LNA)后，分為I、Q兩個通道分別與頻率為載波頻率的兩個正交的本振信號進行混頻，直接下變頻為基帶信號，然后經(jīng)低通濾波器濾去上變頻分量，再通過放大器后送入A／D轉(zhuǎn)換器采樣，最后送入DSP處理，如圖4所示。 

本振信號為連續(xù)波，表示為VL(t)=Acosω0t，經(jīng)過90 變?yōu)閂LQ(t)=Acos(ω0t+π／2)，天線接收到的標簽回發(fā)信號為AM波，接收信號為VR(【)=B(【)cos((1)0t+‘P)，其中B(【)是標簽的數(shù)據(jù)信息，一般為單極性的二進制數(shù)據(jù)，‘p為收發(fā)信號之間的相位差，跟天線和標簽之間的距離有關(guān)。對每路混頻器，輸入信號包括本振和接收信號，輸出信號為兩個輸入信號的混頻結(jié)果： 
I通道：wqj06．tif 
0通道：wqi07．tif 
每路信號經(jīng)低通濾波器將高頻分量2~o0t濾除掉，就得到了標簽回發(fā)信號B(t)：

I通道為：1／2AB(t)cosq~；Q通道為：1／2AB(t)cos((P一’rr／2)。 
從上面的公式可以看出：兩通道的相位差為竹／2。這兩個信號通過放大器放大后進入DSP進行處理．最終得到所需要的數(shù)據(jù)。

由于I、Q通道的信號是正交的，且它們只和閱讀器天線和標簽之間的距離有關(guān)，也就是說，當標簽位于閱讀器天線覆蓋區(qū)域里，I、Q信號的正交性決定了這兩個信號不可能同時為零，這樣就保證了總有一路不為零的信號送人DSP處理器，保證了收到信號的有效性。 

3結(jié)束語 

本文在對UHF RFID閱讀的結(jié)構(gòu)及工作原理進行詳細分析的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了一個工作在UHF RFID閱讀器中的射頻接口模 
塊，并根據(jù)其工作原理確定了其中所用的解調(diào)器的解調(diào)方式，并對這種解調(diào)方式的合理性進行了研究．實驗也證明了這種解調(diào)方式簡化了閱讀器的設(shè)計，節(jié)約了成本，而且性能也有一定的提高。鑒于國內(nèi)經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展，中國成為世界工廠及最大的應(yīng)用市場的地位和作用的日益顯著。RHD技術(shù)在物流和供應(yīng)鏈中的應(yīng)用必將發(fā)揮越來越重要的作用。RFID技術(shù)的研究及產(chǎn)品的開發(fā)也顯得日益重要。我國應(yīng)該研發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的RFID技術(shù)，以利于國內(nèi)產(chǎn)品向著降低成本、走向世界的方向發(fā)展。 

參考文獻： 

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編者注:由于文檔轉(zhuǎn)換的關(guān)系,部分公式和數(shù)據(jù)有些問題.特別提供原文下載.

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