UHF RFID 芯片内置低误差低调制深度ASK 解调器

李青龙,徐 勇,李 峤,彭 堃,张 显

(陆军工程大学通信工程学院,江苏 南京 210007)

射频识别(Radio Frequency Identification,RFID)技术依靠无线电波在读写器与标签芯片间实现非接触式数据交换和目标识别。超高频段(UHF,300 MHz～3 GHz)射频系统具有识别距离远、传输速度快、安全稳定等特点,广泛应用于交通运输、物品管理和安全控制等各领域[1-2]。目前UHF RFID 系统的国际主流标准和国家标准分别是ISO/IEC 18000-6C 和GB/T 29768-2013,综合两标准可知系统前向链路信号是经振幅键控(ASK)调制并以30%～100%为调制深度的已调波,其基带信号频率为40～160 kHz[3]。

将接收到的射频信号解调成基带信号是标签芯片的首要工作,因此信号解调的准确与否极其关键。标签芯片ASK 信号解调的一般步骤是先提取包络,再进行比较判别。包络检波器可分为无源和有源两种:文献[4-5]中的检波电路为典型的无源检波器,该电路适用于低功耗场景;文献[6-7]采用有源检波结构,通过电压补偿减小了MOS 管阈值对解调的影响。比较参考值的产生也具有多种方式:文献[5]通过RC 低通滤波来获得参考电压;文献[8]将RC 低通滤波器中的电阻改由二极管连接的MOS 管来实现;文献[9]提出了一种无二极管无电阻的参考电平产生电路;文献[6]提出的峰值检测器克服了传统低通滤波器的局限,产生的参考值可准确跟踪射频信号电平。

针对UHF RFID 标签芯片无源且接收的信号能量变化的特点,本文设计的解调器采用了不接入工作电源,即不消耗电源功率的无源包络检波和限幅电路,同时采用了基于峰值和谷值检测的参考电压产生器,能处理幅值大范围变化和多种调制深度、多种信号速率的射频信号,其性能满足ISO/IEC 18000-6C 和GB/T 29768-2013 协议要求。……