1 前言

       當(dāng)前國(guó)內(nèi)對(duì)RFID標(biāo)簽的研究都集中在頻率為125KHz、134KHz 的低頻和13.56MHz 的高頻頻段, 在860～960MHz 的UHF 段和2.45GHz 以上的微波頻段研究相對(duì)較少。然而后者由于具有操作距離遠(yuǎn)、通信速度快、尺寸小等優(yōu)點(diǎn), 未來的應(yīng)用將更廣泛。本文介紹了一種符合ISO18 000- 6B 標(biāo)準(zhǔn)的超高頻( 中心頻率為915MHz) 標(biāo)簽的工作原理、主要特性、系統(tǒng)結(jié)構(gòu),并給出了其射頻模擬前端關(guān)鍵部分電路的設(shè)計(jì)與仿真。

       2 工作原理及其特性

       2.1 工作原理

       RFID 系統(tǒng)一般包括閱讀器、標(biāo)簽( 或稱射頻卡) 兩部分。當(dāng)標(biāo)簽收到閱讀器主動(dòng)發(fā)出的射頻信號(hào)時(shí), 標(biāo)簽被喚醒,一方面通過射頻耦合的方式獲取能量, 另一方面將收到的信號(hào)進(jìn)行解調(diào), 從載波中還原出數(shù)字信號(hào), 然后根據(jù)其中包含的指令完成相應(yīng)的操作, 并將應(yīng)答信息通過反向散射回送給閱讀器。當(dāng)同時(shí)有多個(gè)標(biāo)簽出現(xiàn)在閱讀器的射頻場(chǎng)時(shí), 閱讀器通過啟動(dòng)防沖突算法, 逐個(gè)識(shí)別標(biāo)簽。

       根據(jù)供電方式的不同, 標(biāo)簽可分為有源標(biāo)簽和無源標(biāo)簽兩種, 都由標(biāo)簽芯片和天線組成。本文介紹的是一種無源超高頻電子標(biāo)簽, 本身無電源, 靠從閱讀器的射頻場(chǎng)獲取能量。每個(gè)標(biāo)簽都含有唯一的識(shí)別碼, 用來標(biāo)識(shí)標(biāo)簽所附著物體的信息。

       2.2 物理接口

       標(biāo)簽和閱讀器之間基于“閱讀器先發(fā)言”的傳輸機(jī)制, 采用半雙工的通信方式。射頻接口采用ASK 載波調(diào)制, 調(diào)制深度為11%或99%( 本文設(shè)計(jì)的標(biāo)簽取99%) , 占用頻道帶寬為200KHz。前向鏈路采用Manchester 編碼, 反向鏈路采用FM0編碼, 反向散射[3]。

       2.3 標(biāo)簽的應(yīng)答格式

       標(biāo)簽收到閱讀器的命令后, 進(jìn)行處理并應(yīng)答, 應(yīng)答格式如下:

       靜默是標(biāo)簽持續(xù)2 字節(jié)的反向散射; 返回幀頭是一個(gè)16位數(shù)據(jù)“00 00 01 01 01 01 01 01 01 01 00 01 10 11 00 01”; 數(shù)據(jù)通常包含一個(gè)64 位的UID 號(hào)、8 位的標(biāo)志段以及用戶信息;CRC 采用16 位數(shù)據(jù)編碼[3]。

       3 標(biāo)簽整體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

       標(biāo)簽由天線、射頻模擬前端、控制部分組成。

       顯示出了標(biāo)簽的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。天線用于發(fā)射和接收電磁波; 射頻模擬前端主要是由包絡(luò)檢波電路、ASK 調(diào)制電路、穩(wěn)壓電路、時(shí)鐘產(chǎn)生電路、偏置電路以及上電復(fù)位電路組成, 用于獲取能量并調(diào)制解調(diào)信號(hào); 控制部分含控制邏輯、微處理器( CPU) , 用于控制相關(guān)協(xié)議、指令及處理功能; EEPROM存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)標(biāo)簽的系統(tǒng)信息和數(shù)據(jù), 存儲(chǔ)時(shí)間可以長(zhǎng)達(dá)幾十年, 并且在沒有供電的情況下, 其數(shù)據(jù)信息不會(huì)丟失。