一種小型化便攜式UHF RFID讀寫器的實現(xiàn)
R1000芯片是Impinj公司的UHF RFID 便攜式讀寫器核心模塊。R1000內(nèi)部集成了約90%以上的射頻收發(fā)系統(tǒng)所需的元件,采用Atmel公司的ARM7處理器AT91SAM7S256作為MCU,增加外部驅(qū)放芯片設(shè)計,可在8 dBi增益的天線下實現(xiàn)穩(wěn)定讀寫距離3 m以上。
1 系統(tǒng)設(shè)計
本設(shè)計中,UHF RFID讀寫器硬件部分設(shè)計主要包括三部分[1-2]: (1)R1000及外圍電路;(2)ARM7及外圍電路;(3)電源管理模塊。如圖1所示,R1000及其外圍電路完成射頻信號的收發(fā)、變頻、數(shù)模/模數(shù)轉(zhuǎn)換以及數(shù)據(jù)的調(diào)制/解調(diào);ARM7及其外圍電路對來自R1000或主機的數(shù)據(jù)按照協(xié)議進行處理,實現(xiàn)協(xié)議功能,并提供對外的通信接口;電源管理模塊接收外部3.7 V DC輸入轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)其他模塊所需要的1.8 V、3.3 V、5 V,并提供相應(yīng)的帶負載能力。
1.1 R1000及其外圍電路
R1000內(nèi)部集成了低噪聲放大器、混頻器、中頻濾波器、壓控振蕩器、本振、ADC/DAC、鎖相環(huán)和功放等多個功能模塊[3]。結(jié)合其外圍電路,R1000可完成射頻信號的發(fā)射和接收、混頻、濾波、調(diào)制解調(diào)、模數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù)模轉(zhuǎn)換等功能,其電路結(jié)構(gòu)。
R1000工作于UHF ISM頻段(840 MHz~960 MHz),結(jié)合簡單的射頻前端電路,可實現(xiàn)完整的射頻收發(fā)功能。這些外圍電路主要包括:耦合器、外部功放、功率檢測以及溫度檢測模塊。
1.1.1 功率檢測與溫度檢測
R1000可采用單天線或雙天線模式,根據(jù)實際需要,本設(shè)計采用單天線模式。單天線前向、反向功率檢測總體結(jié)構(gòu)如圖3所示,其中的“功率檢測1”輸出的直流電平表示反向平均功率,而“功率檢測2”輸出的直流電平表示正向平均功率。如果正反向平均功率比較接近,且正向功率比較正常,說明天線端阻抗失配比較嚴重,需要對電路進行檢查。
R1000的正常工作溫度范圍是-20℃~+75℃。為了了解R1000工作環(huán)境的溫度,本設(shè)計采用溫度檢測芯片對R1000芯片的工作環(huán)境溫度進行檢測,并由R1000內(nèi)部程序進行處理,防止因極端環(huán)境溫度使R1000進入異常工作狀態(tài),甚至物理損壞。(責(zé)任編輯:admin)
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