Rfid读写器bpsk接收机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及RFID (射频识别)领域，特别是涉及一种使用二比特ADC (模拟数字转换器)解调的13.56MHz RFID读写器BPSK (二相相移键控)接收机。
【背景技术】
[0002]RFID技术是一种使用电磁场耦合来自动识别人或者事物的非接触技术。它与传统的接触式IC (集成电路)卡相比，不需要接触触点，更加可靠。RFID系统一般由二部分组成，读写器和标签。RFID系统中，电子数据载体(RFID标签)工作所需的能量从读写器非接触的传输来获得，而读写器从RFID标签的天线发射信号中获得有用并且可靠的信息。使用RFID技术可以让产品的制造商和商品的供应商更好地分类或者跟踪它们的商品或者货物。RFID技术的另外重要应用包括金融支付，公共交通，门禁安全等领域。
[0003]国际上通用的工作在13.56MHz RFID标准主要是IS0-14443标准，IS0-14443标准包括Type A (类型A)和Type B (类型B) 二种。Type B标准中从标签到读写器的上行高速数据传输采用了 BPSK调制副载波的方式。这就需要读写器的接收器采用相应的BPSK副载波解调系统。
[0004]一个传统的BPSK读写器接收机电路如图1所示，是使用一比特采样判决的13.56MHz RFID读写器BPSK接收机架构。它由天线及其匹配电路，高频载波解调器(无源混频器)，IQ时钟电路，带通滤波器和一比特采样判决器，译码器所构成。一比特采样判决器是将BPSK信号解调为NRZ (非归零码)的关键电路。由于它只采用了一位数据的输出，所以它只能在解码后获得相应的相位变化信息，而无法获得精确的幅度信息，这使它很容易受到外部或者自身引起的噪声电平的干扰，从而造成错误判决，降低接收机电路的灵敏度。同时因为此类接收机电路的增益固定，不可调谐，这样当高频载波解调电路解调后得到的模拟基带信号幅度大于放大器的最大输入范围时，后级电路会饱和，从而造成整个接收机信噪比的下降，降低了读写器的性能。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题是提供一种RFID读写器BPSK接收机，能显著提高解调性能，增加信噪比。
[0006]为解决上述技术问题，本发明的RFID读写器BPSK接收机，包括:
[0007]一 I，Q时钟电路，用于产生I，Q 二路时钟作为采样时钟信号，I, Q 二路时钟信号相位差为90° ;
[0008]一 I路高频载波解调器，对输入的RFID信号进行采样保持，将接收到的高频信号与I路时钟信号相混频，把基带信号从13.56MHz高频搬移到I路通道，输出I路基带信号；
[0009]一 Q路高频载波解调电路，对输入的RFID信号进行采样保持，将接收到的高频信号与Q路时钟信号相混频，把基带信号从13.56MHz高频搬移到Q通道，输出Q路基带信号；其中，还包括:
[0010]一 I通道可变增益带通滤波器，与所述I路高频载波解调器相连接，用于滤除I路基带信号中的高频谐波、带外干扰信号以及来自于芯片自身的杂散和谐波，且具有可变的放大增益；输出滤波后的I路基带信号；
[0011]一 Q通道可变增益带通滤波器，与所述Q路高频载波解调器相连接，用于滤除Q路基带信号中的高频谐波、带外干扰信号以及来自于芯片自身的杂散和谐波，且具有可变的放大增益，输出滤波后的Q路基带信号；
[0012]一 I，Q 二路基带信号选择控制电路，与所述I通道可变增益带通滤波器和Q通道可变增益带通滤波器相连接，对所述滤波后的I，Q 二路基带信号进行选择后输出基带信号；
[0013]一二比特ADC BPSK解调电路，与所述I，Q 二路基带信号选择控制电路相连接，对该I，Q 二路基带信号选择控制电路输出的基带信号进行BPSK相关解调；
[0014]一自动增益控制电路，与所述二比特ADC BPSK解调电路相连接，通过对解调后输出的幅度信号进行处理，来控制所述可变增益滤波器的增益，使可变增益滤波器输出幅度保持在一个恒定值；
[0015]一译码器，与所述二比特ADC BPSK解调电路相连接，用于对解调后的数据流进行解码。
[0016]所述RFID读写器BPSK接收机，包括:
[0017]一时钟电路，用于产生采样时钟信号；
[0018]一高频载波解调器，对输入的RFID信号进行采样保持，将接收到的高频信号与时钟信号相混频，把基带信号从13.56MHz高频搬移到通道，输出基带信号；其中，还包括:
[0019]一可变增益带通滤波器，与所述高频载波解调器相连接，用于滤除基带信号中的高频谐波、带外干扰信号以及来自于芯片自身的杂散和谐波，且具有可变的放大增益；输出滤波后的基带信号；
[0020]一二比特模拟数字转换器ADC BPSK解调电路，与所述可变增益带通滤波器相连接，对滤波后的基带信号进行BPSK相关解调；
[0021]一自动增益控制电路，与所述二比特ADC BPSK解调电路相连接，通过对解调后输出的幅度信号进行处理，来控制所述可变增益滤波器的增益，使可变增益滤波器输出幅度保持在一个恒定值；
[0022]一译码器，与所述二比特ADC BPSK解调电路相连接，用于对解调后的数据流进行解码。
[0023]本发明采用基于二比特ADC的BPSK解调架构，能显著提高解调性能，增加信噪比，提高了接收机的抗噪能力；自动增益控制电路可控制接收机链路的增益，能够明显降低解调器对动态范围的要求。
[0024]本发明可应用于电路板器件级和芯片级的电路实现。
【附图说明】
[0025]下面结合附图与【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明:
[0026]图1是现有的RFID读写器BPSK接收机结构图。
[0027]图2是信号波形图。
[0028]图3是二比特ADC BPSK解调电路的原理图。
[0029]图4是本发明的RFID读写器BPSK接收机一实施例结构图。
[0030]图5是I，Q 二路通道可切换的RFID读写器BPSK接收机结构图。
[0031]图6是采用一路通道的RFID读写器BPSK接收机结构图。
[0032]图7是二比特ADC BPSK解调电路的差分实现结构图。
[0033]图8是CMOS差分参考电压电路图。
[0034]图9是CMOS差分比较器电路图。
【具体实施方式】
[0035]参见图4，该图所示的是一种基于二比特ADC解调的13.56MHz RFID读写器BPSK接收机架构，包括:天线及其匹配电路，I路高频载波解调电路，Q路高频载波解调电路，I，Q时钟电路，I通道可变增益带通滤波器，Q通道可变增益带通滤波器，I, Q 二路基带信号选择控制电路，二比特ADC BPSK解调电路，译码器和AGC (自动增益控制)电路。
[0036]所述天线及其匹配电路，用于将接收到的高频信号尽可能无损的传递到后级的高频载波解调电路。
[0037]高频载波解调电路通常类似一个无源的混频器，对输入的RFID信号进行采样保持，来实现信号从载波搬移到基带。
[0038]采样时钟分别由I，Q 二路构成，二路时钟相差为90度相位。
[0039]可变增益带通滤波器的作用除了滤除高频谐波和其他带外干扰信号以及来自于芯片自身的杂散和谐波以外，还有可变的放大增益，能够提供一定的动态范围。
[0040]I, Q 二路基带信号选择控制电路，对所述I，Q 二路基带信号进行选择后输出基带信号。
[0041 ] 二比特ADC BPSK解调电路将对放大后的基带信号进行BPSK解调。
[0042]最后BPSK解调后的数据将进入译码器中解码获得后级需要的有用信息。与此同时，自动增益控制电路将控制可变增益带通滤波器的增益，使其输出幅度保持在一个恒定的水平。
[0043]下面对上述二比特ADC解调的13.56MHz RFID读写器BPSK接收机结构与传统的基于一比特采样判决的13.56MHz RFID读写器BPSK接收机结构作一对比。
[0044]如图2所示，当只使用一比特PHI信号作为BPSK数字解调的输出时，当PHI为高电平时，判断为逻辑“I”;当PHI为低电平时，判断为逻辑“0”，如图2b)[图2b)为小的干扰信号存在时的模拟输入信号]、图2c)[图2c)为基于图2b)的用二比特表征的数据输出]所示。但是如果存在一个比较大的杂散或者干扰信号，就会造成图1所示接收机的误判，将原本为O的逻辑电平判断为逻辑“1”，从而造成误码，如图2d)[图2d)为大的干扰信号存在时的模拟输入信号]、图2e)[图2e)为基于图2d)的用二比特表征的数据输出]所示。图2a)为数据输入。
[0045]如果当输入信号为VIN，使用二个信号PHI和AMP作为二比特输出，信号PHI用来判断BPSK信号是否过零点(或者VCOM点)，信号AMP用来判断输出的有效幅度。PHI=I,对于差分信号来说，即信号高于VCOM电压(对于差分信号来说，VCOM电压为零电平。对与单端信号，则接近于电源电压的一半)。反之，则PHI=0;AMP=1，对于差分信号来说，即信号幅度大于VREFP或者VREFN (在幅度上VREFP等于VREFN等于| VREF |，VREFP与VREFN相位相反)；信号幅度如果小于IvrefI，am