一种基于分立器件的远距离低频RFID解调电路的制作方法

本实用新型涉及解调电路技术领域，具体为一种基于分立器件的远距离低频RFID解调电路。

背景技术：

RFID技术，又称无线射频识别，是非接触式的自动化识别技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。

在RFID应用领域中，低频RFID主要采用125KHZ和134.2KHZ两个频段。低频RFID的非接触，抗干扰能力强的特点，使之很早就开始应用于动物识别，门禁控制等领域。在RFID普及之前自动化领域主要采用二位码对治具、配件等进行识别，随着智能制造的推进，特别是二位码在使用过程中存在污损从而导致无法识别情况，RFID技术因其具有抗恶劣环境能力强、非接触识别等特点，已经越来越多的被引入到生产流程中。在大型工厂的自动化流水作业线上使用RFID技术，实现了物料跟踪和生产过程自动控制、监视，提高了生产效率，改进了生产方式，降低了成本解调过程。

现有的低频RFID解码设备，基本采用集成IC的方式对低频RFID标签进行解码，这种方案的优势是成本低，开发周期短，易于集成，缺点是读卡距离短，抗干扰能力弱。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种基于分立器件的远距离低频RFID解调电路，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种基于分立器件的远距离低频RFID解调电路,包括MCU、天线谐振电路、电源噪声采样电路、RC移相电路、信号反向放大电路以及检波电路，所述MCU连接MCU电源和通信接口，所述天线谐振电路分别连接RF天线和天线驱动模块，所述天线驱动模块连接MCU，所述天线谐振电路和RF天线分别连接天线自动调谐电路，所述信号反向放大电路分别连接RC移相电路、电源噪声采样电路、检波电路，所述检波电路连接RF天线，所述电源噪声采样电路分别连接天线驱动模块、RF电源，所述RF电源连接系统电源，所述系统电源连接MCU电源，所述MCU型号采用C8051F330或者C8051F336。

优选的，所述天线谐振电路包括电阻A、电阻B、电阻C，所述电阻A一端分别连接电容A一端、电容B一端和电阻B一端，所述电阻A另一端分别连接接口一端和电阻C一端，所述电阻B另一端连接接口另一端，所述电容B另一端连接电容A另一端。

优选的，所述天线自动调谐电路包括场效应晶体管A、场效应晶体管B、场效应晶体管C和场效应晶体管D，所述场效应晶体管A漏极分别连接电容D一端和电容E一端，源极连接电容D另一端、电容C一端并接地，所述电容C另一端分别连接场效应晶体管A栅极和电阻H一端；

所述场效应晶体管B漏极分别连接电容L一端和电容M一端，源极分别连接电容M另一端、电容N一端并接地，栅极分别连接电容N另一端和电阻F一端；

所述场效应晶体管C漏极分别连接电容H一端、电容J一端，源极分别连接电容J另一端、电容K一端并接地，栅极分别连接电容K另一端和电阻E一端；

所述场效应晶体管4c漏极分别连接电容O一端、电容P一端，源极分别连接电容P另一端、电容Q一端并接地，栅极分别连接电容Q另一端和电阻G一端。

优选的，所述检波电路包括检波器件，所述检波器件由第一检波二极管和第二检波二极管组成，所述第一检波二极管负极分别连接电容R一端、电阻I一端和电容T一端，所述第二检波二极管负极分别连接电容V一端、电阻K一端和电容U一端，第一检波二极管和第二检波二极管正极接天线信号接收端；电容V另一端连接电阻K另一端并接地，所述电容R另一端分别连接电阻J一端、电容S一端并接地，所述电阻I另一端分别连接电阻J另一端和电容S一端。

优选的，所述电源噪声采样电路包括运算放大器A，所述运算放大器A正极输入端分别连接电阻L一端、电阻M一端和电容X一端，电阻M另一端连接电容X另一端并接地，所述运算放大器A负极输入端分别连接电阻N一端、电阻O一端和电容Y一端，电阻N另一端连接电容W一端，所述运算放大器A输出端分别连接电阻O另一端、电容Y另一端和电阻P一端，电阻P另一端连接电容Z一端。

优选的，所述信号反向放大电路包括运算放大器B、第一二极管和第二二极管，所述运算放大器B正极输入端分别连接电阻W一端、电容DD一端，负极输入端分别连接电容BB一端、电阻T一端、电容CC一端、第一二极管正极和第二二极管负极，所述运算放大器B输出端分别连接电阻T另一端、电容CC另一端、第一二极管负极、第二二极管正极和电阻U一端，电阻U另一端连接由电阻V、电容EE、电容FF组成的RC移相电路；

所述电阻W另一端分别连接电阻X一端、电阻Y一端和电容HH一端，所述电阻Y另一端分别连接电容HH另一端、电容GG一端，电容GG另一端连接电阻X另一端，所述电容DD另一端分别连接电容II一端、电阻Z一端，所述电容II另一端连接电阻AA一端并接地；

所述电容BB另一端连接电阻S一端，电阻S另一端分别连接电阻R一端、电容AA一端，电容AA另一端连接电阻Q一端并接地。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型在实现集成IC基本解码功能的同时，还实现天线状态自动调谐，电源噪声主动反馈，提高了解码设备自适应能力和抗干扰能力，把低频RFID标签的读取距离提高了一个等级；本实用新型采用场效应晶体管对天线调谐电容进行动态补偿，实现天线自动调谐，减少不同金属安装环境中对读卡器天线的影响；采用电源噪声主动反馈技术，具有很高的电源噪声抑制能力；采用高灵敏度运放对解调信号进行差分放大，使读卡器具有更好的信噪比，增加了读卡距离；采用RC移相电路对RFID标签信号移相处理后，利用内置模拟比较器的MCU对信号进行解调，提高解码效率。

附图说明

图1为本实用新型电路原理框图；

图2为本实用新型天线谐振电路原理图；

图3为本实用新型天线自动调谐电路原理图；

图4为本实用新型检波电路原理图；

图5为本实用新型电源噪声采样电路原理图；

图6为本实用新型信号反向放大电路原理图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-6，本实用新型提供一种技术方案：一种基于分立器件的远距离低频RFID解调电路,包括MCU1、天线谐振电路2、电源噪声采样电路3、RC移相电路4、信号反向放大电路5以及检波电路6，所述MCU1连接MCU电源7和通信接口8，所述天线谐振电路2分别连接RF天线9和天线驱动模块10，所述天线驱动模块10连接MCU1，所述天线谐振电路2和RF天线9分别连接天线自动调谐电路11，所述信号反向放大电路5分别连接RC移相电路4、电源噪声采样电路3、检波电路6，所述检波电路6连接RF天线9，所述电源噪声采样电路3分别连接天线驱动模块10、RF电源12，所述RF电源12连接系统电源13，所述系统电源13连接MCU电源7，所述MCU1型号采用C8051F330或者C8051F336。

本实用新型中，天线谐振电路2包括电阻A1a、电阻B2a、电阻C3a，所述电阻A1a一端分别连接电容A1b一端、电容B2b一端和电阻B2a一端，所述电阻A1a另一端分别连接接口14一端和电阻C3a一端，所述电阻B2a另一端连接接口14另一端，所述电容B2b另一端连接电容A1b另一端。

本实用新型中，天线自动调谐电路11包括场效应晶体管A1c、场效应晶体管B2c、场效应晶体管C3c和场效应晶体管D4c，所述场效应晶体管A1c漏极分别连接电容D4b一端和电容E5b一端，源极连接电容D4b另一端、电容C3b一端并接地，所述电容C3b另一端分别连接场效应晶体管A1c栅极和电阻H8a一端；

所述场效应晶体管B2c漏极分别连接电容L12b一端和电容M13b一端，源极分别连接电容M13b另一端、电容N14b一端并接地，栅极分别连接电容N14b另一端和电阻F6a一端；

所述场效应晶体管C3c漏极分别连接电容H8b一端、电容J10b一端，源极分别连接电容J10b另一端、电容K11b一端并接地，栅极分别连接电容K11b另一端和电阻E5a一端；

所述场效应晶体管D4c漏极分别连接电容O15b一端、电容P16b一端，源极分别连接电容P16b另一端、电容Q17b一端并接地，栅极分别连接电容Q17b另一端和电阻G7a一端。

本实用新型中，检波电路6包括检波器件15，所述检波器件15由第一检波二极管18和第二检波二极管19组成，所述第一检波二极管18负极分别连接电容R18b一端、电阻I9a一端和电容T20b一端，所述第二检波二极管29负极分别连接电容V22b一端、电阻K11a一端和电容U21b一端，第一检波二极管18和第二检波二极管19正极接天线信号接收端，电容V22b另一端连接电阻K11a另一端并接地，所述电容R18b另一端分别连接电阻J10a一端、电容S19b一端并接地，所述电阻I9a另一端分别连接电阻J10a另一端和电容S19b另一端。

本实用新型中，电源噪声采样电路3包括运算放大器A1d，所述运算放大器A1d正极输入端分别连接电阻L12a一端、电阻M13a一端和电容X24b一端，电阻M13a另一端连接电容X24b另一端并接地，所述运算放大器A1d负极输入端分别连接电阻N14a一端、电阻O15a一端和电容Y25b一端，电阻N14a另一端连接电容W23b一端，所述运算放大器A1d输出端分别连接电阻O15a另一端、电容Y25b另一端和电阻P16a一端，电阻P16a另一端连接电容Z26b一端。

本实用新型中，信号反向放大电路5包括运算放大器B2d、第一二极管16和第二二极管17，所述运算放大器B2d正极输入端分别连接电阻W23a一端、电容DD30b一端，负极输入端分别连接电容BB28b一端、电阻T20a一端、电容CC29b一端、第一二极管16正极和第二二极管17负极，所述运算放大器B2d输出端分别连接电阻T20a另一端、电容CC29b另一端、第一二极管16负极、第二二极管17正极和电阻U21a一端，电阻U21a另一端连接由电阻V22a、电容EE31b、电容FF32b组成的RC移相电路；

所述电阻W23a另一端分别连接电阻X24a一端、电阻Y25a一端和电容HH34b一端，所述电阻Y25a另一端分别连接电容HH34b另一端、电容GG33b一端，电容GG33b另一端连接电阻X24a另一端，所述电容DD30b另一端分别连接电容II35b一端、电阻Z26a一端，所述电容II35b另一端连接电阻AA27a一端并接地；

所述电容BB28b另一端连接电阻S19a一端，电阻S19a另一端分别连接电阻R18a一端、电容AA27b一端，电容AA27b另一端连接电阻Q17a一端并接地。

工作原理：带有PWM功能的MCU产生134.2KHZ的方波，输入到天线驱动模块；PWM型号经天线驱动模块放大后，输入到天线谐振电路，MCU通过DO0，DO1，DO2，DO3I/O口控制效应晶体管B2c、效应晶体管C3c、效应晶体管D4c、效应晶体管A1c四个效应晶体管的通断，改变天线的谐振状态和天线谐振电压；天线信号解调后通过电阻I9a、电阻J10a分压，生产AN2天线状态信号，MCU通过AD采样AN2信号,当AN2电压达到最大值时，说明天线达到了最佳调谐状态；RFID标签被激活后，数据通过接口接收然后经过检波电路的检波器件做AM解调，把原始包络信号解调成两路数据信号；解调后的信号送入信号反向放大电路做差分放大，其中电阻Q17a、电阻R18a、电容AA27b及电阻Z26a、电阻AA27a、电容II35b分别组成了两路信号的滤波电路；电容BB28b、电容DD30b为两路信号的隔值电容；运算放大器B2d为精密运放，由其组成了差分放大电路；运算放大器采集电源噪声后反馈到信号反向放大电路运放放大器2d，通过差分放大的方式抵消电源噪声，从而提高系统抗干扰能力，减少电路对电源性能的依赖；RFID信号经过信号反向放大电路放大后，通过RC移相电路处理，分成两路数据相同、相位滞后的AN0，AN1信号，最后AN0，AN1分别输入到MCU进行软件解码；MCU带有内部模拟比较器的，通过对比AN0，AN1两路信号的对比，从而触发中断信号解码。

本实用新型在实现集成IC基本解码功能的同时，还实现天线状态自动调谐，电源噪声主动反馈，提高了解码设备自适应能力和抗干扰能力，把低频RFID标签的读取距离提高了一个等级；本实用新型采用场效应晶体管对天线调谐电容进行动态补偿，实现天线自动调谐，减少不同金属安装环境中对读卡器天线的影响；采用电源噪声主动反馈技术，具有很高的电源噪声抑制能力；采用高灵敏度运放对解调信号进行差分放大，使读卡器具有更好的信噪比，增加了读卡距离；采用RC移相电路对RFID标签信号移相处理后，利用内置模拟比较器的MCU对信号进行解调，提高解码效率。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。