一種采用零中頻iq解調(diào)技術(shù)的聲表面波閱讀器接收鏈路結(jié)構(gòu)及其工作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種采用零中頻IQ解調(diào)技術(shù)的聲表面波閱讀器接收鏈路結(jié)構(gòu)及其工作方法，屬于射頻識(shí)別領(lǐng)域。與傳統(tǒng)的超外差和外差技術(shù)相比，零中頻技術(shù)有著結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，并能更好的與聲表面波標(biāo)簽配套使用。與功率檢波技術(shù)相比，IQ解調(diào)技術(shù)有著更高的靈敏度，在低信噪比以及遠(yuǎn)距離場(chǎng)合更有優(yōu)勢(shì)。本發(fā)明的聲表面波閱讀器接收鏈路結(jié)構(gòu)不僅適用于脈沖幅度編碼的聲表面波標(biāo)簽，也適用于脈沖位置編碼等復(fù)雜編碼的聲表面波標(biāo)簽。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)包括收發(fā)隔離模塊、低噪聲射頻放大器模塊、帶通濾波器模塊、巴倫、IQ解調(diào)模塊、本振模塊、低噪聲基帶放大器模塊。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種采用零中頻IQ解調(diào)技術(shù)的聲表面波閱讀器接收鏈路 結(jié)構(gòu)及其工作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種采用零中頻IQ解調(diào)技術(shù)的聲表面波閱讀器接收鏈路結(jié)構(gòu)及其工 作方法，屬于射頻識(shí)別領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]聲表面波射頻識(shí)別系統(tǒng)主要包括聲表面波標(biāo)簽和閱讀器兩部分。聲表面波射頻識(shí) 別系統(tǒng)的工作原理如圖1所示。圖1所示聲表面波射頻識(shí)別系統(tǒng)的工作原理如下:閱讀器 I發(fā)射的射頻查詢(xún)脈沖2經(jīng)標(biāo)簽天線(xiàn)3接收進(jìn)入叉指換能器4，通過(guò)逆壓電效應(yīng)將電信號(hào)轉(zhuǎn) 換為聲表面波信號(hào)，聲表面波在沿基片5傳播的過(guò)程中遇到反射柵6產(chǎn)生反射，反射信號(hào) 由叉指換能器4經(jīng)正壓電效應(yīng)轉(zhuǎn)換為脈沖回波信號(hào)經(jīng)天線(xiàn)3發(fā)射回閱讀器I。由于反射柵 6排列的不同，閱讀器I得到的回波脈沖串也各不相同，由此可以通過(guò)反射柵編碼來(lái)閱讀標(biāo) 簽信息。
[0003]聲表面波標(biāo)簽最常見(jiàn)的反射柵編碼方式為脈沖幅度編碼和脈沖位置編碼兩種。與 脈沖幅度編碼方式相比，脈沖位置編碼的數(shù)據(jù)容量要大得多，應(yīng)用前景也更為廣泛。對(duì)于簡(jiǎn) 單的脈沖幅度編碼方式，當(dāng)處理器的引腳速率和處理速度足夠快時(shí)，聲表面波閱讀器的接 收鏈路可采用功率檢波技術(shù)，從而在后級(jí)的信號(hào)處理電路中可省去高速ADC電路以降低成 本。但是，當(dāng)聲表面波標(biāo)簽為脈沖位置編碼方式以及其它更為復(fù)雜的形式時(shí)，功率檢波技術(shù) 則有些無(wú)能為力，對(duì)信噪比和測(cè)量距離也有很大影響。
[0004]傳統(tǒng)的聲表面波閱讀器接收鏈路采用超外差或外差結(jié)構(gòu)，標(biāo)簽的反射回波信號(hào)需 要通過(guò)多級(jí)的混頻電路來(lái)完成解調(diào)，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，給整個(gè)聲表面波閱讀器電路的設(shè)計(jì)帶來(lái) 了難度。因此，需要結(jié)合聲表面波標(biāo)簽的特點(diǎn)來(lái)設(shè)計(jì)聲表面波閱讀器的接收鏈路。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供一種采用零中頻IQ解調(diào)技術(shù)的聲表面波閱讀器接收鏈路結(jié)構(gòu)及其工 作方法。與傳統(tǒng)的接收鏈路的超外差、外差結(jié)構(gòu)相比，該結(jié)構(gòu)有著簡(jiǎn)單方便、成本低廉等優(yōu) 點(diǎn)，并能更好的與聲表面波標(biāo)簽配套使用。與采用功率檢波技術(shù)的接收鏈路結(jié)構(gòu)相比，該結(jié) 構(gòu)有著更高的靈敏度，在低信噪比以及遠(yuǎn)距離場(chǎng)合更有優(yōu)勢(shì)。本發(fā)明提供的閱讀器接收鏈 路結(jié)構(gòu)不僅適用于脈沖幅度編碼的聲表面波標(biāo)簽，也適用于脈沖位置編碼等復(fù)雜編碼的聲 表面波標(biāo)簽。
[0006]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種采用零中頻IQ解調(diào)技術(shù)的聲表面波閱讀器接收 鏈路結(jié)構(gòu)，其包括收發(fā)隔離模塊、低噪聲射頻放大器模塊、帶通濾波器模塊、巴倫、IQ解調(diào)模 塊、本振模塊、低噪聲基帶放大器模塊，所述收發(fā)隔離模塊將發(fā)射信號(hào)與標(biāo)簽回波信號(hào)隔離 開(kāi)，并在接收鏈路工作時(shí)，將回波信號(hào)接入接收鏈路的低噪聲射頻放大器模塊的輸入端，低 噪聲射頻放大器模塊的輸出端連接帶通濾波器模塊的輸入端，帶通濾波器模塊的輸出端連 接巴倫的單端輸入端，巴倫的雙端差分輸出端連接IQ解調(diào)模塊的射頻信號(hào)輸入端，本振模塊的輸出端連接IQ解調(diào)模塊的本振信號(hào)輸入端，IQ解調(diào)模塊的輸出端連接低噪聲基帶放 大器模塊的輸入端，低噪聲基帶放大器模塊的輸出端連接后級(jí)信號(hào)處理電路。
[0007]所述收發(fā)隔離模塊采用美國(guó)Hittite Microwave公司的HMC194芯片，為單刀雙擲 開(kāi)關(guān)。
[0008]所述低噪聲射頻放大器模塊采用美國(guó)RFMD公司的RF2361芯片。
[0009]所述帶通濾波器模塊采用德國(guó)EPCOS公司的聲表面波濾波器。
[0010]所述IQ解調(diào)模塊米用美國(guó)Linear Technology公司的LT5516芯片。
[0011]所述本振模塊采用美國(guó)ADI公司的ADF4350芯片。
[0012]所述低噪聲基帶放大器模塊采用美國(guó)Linear Technology公司的LT6231芯片。
[0013]本發(fā)明還采用如下技術(shù)方案:一種采用零中頻IQ解調(diào)技術(shù)的聲表面波閱讀器接 收鏈路結(jié)構(gòu)的工作方法，其包括如下步驟:
步驟A，當(dāng)接收鏈路上電后，收發(fā)隔離開(kāi)關(guān)置于接收回路時(shí)，低噪聲射頻放大器模塊將 接收到的聲表面波標(biāo)簽反射回波信號(hào)進(jìn)行放大，同時(shí)本身的低噪聲系數(shù)不會(huì)給后級(jí)電路引 入過(guò)多噪聲；
步驟B，標(biāo)簽回波信號(hào)經(jīng)過(guò)低噪聲放大后進(jìn)入帶通濾波器模塊以濾除干擾雜波，再通過(guò) 巴倫將單端信號(hào)轉(zhuǎn)換為差分信號(hào)，之后進(jìn)入IQ解調(diào)模塊；
步驟C，IQ解調(diào)芯片將本振信號(hào)進(jìn)行0° /90°移相后分別與差分回波信號(hào)的每一路進(jìn) 行混頻，然后差分輸出IQ解調(diào)信號(hào)；
步驟D，IQ解調(diào)芯片輸出的差分信號(hào)經(jīng)過(guò)低噪聲基帶放大器放大，進(jìn)入后級(jí)的信號(hào)處 理電路。
[0014]本發(fā)明具有如下有益效果:
(1)與傳統(tǒng)的聲表面波閱讀器接收鏈路的超外差、外差結(jié)構(gòu)相比，有著簡(jiǎn)單方便、成本 低廉等優(yōu)點(diǎn)，并能更好的與聲表面波標(biāo)簽配套使用；
(2)與采用功率檢波技術(shù)的聲表面波閱讀器接收鏈路結(jié)構(gòu)相比，有著更高的靈敏度，在 低信噪比以及遠(yuǎn)距離場(chǎng)合更有優(yōu)勢(shì)；
(3)不僅適用于脈沖幅度編碼的聲表面波標(biāo)簽，也適用于脈沖位置編碼等復(fù)雜編碼的 聲表面波標(biāo)簽。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為聲表面波射頻識(shí)別系統(tǒng)的工作原理。
[0016]圖2為本發(fā)明采用零中頻IQ解調(diào)技術(shù)的聲表面波閱讀器接收鏈路結(jié)構(gòu)的模塊框 圖。
[0017]圖3為本發(fā)明采用零中頻IQ解調(diào)技術(shù)的聲表面波閱讀器接收鏈路結(jié)構(gòu)的電路模 塊框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明:
請(qǐng)參照?qǐng)D2所示，本發(fā)明采用零中頻IQ解調(diào)技術(shù)的聲表面波閱讀器接收鏈路結(jié)構(gòu)包括 收發(fā)隔離模塊、低噪聲射頻放大器模塊、帶通濾波器模塊、巴倫、IQ解調(diào)模塊、本振模塊、低噪聲基帶放大器模塊；其中:收發(fā)隔離模塊將發(fā)射信號(hào)與標(biāo)簽回波信號(hào)隔離開(kāi)，并在接收 鏈路工作時(shí)，將回波信號(hào)接入接收鏈路的低噪聲射頻放大器模塊的輸入端，低噪聲射頻放 大器模塊的輸出端連接帶通濾波器模塊的輸入端，帶通濾波器模塊的輸出端連接巴倫的單 端輸入端，巴倫的雙端差分輸出端連接IQ解調(diào)模塊的射頻信號(hào)輸入端，本振模塊的輸出端 連接IQ解調(diào)模塊的本振信號(hào)輸入端，IQ解調(diào)模塊的輸出端連接低噪聲基帶放大器模塊的 輸入端，低噪聲基帶放大器模塊的輸出端連接后級(jí)信號(hào)處理電路。
[0019]請(qǐng)參照?qǐng)D2并結(jié)合圖3所示，本發(fā)明采用零中頻IQ解調(diào)技術(shù)的聲表面波閱讀器 接收鏈路結(jié)構(gòu)中的收發(fā)隔離模塊采用美國(guó)Hittite Microwave公司的HMC194單刀雙擲 射頻開(kāi)關(guān)芯片，其最大輸入功率為27dBm，通道間隔離度達(dá)到50dB ;低噪聲射頻放大器模 塊采用美國(guó)RFMD公司的RF2361芯片，其噪聲系數(shù)只有1.4dB，增益可達(dá)20dB，適合用作 小信號(hào)放大；帶通濾波器模塊采用德國(guó)EPCOS的帶通聲表面濾波器，其優(yōu)點(diǎn)在于僅-1dB 的低插入損耗，同時(shí)也具有體積小的優(yōu)勢(shì)；IQ解調(diào)模塊采用美國(guó)Linear Technology公 司的LT5516芯片，其IQ失配非常低，只有0.2dB ;本振模塊采用美國(guó)ADI公司的集成 VCO(Voltage Control Oscillator,壓控振蕩器)的 PLL(Phase Lock Loop,鎖相環(huán))芯 片ADF4350實(shí)現(xiàn)，其輸出頻率從137.5MHz到4400MHz，該芯片有小數(shù)分頻功能，能覆蓋 該頻段任意頻點(diǎn)，輸出頻率穩(wěn)定、雜散小，并且輸出功率可調(diào)；低噪聲基帶放大器模塊采 用美國(guó)Linear Technology的LT6231芯片，具有較寬的放大帶寬，非常低的噪聲電壓， 適合用作基帶信號(hào)放大。該接收鏈路若采用多級(jí)低噪聲放大器模塊，其靈敏度可以達(dá)到 -11 if-15OcBrc ,將顯著增大聲表面波標(biāo)簽的讀取距離。
[0020]請(qǐng)參照?qǐng)D2并結(jié)合圖3所示，本發(fā)明采用零中頻IQ解調(diào)技術(shù)的聲表面波閱讀器接 收鏈路結(jié)構(gòu)的工作方法包括如下步驟:
步驟A，當(dāng)接收鏈路上電后，收發(fā)隔離開(kāi)關(guān)置于接收回路時(shí)，低噪聲射頻放大器模塊將 接收到的聲表面波標(biāo)簽反射回波信號(hào)進(jìn)行放大，同時(shí)本身的低噪聲系數(shù)不會(huì)給后級(jí)電路引 入過(guò)多噪聲；
步驟B，標(biāo)簽回波信號(hào)經(jīng)過(guò)低噪聲放大后進(jìn)入帶通濾波器模塊以濾除干擾雜波，再通過(guò) 巴倫將單端信號(hào)轉(zhuǎn)換為差分信號(hào)，之后進(jìn)入IQ解調(diào)模塊；
步驟C，IQ解調(diào)芯片將本振信號(hào)進(jìn)行0° /90°移相后分別與差分回波信號(hào)的每一路進(jìn) 行混頻，然后差分輸出IQ解調(diào)信號(hào)；
步驟D，IQ解調(diào)芯片輸出的差分信號(hào)經(jīng)過(guò)低噪聲基帶放大器放大，進(jìn)入后級(jí)的信號(hào)處 理電路。
[0021]本發(fā)明采用零中頻IQ解調(diào)技術(shù)的聲表面波閱讀器接收鏈路結(jié)構(gòu)，與傳統(tǒng)的聲表 面波閱讀器接收鏈路的超外差、外差結(jié)構(gòu)相比，有著簡(jiǎn)單方便、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，并能更好 的與聲表面波標(biāo)簽配套使用。與采用功率檢波技術(shù)的聲表面波閱讀器接收鏈路結(jié)構(gòu)相比， 有著更高的靈敏度，在低信噪比以及遠(yuǎn)距離場(chǎng)合更有優(yōu)勢(shì)。該結(jié)構(gòu)不僅適用于脈沖幅度編 碼的聲表面波標(biāo)簽，也適用于脈沖位置編碼等復(fù)雜編碼的聲表面波標(biāo)簽。
[0022]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人 員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下還可以作出若干改進(jìn)，這些改進(jìn)也應(yīng)視為本發(fā)明的 保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種采用零中頻IQ解調(diào)技術(shù)的聲表面波閱讀器接收鏈路結(jié)構(gòu)，其包括收發(fā)隔離模 塊、低噪聲射頻放大器模塊、帶通濾波器模塊、巴倫、IQ解調(diào)模塊、本振模塊、低噪聲基帶放 大器模塊，其特征在于:所述收發(fā)隔離模塊將發(fā)射信號(hào)與標(biāo)簽回波信號(hào)隔離開(kāi)，并在接收鏈 路工作時(shí)，將回波信號(hào)接入接收鏈路的低噪聲射頻放大器模塊的輸入端，低噪聲射頻放大 器模塊的輸出端連接帶通濾波器模塊的輸入端，帶通濾波器模塊的輸出端連接巴倫的單端 輸入端，巴倫的雙端差分輸出端連接IQ解調(diào)模塊的射頻信號(hào)輸入端,本振模塊的輸出端連 接IQ解調(diào)模塊的本振信號(hào)輸入端，IQ解調(diào)模塊的輸出端連接低噪聲基帶放大器模塊的輸 入端，低噪聲基帶放大器模塊的輸出端連接后級(jí)信號(hào)處理電路。
2.如權(quán)利要求1所述的一種采用零中頻IQ解調(diào)技術(shù)的聲表面波閱讀器接收鏈路結(jié)構(gòu)， 其特征在于:所述收發(fā)隔離模塊采用美國(guó)Hittite Microwave公司的HMC194芯片，為單刀 雙擲開(kāi)關(guān)。
3.如權(quán)利要求1所述的一種采用零中頻IQ解調(diào)技術(shù)的聲表面波閱讀器接收鏈路結(jié)構(gòu)， 其特征在于:所述低噪聲射頻放大器模塊采用美國(guó)RFMD公司的RF2361芯片。
4.如權(quán)利要求1所述的一種采用零中頻IQ解調(diào)技術(shù)的聲表面波閱讀器接收鏈路結(jié)構(gòu)， 其特征在于:所述帶通濾波器模塊采用德國(guó)EPCOS公司的聲表面波濾波器。
5.如權(quán)利要求1所述的一種采用零中頻IQ解調(diào)技術(shù)的聲表面波閱讀器接收鏈路結(jié)構(gòu)， 其特征在于:所述IQ解調(diào)模塊采用美國(guó)Linear Technology公司的LT5516芯片。
6.如權(quán)利要求1所述的一種采用零中頻IQ解調(diào)技術(shù)的聲表面波閱讀器接收鏈路結(jié)構(gòu)， 其特征在于:所述本振模塊采用美國(guó)ADI公司的ADF4350芯片。
7.如權(quán)利要求1所述的一種采用零中頻IQ解調(diào)技術(shù)的聲表面波閱讀器接收鏈路結(jié)構(gòu)， 其特征在于:所述低噪聲基帶放大器模塊采用美國(guó)Linear Technology公司的LT6231芯 片。
8.—種如權(quán)利要求1所述的采用零中頻IQ解調(diào)技術(shù)的聲表面波閱讀器接收鏈路結(jié)構(gòu) 的工作方法，其包括如下步驟:步驟A，當(dāng)接收鏈路上電后，收發(fā)隔離開(kāi)關(guān)置于接收回路時(shí)，低噪聲射頻放大器模塊將 接收到的聲表面波標(biāo)簽反射回波信號(hào)進(jìn)行放大，同時(shí)本身的低噪聲系數(shù)不會(huì)給后級(jí)電路引 入過(guò)多噪聲；步驟B，標(biāo)簽回波信號(hào)經(jīng)過(guò)低噪聲放大后進(jìn)入帶通濾波器模塊以濾除干擾雜波，再通過(guò) 巴倫將單端信號(hào)轉(zhuǎn)換為差分信號(hào)，之后進(jìn)入IQ解調(diào)模塊；步驟C，IQ解調(diào)芯片將本振信號(hào)進(jìn)行0° /90°移相后分別與差分回波信號(hào)的每一路進(jìn) 行混頻，然后差分輸出IQ解調(diào)信號(hào)；步驟D，IQ解調(diào)芯片輸出的差分信號(hào)經(jīng)過(guò)低噪聲基帶放大器放大，進(jìn)入后級(jí)的信號(hào)處 理電路。
【文檔編號(hào)】G06K7/00GK103500318SQ201310462697
【公開(kāi)日】2014年1月8日 申請(qǐng)日期:2013年10月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月8日
【發(fā)明者】黃鑫, 陳智軍, 李慶亮, 王昕辰, 童銳 申請(qǐng)人:南京航空航天大學(xué)