一種采用零中頻iq解調技術的聲表面波閱讀器接收鏈路結構及其工作方法
【專利摘要】本發明公開了一種采用零中頻IQ解調技術的聲表面波閱讀器接收鏈路結構及其工作方法，屬于射頻識別領域。與傳統的超外差和外差技術相比，零中頻技術有著結構簡單、成本低廉等優點，并能更好的與聲表面波標簽配套使用。與功率檢波技術相比，IQ解調技術有著更高的靈敏度，在低信噪比以及遠距離場合更有優勢。本發明的聲表面波閱讀器接收鏈路結構不僅適用于脈沖幅度編碼的聲表面波標簽，也適用于脈沖位置編碼等復雜編碼的聲表面波標簽。本發明的結構包括收發隔離模塊、低噪聲射頻放大器模塊、帶通濾波器模塊、巴倫、IQ解調模塊、本振模塊、低噪聲基帶放大器模塊。
【專利說明】一種采用零中頻IQ解調技術的聲表面波閱讀器接收鏈路 結構及其工作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種采用零中頻IQ解調技術的聲表面波閱讀器接收鏈路結構及其工 作方法，屬于射頻識別領域。
【背景技術】
[0002]聲表面波射頻識別系統主要包括聲表面波標簽和閱讀器兩部分。聲表面波射頻識 別系統的工作原理如圖1所示。圖1所示聲表面波射頻識別系統的工作原理如下:閱讀器 I發射的射頻查詢脈沖2經標簽天線3接收進入叉指換能器4，通過逆壓電效應將電信號轉 換為聲表面波信號，聲表面波在沿基片5傳播的過程中遇到反射柵6產生反射，反射信號 由叉指換能器4經正壓電效應轉換為脈沖回波信號經天線3發射回閱讀器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，由此可以通過反射柵編碼來閱讀標 簽信息。
[0003]聲表面波標簽最常見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，脈沖位置編碼的數據容量要大得多，應用前景也更為廣泛。對于簡 單的脈沖幅度編碼方式，當處理器的引腳速率和處理速度足夠快時，聲表面波閱讀器的接 收鏈路可采用功率檢波技術，從而在后級的信號處理電路中可省去高速ADC電路以降低成 本。但是，當聲表面波標簽為脈沖位置編碼方式以及其它更為復雜的形式時，功率檢波技術 則有些無能為力，對信噪比和測量距離也有很大影響。
[0004]傳統的聲表面波閱讀器接收鏈路采用超外差或外差結構，標簽的反射回波信號需 要通過多級的混頻電路來完成解調，結構較復雜，給整個聲表面波閱讀器電路的設計帶來 了難度。因此，需要結合聲表面波標簽的特點來設計聲表面波閱讀器的接收鏈路。
【發明內容】
[0005]本發明提供一種采用零中頻IQ解調技術的聲表面波閱讀器接收鏈路結構及其工 作方法。與傳統的接收鏈路的超外差、外差結構相比，該結構有著簡單方便、成本低廉等優 點，并能更好的與聲表面波標簽配套使用。與采用功率檢波技術的接收鏈路結構相比，該結 構有著更高的靈敏度，在低信噪比以及遠距離場合更有優勢。本發明提供的閱讀器接收鏈 路結構不僅適用于脈沖幅度編碼的聲表面波標簽，也適用于脈沖位置編碼等復雜編碼的聲 表面波標簽。
[0006]本發明采用如下技術方案:一種采用零中頻IQ解調技術的聲表面波閱讀器接收 鏈路結構，其包括收發隔離模塊、低噪聲射頻放大器模塊、帶通濾波器模塊、巴倫、IQ解調模 塊、本振模塊、低噪聲基帶放大器模塊，所述收發隔離模塊將發射信號與標簽回波信號隔離 開，并在接收鏈路工作時，將回波信號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解調模塊的射頻信號輸入端，本振模塊的輸出端連接IQ解調模塊的本振信號輸入端，IQ解調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信號處理電路。
[0007]所述收發隔離模塊采用美國Hittite Microwave公司的HMC194芯片，為單刀雙擲 開關。
[0008]所述低噪聲射頻放大器模塊采用美國RFMD公司的RF2361芯片。
[0009]所述帶通濾波器模塊采用德國EPCOS公司的聲表面波濾波器。
[0010]所述IQ解調模塊米用美國Linear Technology公司的LT5516芯片。
[0011]所述本振模塊采用美國ADI公司的ADF4350芯片。
[0012]所述低噪聲基帶放大器模塊采用美國Linear Technology公司的LT6231芯片。
[0013]本發明還采用如下技術方案:一種采用零中頻IQ解調技術的聲表面波閱讀器接 收鏈路結構的工作方法，其包括如下步驟:
步驟A，當接收鏈路上電后，收發隔離開關置于接收回路時，低噪聲射頻放大器模塊將 接收到的聲表面波標簽反射回波信號進行放大，同時本身的低噪聲系數不會給后級電路引 入過多噪聲；
步驟B，標簽回波信號經過低噪聲放大后進入帶通濾波器模塊以濾除干擾雜波，再通過 巴倫將單端信號轉換為差分信號，之后進入IQ解調模塊；
步驟C，IQ解調芯片將本振信號進行0° /90°移相后分別與差分回波信號的每一路進 行混頻，然后差分輸出IQ解調信號；
步驟D，IQ解調芯片輸出的差分信號經過低噪聲基帶放大器放大，進入后級的信號處 理電路。
[0014]本發明具有如下有益效果:
(1)與傳統的聲表面波閱讀器接收鏈路的超外差、外差結構相比，有著簡單方便、成本 低廉等優點，并能更好的與聲表面波標簽配套使用；
(2)與采用功率檢波技術的聲表面波閱讀器接收鏈路結構相比，有著更高的靈敏度，在 低信噪比以及遠距離場合更有優勢；
(3)不僅適用于脈沖幅度編碼的聲表面波標簽，也適用于脈沖位置編碼等復雜編碼的 聲表面波標簽。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1為聲表面波射頻識別系統的工作原理。
[0016]圖2為本發明采用零中頻IQ解調技術的聲表面波閱讀器接收鏈路結構的模塊框 圖。
[0017]圖3為本發明采用零中頻IQ解調技術的聲表面波閱讀器接收鏈路結構的電路模 塊框圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖對本發明的技術方案做進一步的詳細說明:
請參照圖2所示，本發明采用零中頻IQ解調技術的聲表面波閱讀器接收鏈路結構包括 收發隔離模塊、低噪聲射頻放大器模塊、帶通濾波器模塊、巴倫、IQ解調模塊、本振模塊、低噪聲基帶放大器模塊；其中:收發隔離模塊將發射信號與標簽回波信號隔離開，并在接收 鏈路工作時，將回波信號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解調模塊的射頻信號輸入端，本振模塊的輸出端 連接IQ解調模塊的本振信號輸入端，IQ解調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信號處理電路。
[0019]請參照圖2并結合圖3所示，本發明采用零中頻IQ解調技術的聲表面波閱讀器 接收鏈路結構中的收發隔離模塊采用美國Hittite Microwave公司的HMC194單刀雙擲 射頻開關芯片，其最大輸入功率為27dBm，通道間隔離度達到50dB ;低噪聲射頻放大器模 塊采用美國RFMD公司的RF2361芯片，其噪聲系數只有1.4dB，增益可達20dB，適合用作 小信號放大；帶通濾波器模塊采用德國EPCOS的帶通聲表面濾波器，其優點在于僅-1dB 的低插入損耗，同時也具有體積小的優勢；IQ解調模塊采用美國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ADI公司的集成 VCO(Voltage Control Oscillator,壓控振蕩器)的 PLL(Phase Lock Loop,鎖相環)芯 片ADF4350實現，其輸出頻率從137.5MHz到4400MHz，該芯片有小數分頻功能，能覆蓋 該頻段任意頻點，輸出頻率穩定、雜散小，并且輸出功率可調；低噪聲基帶放大器模塊采 用美國Linear Technology的LT6231芯片，具有較寬的放大帶寬，非常低的噪聲電壓， 適合用作基帶信號放大。該接收鏈路若采用多級低噪聲放大器模塊，其靈敏度可以達到 -11 if-15OcBrc ,將顯著增大聲表面波標簽的讀取距離。
[0020]請參照圖2并結合圖3所示，本發明采用零中頻IQ解調技術的聲表面波閱讀器接 收鏈路結構的工作方法包括如下步驟:
步驟A，當接收鏈路上電后，收發隔離開關置于接收回路時，低噪聲射頻放大器模塊將 接收到的聲表面波標簽反射回波信號進行放大，同時本身的低噪聲系數不會給后級電路引 入過多噪聲；
步驟B，標簽回波信號經過低噪聲放大后進入帶通濾波器模塊以濾除干擾雜波，再通過 巴倫將單端信號轉換為差分信號，之后進入IQ解調模塊；
步驟C，IQ解調芯片將本振信號進行0° /90°移相后分別與差分回波信號的每一路進 行混頻，然后差分輸出IQ解調信號；
步驟D，IQ解調芯片輸出的差分信號經過低噪聲基帶放大器放大，進入后級的信號處 理電路。
[0021]本發明采用零中頻IQ解調技術的聲表面波閱讀器接收鏈路結構，與傳統的聲表 面波閱讀器接收鏈路的超外差、外差結構相比，有著簡單方便、成本低廉等優點，并能更好 的與聲表面波標簽配套使用。與采用功率檢波技術的聲表面波閱讀器接收鏈路結構相比， 有著更高的靈敏度，在低信噪比以及遠距離場合更有優勢。該結構不僅適用于脈沖幅度編 碼的聲表面波標簽，也適用于脈沖位置編碼等復雜編碼的聲表面波標簽。
[0022]以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本【技術領域】的普通技術人 員來說，在不脫離本發明原理的前提下還可以作出若干改進，這些改進也應視為本發明的 保護范圍。
【權利要求】
1.一種采用零中頻IQ解調技術的聲表面波閱讀器接收鏈路結構，其包括收發隔離模 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:所述收發隔離模塊將發射信號與標簽回波信號隔離開，并在接收鏈 路工作時，將回波信號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解調模塊的射頻信號輸入端,本振模塊的輸出端連 接IQ解調模塊的本振信號輸入端，IQ解調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信號處理電路。
2.如權利要求1所述的一種采用零中頻IQ解調技術的聲表面波閱讀器接收鏈路結構， 其特征在于:所述收發隔離模塊采用美國Hittite Microwave公司的HMC194芯片，為單刀 雙擲開關。
3.如權利要求1所述的一種采用零中頻IQ解調技術的聲表面波閱讀器接收鏈路結構， 其特征在于:所述低噪聲射頻放大器模塊采用美國RFMD公司的RF2361芯片。
4.如權利要求1所述的一種采用零中頻IQ解調技術的聲表面波閱讀器接收鏈路結構， 其特征在于:所述帶通濾波器模塊采用德國EPCOS公司的聲表面波濾波器。
5.如權利要求1所述的一種采用零中頻IQ解調技術的聲表面波閱讀器接收鏈路結構， 其特征在于:所述IQ解調模塊采用美國Linear Technology公司的LT5516芯片。
6.如權利要求1所述的一種采用零中頻IQ解調技術的聲表面波閱讀器接收鏈路結構， 其特征在于:所述本振模塊采用美國ADI公司的ADF4350芯片。
7.如權利要求1所述的一種采用零中頻IQ解調技術的聲表面波閱讀器接收鏈路結構， 其特征在于:所述低噪聲基帶放大器模塊采用美國Linear Technology公司的LT6231芯 片。
8.—種如權利要求1所述的采用零中頻IQ解調技術的聲表面波閱讀器接收鏈路結構 的工作方法，其包括如下步驟:步驟A，當接收鏈路上電后，收發隔離開關置于接收回路時，低噪聲射頻放大器模塊將 接收到的聲表面波標簽反射回波信號進行放大，同時本身的低噪聲系數不會給后級電路引 入過多噪聲；步驟B，標簽回波信號經過低噪聲放大后進入帶通濾波器模塊以濾除干擾雜波，再通過 巴倫將單端信號轉換為差分信號，之后進入IQ解調模塊；步驟C，IQ解調芯片將本振信號進行0° /90°移相后分別與差分回波信號的每一路進 行混頻，然后差分輸出IQ解調信號；步驟D，IQ解調芯片輸出的差分信號經過低噪聲基帶放大器放大，進入后級的信號處 理電路。
【文檔編號】G06K7/00GK103500318SQ201310462697
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年10月8日 優先權日:2013年10月8日
【發明者】黃鑫, 陳智軍, 李慶亮, 王昕辰, 童銳 申請人:南京航空航天大學