針對Class 1 Gen 2標準的RFID I/Q調制器
作者:Doug Stuetzle,RF設計工程師,凌力爾特(Linear)公司 
                        來源:來源網絡(侵權刪)
                        日期:2008-12-18 08:56:55
                    摘要:凌力爾特( Linear)的LT5568-2是一款集成I/Q調制器,它可以針對Class 1 Gen 2標準的UHF RFID(超高頻射頻識別)閱讀器產生900MHz的傳輸信號。
                    
                      凌力爾特( Linear)的LT5568-2是一款集成I/Q調制器,它可以針對Class 1 Gen 2標準的UHF RFID(超高頻射頻識別)閱讀器產生900MHz的傳輸信號。在具體應用LT5568-2LT5568-2設計UHF RFID時,應該關注哪些問題呢?
LT5568-2是一款集成I/Q調制器,它可以針對Class 1 Gen 2標準的UHF RFID(超高頻射頻識別)閱讀器產生900MHz的傳輸信號。雖然目前存在一些價格低廉的替代品,但I/Q調制器的優勢是能為不同協議下產生的信號滿足RFID標準提供更多的靈活性。例如,一個Class 1 Gen 2標準的閱讀器可以通過不同的調制形式向一個或多個目標發送信息。通過脈沖間隔編碼形式對RF載波進行雙邊帶幅移鍵控(DB-ASK)調制、單邊帶幅移鍵控(SSB-ASK)調制、以及反向幅移鍵控(PR-ASK)調制。
為了實現SSB-ASK調制,對稱調制器輸入的I和Q通過同相正交信號驅動;其中正交信號是同相信號的希爾伯特變換。此時調制器輸出的單邊帶RF信號具有抑制本機振蕩器的性能。只需通過基頻帶信號驅動調制器的I(或Q)端口即可使該調制器產生雙邊帶RFID信號,對于閑置的端口可以不用連接,也可以不進行驅動。可以使用單個數模轉換器(DAC)來輸出10.4 mA 的dc電流,流入到調制器內部的50歐姆輸入電阻上(圖 1).。
直流偏壓輸出電流DAC應確定為0.5 V以匹配LT5568-2引腳在基本頻帶上的共模電壓。DAC產生的電壓波形必須滿足LT5568-2要求的直流偏壓平均值0.52 V。
接口電路包括了一個10MHz的巴特沃恩低通濾波器對來自DAC的采樣圖像進行衰減。由于它是一個重現濾波器,因此它的拐點頻率取決于DAC的采樣頻率。
除這個濾波器之外,我們還需要對脈沖進行調節,以便控制濾波器旁瓣,使信號波形滿足RFID閱讀設備標準的RF頻譜遮罩需求。
除密集閱讀器模式外,EPC全球技術規范并未提出頻譜遮罩的要求。在聯邦通訊委員會15.247章節(在美國使用)或ETSI EN302208的8.4.3章節(在歐洲使用)中規范了閱讀器發射信號的必要條件。
在設計實例中,與FCC標準相比我們更需要ETSI遮罩標準。這個遮罩需要200kHz寬的信道。ETSI遮罩要求主載波±300kHz以內的載波功率低于- 36dBm。在Class 1 Gen 2 RFID規范中,用“0”符號的持續時間表示A型參考間隔(TARI)。此時的信號為一個簡單脈沖,低電平持續時間1/2*TARI,高電平持續時間也為1/2*TARI,符號“1”的持續時間可在1.5倍與2倍TARI之間,低電平時間1/2*TARI。使用PR-ASK信號達到遮罩的要求,需要TARI等于12.5μs。符號平均持續時間為15.625μs,數據速率64kbps。信號主瓣為200 kHz,其寬度剛好在遮罩頻率內。
如果要符合信道以外遮罩的條件,可通過增加FIR濾波器對符號進行數字脈沖調節,此時的電路參數為118 kHz上升余弦濾波器,α值為0.8,通過基本頻帶DSP驅動DAC可實現。
調節后的脈沖可有效減小反向幅移鍵控信號的旁瓣。圖2所示為脈沖調節前后的頻譜對比,以及他們與ETSI頻譜遮罩的關系。RFID的遮罩發射功率設為+33dBm。FIR過濾器的作用是減少頻譜寬度,而保證不劇烈減緩符號的躍遷速度。關鍵的是,調節后的脈沖必須滿足EPC國際標準6.3.1.2.5的每一節中對時域遮罩的要求。
在RFID發射機應用中,LT5568-2調制器的優越性是它具有很廣的動態輸出范圍。它的輸出端噪聲等級非常低并且不會對RF輸出信號造成變形。它的輸出3階截取點(OIP3)為+22.9dBm,保護了基帶脈沖波型,并且減小遮罩頻寬的增大。注意LT5568-2同樣工作于ETSI標準865MHz到868MHz頻帶。從結果中我們可以看出,它的信號傳輸具有很高的頻譜純度。另外,它輸出端噪聲等級很低,僅為-159dBm/Hz,這有助于減少發射機輸出到接收機輸入之間的噪聲損耗。在單天線系統中,由于發射機輸出與接收機輸入之間的環流器隔離度有限,這意味著我們可以通過減少RF噪聲損耗來改善接收機靈敏度從而提高RFID閱讀器的有效范圍(圖 3)。
                    
                LT5568-2是一款集成I/Q調制器,它可以針對Class 1 Gen 2標準的UHF RFID(超高頻射頻識別)閱讀器產生900MHz的傳輸信號。雖然目前存在一些價格低廉的替代品,但I/Q調制器的優勢是能為不同協議下產生的信號滿足RFID標準提供更多的靈活性。例如,一個Class 1 Gen 2標準的閱讀器可以通過不同的調制形式向一個或多個目標發送信息。通過脈沖間隔編碼形式對RF載波進行雙邊帶幅移鍵控(DB-ASK)調制、單邊帶幅移鍵控(SSB-ASK)調制、以及反向幅移鍵控(PR-ASK)調制。
為了實現SSB-ASK調制,對稱調制器輸入的I和Q通過同相正交信號驅動;其中正交信號是同相信號的希爾伯特變換。此時調制器輸出的單邊帶RF信號具有抑制本機振蕩器的性能。只需通過基頻帶信號驅動調制器的I(或Q)端口即可使該調制器產生雙邊帶RFID信號,對于閑置的端口可以不用連接,也可以不進行驅動。可以使用單個數模轉換器(DAC)來輸出10.4 mA 的dc電流,流入到調制器內部的50歐姆輸入電阻上(圖 1).。
直流偏壓輸出電流DAC應確定為0.5 V以匹配LT5568-2引腳在基本頻帶上的共模電壓。DAC產生的電壓波形必須滿足LT5568-2要求的直流偏壓平均值0.52 V。
接口電路包括了一個10MHz的巴特沃恩低通濾波器對來自DAC的采樣圖像進行衰減。由于它是一個重現濾波器,因此它的拐點頻率取決于DAC的采樣頻率。
除這個濾波器之外,我們還需要對脈沖進行調節,以便控制濾波器旁瓣,使信號波形滿足RFID閱讀設備標準的RF頻譜遮罩需求。
除密集閱讀器模式外,EPC全球技術規范并未提出頻譜遮罩的要求。在聯邦通訊委員會15.247章節(在美國使用)或ETSI EN302208的8.4.3章節(在歐洲使用)中規范了閱讀器發射信號的必要條件。
在設計實例中,與FCC標準相比我們更需要ETSI遮罩標準。這個遮罩需要200kHz寬的信道。ETSI遮罩要求主載波±300kHz以內的載波功率低于- 36dBm。在Class 1 Gen 2 RFID規范中,用“0”符號的持續時間表示A型參考間隔(TARI)。此時的信號為一個簡單脈沖,低電平持續時間1/2*TARI,高電平持續時間也為1/2*TARI,符號“1”的持續時間可在1.5倍與2倍TARI之間,低電平時間1/2*TARI。使用PR-ASK信號達到遮罩的要求,需要TARI等于12.5μs。符號平均持續時間為15.625μs,數據速率64kbps。信號主瓣為200 kHz,其寬度剛好在遮罩頻率內。
如果要符合信道以外遮罩的條件,可通過增加FIR濾波器對符號進行數字脈沖調節,此時的電路參數為118 kHz上升余弦濾波器,α值為0.8,通過基本頻帶DSP驅動DAC可實現。
調節后的脈沖可有效減小反向幅移鍵控信號的旁瓣。圖2所示為脈沖調節前后的頻譜對比,以及他們與ETSI頻譜遮罩的關系。RFID的遮罩發射功率設為+33dBm。FIR過濾器的作用是減少頻譜寬度,而保證不劇烈減緩符號的躍遷速度。關鍵的是,調節后的脈沖必須滿足EPC國際標準6.3.1.2.5的每一節中對時域遮罩的要求。
在RFID發射機應用中,LT5568-2調制器的優越性是它具有很廣的動態輸出范圍。它的輸出端噪聲等級非常低并且不會對RF輸出信號造成變形。它的輸出3階截取點(OIP3)為+22.9dBm,保護了基帶脈沖波型,并且減小遮罩頻寬的增大。注意LT5568-2同樣工作于ETSI標準865MHz到868MHz頻帶。從結果中我們可以看出,它的信號傳輸具有很高的頻譜純度。另外,它輸出端噪聲等級很低,僅為-159dBm/Hz,這有助于減少發射機輸出到接收機輸入之間的噪聲損耗。在單天線系統中,由于發射機輸出與接收機輸入之間的環流器隔離度有限,這意味著我們可以通過減少RF噪聲損耗來改善接收機靈敏度從而提高RFID閱讀器的有效范圍(圖 3)。
                                        
                                        
                                        
                                        
                                        

