摘要：为了满足现有和新兴RFID标准的要求，设计了一种以MSC1211单片机为控制核心的高频RFID接收系统。介绍了MSC1211单片机的特点与性能，阐述了RFID接收系统基带电路的工作原理，叙述了接收器的程序设计方法并给出了程序流程图。
关键词：RFID;MSC1211;滤波;放大器

1引言

射频识别技术RFID（Radio Frequency Identification，）是一种非接触的自动识别技术，利用射频信号及其空间耦合和传输特性进行的非接触双向通信，数据交换不是通过电流的触点接通而是通过电场与磁场，即通过无线的方式通信，实现对静止或移动物体的自动识别。目前我国对于RFID技术的研究仍然停留在低频RFID领域的初级阶段，其低频RFID接收器存在识别距离近、精度低、功耗大以及抗干扰差等缺点。为了适用于要求识别距离长、读写数据率高、抗干扰性强的各种场合，我们设计了一种高性能的超高频率射频识别接收系统。该系统可直接转换解调800MHzZH至1.5GHz的频率范围，完全覆盖了RFID阅读器所使用的UHF频段，并在射频接收电路中采用了4片功耗低、高精度、强抗干扰性的凌特芯片，达到了简化系统电路的目的，提高了接收系统的可靠性。

2接收系统整体设计

射频识别接收系统主要功能是接收和解码电子标签的代码信息并加以处理，因此接收系统主要由信号接收电路、放大电路、低通滤波电路与信息处理单元MSC1211四部分组成，其中信号接收电路、放大电路、低通滤波电路构成了射频接收系统的基带电路。系统总体结构如图1所示。

图1 接收系统总体结构图

由图1可知，发送器与接收器所共用的天线负责检测RF载波并通过一个带通滤波器将信号传送至解调器的RF输入，解调器将信号解调后送入运算放大器放大输出，再用于驱动低通滤波器的单端输入，低通滤波器对信号进行基带滤波处理后送入MSC1211单片机的A/D引脚进行模数转换。

2.1 MSC1211单片机

MSC1211单片机是美国德州仪器公司最新推出的集成数字/模拟混合信号的高性能芯片，具有很高的计算速度，时钟频率达到33MHZ，降低了系统噪声和电源功耗，提高了对接收的信号射频数据处理能力；MSC1211内部集成了一个24位分辨率的模数转换器，使A/D转换精度达到24位，提高了转换数据的精确度。MSC1211芯片是整个系统的控制核心，其主要功能是负责对来自多个标签的接收信号进行分析处理，并提供附加的滤波处理。

2.2 解调器与运算放大器

RF解调器采用了凌特公司的LT5516芯片，该芯片直接转换解调器800MHzZH至1.5GHz的频率范围。LT5516超群的线性提供了对低电平信号的高灵敏度，即使在很大的干扰信号下也不会受到影响。运算放大器采用了凌特公司的LT6231芯片，该芯片起一个差分至单端放大器的作用，用于驱动低通滤波器的单端输入。LT5516的差分I或Q输出转换为一个单端输出的LT6231差分放大器。电路如图2所示。

图2 基带接口电路

由图2可知，在60Ω电阻器的两端增设270pF外部电容可将解调器的输出限制为10MHz，以防止任何高频干扰传送至LT6231放大器。由于幅移键控RFID信号无需DC偶合，因此对基带放大器采用了AC偶合。其中 AC偶合电容器和放大器输入电阻器提供的高通极点被设定为8kHz，差分放大器的输入电阻其电阻值被设定为140Ω，可以最大限度地降低与输入相关的噪声。

2.3低通滤波电路

模拟基带滤波处理采用凌特公司LT1568芯片来完成，它是一个低噪声、精准RC滤波器单元式部件，并且它还提供了100kHz~10MHz截止频率的低通和带通滤波器的简单解决方案，对于UHF RFID系统中常用的250kHz~4MHz信号频谱，这些截止频率完全可以满足RFID通信的需要。在该系统设计中，采用了两个LT1568芯片连接成双通道、四阶滤波电路。其中LT1568滤波器的单端输入至差分输出转换增益为6dB，阻带衰减为34dB。I和Q滤波器匹配由LT1568的A和B侧的固有匹配进行保证，实现了一个椭圆低通滤波函数功能。电路如图3所示。

摘要：为了满足现有和新兴RFID标准的要求，设计了一种以MSC1211单片机为控制核心的高频RFID接收系统。介绍了MSC1211单片机的特点与性能，阐述了RFID接收系统基带电路的工作原理，叙述了接收器的程序设计方法并给出了程序流程图。
关键词：RFID;MSC1211;滤波;放大器

1引言

射频识别技术RFID（Radio Frequency Identification，）是一种非接触的自动识别技术，利用射频信号及其空间耦合和传输特性进行的非接触双向通信，数据交换不是通过电流的触点接通而是通过电场与磁场，即通过无线的方式通信，实现对静止或移动物体的自动识别。目前我国对于RFID技术的研究仍然停留在低频RFID领域的初级阶段，其低频RFID接收器存在识别距离近、精度低、功耗大以及抗干扰差等缺点。为了适用于要求识别距离长、读写数据率高、抗干扰性强的各种场合，我们设计了一种高性能的超高频率射频识别接收系统。该系统可直接转换解调800MHzZH至1.5GHz的频率范围，完全覆盖了RFID阅读器所使用的UHF频段，并在射频接收电路中采用了4片功耗低、高精度、强抗干扰性的凌特芯片，达到了简化系统电路的目的，提高了接收系统的可靠性。

2接收系统整体设计

射频识别接收系统主要功能是接收和解码电子标签的代码信息并加以处理，因此接收系统主要由信号接收电路、放大电路、低通滤波电路与信息处理单元MSC1211四部分组成，其中信号接收电路、放大电路、低通滤波电路构成了射频接收系统的基带电路。系统总体结构如图1所示。

图1 接收系统总体结构图

由图1可知，发送器与接收器所共用的天线负责检测RF载波并通过一个带通滤波器将信号传送至解调器的RF输入，解调器将信号解调后送入运算放大器放大输出，再用于驱动低通滤波器的单端输入，低通滤波器对信号进行基带滤波处理后送入MSC1211单片机的A/D引脚进行模数转换。

2.1 MSC1211单片机

MSC1211单片机是美国德州仪器公司最新推出的集成数字/模拟混合信号的高性能芯片，具有很高的计算速度，时钟频率达到33MHZ，降低了系统噪声和电源功耗，提高了对接收的信号射频数据处理能力；MSC1211内部集成了一个24位分辨率的模数转换器，使A/D转换精度达到24位，提高了转换数据的精确度。MSC1211芯片是整个系统的控制核心，其主要功能是负责对来自多个标签的接收信号进行分析处理，并提供附加的滤波处理。

2.2 解调器与运算放大器

RF解调器采用了凌特公司的LT5516芯片，该芯片直接转换解调器800MHzZH至1.5GHz的频率范围。LT5516超群的线性提供了对低电平信号的高灵敏度，即使在很大的干扰信号下也不会受到影响。运算放大器采用了凌特公司的LT6231芯片，该芯片起一个差分至单端放大器的作用，用于驱动低通滤波器的单端输入。LT5516的差分I或Q输出转换为一个单端输出的LT6231差分放大器。电路如图2所示。

图2 基带接口电路

由图2可知，在60Ω电阻器的两端增设270pF外部电容可将解调器的输出限制为10MHz，以防止任何高频干扰传送至LT6231放大器。由于幅移键控RFID信号无需DC偶合，因此对基带放大器采用了AC偶合。其中 AC偶合电容器和放大器输入电阻器提供的高通极点被设定为8kHz，差分放大器的输入电阻其电阻值被设定为140Ω，可以最大限度地降低与输入相关的噪声。

2.3低通滤波电路

模拟基带滤波处理采用凌特公司LT1568芯片来完成，它是一个低噪声、精准RC滤波器单元式部件，并且它还提供了100kHz~10MHz截止频率的低通和带通滤波器的简单解决方案，对于UHF RFID系统中常用的250kHz~4MHz信号频谱，这些截止频率完全可以满足RFID通信的需要。在该系统设计中，采用了两个LT1568芯片连接成双通道、四阶滤波电路。其中LT1568滤波器的单端输入至差分输出转换增益为6dB，阻带衰减为34dB。I和Q滤波器匹配由LT1568的A和B侧的固有匹配进行保证，实现了一个椭圆低通滤波函数功能。电路如图3所示。