125KHz RFID读写器的FSK解调器设计

发布时间:2008/5/29 0:00:00 访问次数:649

引言

很多工作在125khz载波频率的rfid芯片，如microchip公司的mcrf200、mcrf250以及atmel公司的e5551、t5557等都可以将其调制方式设置为fsk方式。若芯片设置为fsk调制方式，那么读写器(pcd)必须具有fsk解调电路。fsk解调电路将fsk调制信号解调为nrz码。

本文给出一种fsk解调电路，该电路的特点是电路简单可靠，很适宜pcd中应用。

fsk调制

工作在125khz的rfid的fsk调制方式都很相似，图1给出了一种fsk调制方式的波形图。从图中可见，此时数据速率为：载波频率fc/40=125k/40=3125bps，在进行fsk调制后，数据0是频率为fc/8的方波，即f0= fc/8；而数据1是频率为fc/5的方波，即f1= fc/5。

经fsk调制后的传送数据，通过负载调制方式传送到pcd，图1中也给出了射频波形，载波的调制是采用调幅。

fsk解调

pcd经载波解调(通常采用包络检波)、放大滤波和脉冲成形电路后，得到fsk调制信号。fsk解调电路完成将fsk调制信号恢复为nrz码。fsk解调实现方法较多，本文介绍的一种fsk解调电路示于图2，该电路简单方便，可以很好地完成fsk解调。

图2所示电路工作原理如下：触发器d1将输入fsk信号变成窄脉冲，即q为高时，fsk上跳沿将q端置高，但由于此时q为低，故cl端为低，又使q端回到低电平。q端的该脉冲使十进计数器4017复零并重新计数。

4017计数器对125khz时钟计数, 由于数据宽为40/fc=40tc(tc为载波周期 )，若为数据0，fsk方波周期t0=8tc。当计至第7个时钟数时，q7输出为高，使clken(clk使能端 )为高，计数器不再计第8个时钟，此时q7为高，当触发器d1的q输出端在下一个fsk波形上跳时，触发器d2的q端输出为低。fsk波形上跳同时也将计数器复零并重新计数。因此，在数据为0的对应fsk波形频率下，触发器d2的q输出端为低，即为数据0的nrz码电平。

图2 fsk解调电路

图3 数位0(后跟位1)的解调波形图例

在数据1时，由于fsk波形周期t1=5tc，故计数器4017的q7引脚始终为低，在这期间触发器d2的q输出端保持为高，即为数据1的nrz电平。

数据0的解调波形图示于图3。从图中可见，若0的紧跟位为0，则其位宽为40tc，若紧跟位为1，其位宽为37tc，短了三个时钟周期。位1的紧跟位为1，其位宽保持为40tc, 若其紧跟位为0，则其位宽为43tc。因此，位值0和1的交错，不会造成位宽误差的传播，而是进行了补偿。±3个时钟误差，不会影响mcu对位判的正确性。

单稳电路产生的上跳变化为触发器d2提供了正常工作的cl端电平，同时也通知mcu此后触发器d2的输出数据有效。单稳电路可采用74hc123，它为可重复触发单稳电路，可以自动启动和关闭该解调器。

rfid芯片中fsk通常有多种模式，如e5551中有四种模式(表1)，该电路上面的分析描述对应的是fsk1a，但对于fsk1，只需将输出端改为触发器d2的q端即可。若用fsk2，则计数器的输出端改用q9即可。

对于不同的数据速率，只是位宽不同，不影响解调的结果。

结语