摘要：本文以规划一种超高频射频读写器为意图，规划和完结了依据射频芯片Intel R1000和微操控器AT91SAM9263的读写器体系，增加了外部PA规划，然后大大进步了读写器的读写间隔。
RFID技能的开展能够用“一日千里”这个词来描述，跟着射频辨认在各运用范畴如物流、零售业的进一步推行，针对各种杂乱环境的运用需求，对读写器也提出了愈加严厉的要求。射频辨认技能自发生到开展的时刻并不算长，许多技能仍是处在研讨阶段，在国际上UHF频段RFID产品以Symbol、Alien和Intermec为代表，它们都构成了RFID产品系列，但没有构成完好的智能型产品系列，并且产品集成度不高，相对我国市场价格也较高。在国内，UHF频段的阅读器产品起步较晚，曾经又缺少国家频率规范的支撑，只要少量企业署理国外产品，尚无具有自主知识产权的产品面世。
近年来，RFID技能已经在社会很多范畴开端运用，对改进人们的日子质量、进步企业经济效益、加强公共安全以及进步社会信息化水平发生了重要的影响。依据猜测，RFID标签技能将在未来2～5年逐步开端大规模运用，到2008年RFID标签仅在全球供应链范畴的市场需求将到达40亿美元。RFID技能已在世界各地得到广泛的运用，并在安全，金融，物流等范畴发挥出巨大优势，以美国，日本和欧洲为首的发达国家对该技能的运用研讨已到达适当高的水平，而我国则处于起步阶段，大多选用引入的技能成果，因此研讨该技能已成为当今社会开展的必需，国内各企业RFID产品多会集在LF、HF等频段，技能含量低，相互问首要是小规模/低成本的恶性竞争。而UHF频段RFID产品技能门槛高，国内具有自主研制UHF频段RFID产品实力的企业风毛麟角。
跟着UHF频段我国规范的逐步明朗化和物流、智能交通、数字景区等运用的需求.UHF频段RFID产品在RFID工业中所占市场份额会越来越大。开发出具有数据纠错、去冗、存储和转发以及时刻管理功用的智能型读写器产品系列将是产品开展的方向。
1 硬件体系的规划与完结
读写器的硬件规划首要由射频芯片操控(硬件和固件结合的Intel R1000固件处理器)模块，集成的射频收发(Intel R1000)模块，功率扩大PA模块，以及外部通讯操控和存储模块四个部分组成，其间射频操控模块选用了ATMEL公司的AT91SAM9263芯片，其首要完结固件操控及智能空中接口协议、RFID操控逻辑和主机指令解码和操控，其与主机间的通讯经过USB接口来完结;射频模块包含了RF多路复用电路，高频开关，循环器和耦合器电路;外部通讯操控和存储模块首要完结上位机与操控芯片间的通讯、调试和对固件的操控。
读写器(Reader)的收发选用了两路独立的通道，别离有发送天线和接纳天线及其相关的滤波等电路组成，每组天线体系经过高频开关外接四组天线，四组发送和接纳天线能够经过射频操控芯片AT91SAM9263来挑选，发送和接纳分隔能够有用的提交整个RFID体系的全体功用，下降接纳和发送体系间的搅扰，在实践规划中也能够经过外部电路的改动选用单天线规划，规划中选用了四组天线，这样能够特别场合下有用的扩展TAG的接纳空间和规模。硬件组成框图如图1所示。
如图1所示UHF频段的RFID体系可分为射频电路和基带电路两部分，射频电路部分完结高频信号的调制/解调，发射/接纳，是标签和读写器之间的高频接口。基带电路部分首要完结射频体系操控，高频信号的编解码等功用，一起其也要完结UHF RFID读写器与外部设备或许Host主机之间的通讯接口的使命。基带部分是整个读写器渠道的中心操控部分，其支撑着整个RFID读写器体系的作业，来完结射频模块的操控和通讯。
在阅读器的规划中，为了对整个体系有更好的检测，能够实时的对体系的运转状况有比较明晰的了解，特意在规划中增加了体系检测，在R1000的芯片的模块华夏有AD模块可是其精度装换速率达不到规划的要求，所以在规划中选用了外部AD来完结对检测的信号的转化，然后将转化信号传送给ARM微操控器，由ARM来完结体系的状况监控。
在规划中为了设备能够组网以及远间隔读写和传输数据，在规划中选用了以太网规划，然后使阅读器能够在更大的间隔空间上对标签读写，并完结大规模组网。
Host主机作为整个体系的主控中心，担任上述进程中传操控，ARM微操控器的组网数据传输操作受控于Host主机。USB接口在本系输统中不只用作一种数据传输的接口，一起咱们还运用其来完结PC机和读写器之间的“对话”。经过规划在PC端的操控软件，咱们能够实时的给读写器发送操控信号，如体系复位信号，作业使能信号，标签读写，数据传输，功率操控等，一起读写器也将给Host主机反应相应的状况信号，如天线开关状况、功率信号等，然后合作上层软件来操控体系的作业进程。最终，经过JTAG接口来完结对读写器的作业状况的实时观测和调试。然后能够准确无误的验证在整个读写器作业进程中，对标签的读写和数据处理的正确性和可靠性是否满意咱们的规划要求。
在规划中R1000射频芯片不光集成了很多的射频元件，并且在内部集成了温度检测和功率检测功用，并在内部各个要害的中心射频电路有外接的检测输出管脚，这使板卡的运转状况和功率检测完结了实时的检测和操控，能够确保体系的杰出运转。
2 外部PA电路规划
在选用内部PA时，RFID读写器的效果间隔非常有限，只要大约2米的间隔，这在很大程度上约束了RFID超高频读写器的运用，依据这个问题，在输出功率需求下，IntelR1000片上PA能够做为外部功率扩大的一个驱动，经过外部PA子板来完结信号功率扩大，然后衔接至主板。
Intel R1000的内部PA输出经过一个偏置匹配网络衔接到一个SMA衔接器上，然后经过SMA输出到PA子板作为其外部PA驱动，其衔接图如3.26所示。在规划中主板和PA子板之间的衔接咱们经过同轴电缆来衔接，假如要对Intel R1000的输出做测验，能够将同轴线缆断开，经过SMA接口用仪器进行测验。其电路规划框图如图2所示。
输出信号在经过一个PA驱动后，经过一个正交耦合芯片XC0900E-03S，将信号改换为两个正交90度的信号，然后输出到两个平行的集成功率扩大(PA)芯片MAAP-007649-000100，如图3虚线内PA子板框图所示，在其经过功率扩大后两路信号输入到一个3 dB的正交耦合芯片内进行耦合，输出一路功率扩大信号，在本规划中此扩大信号经过一个谐波按捺的低通滤波器LPF后，经过同轴线缆输出到主板上的定向耦合器，然后经过输出通道输出。经过PA子板的扩大后，其能够在900-930MHZ(US)和865-868MHZ(European)频段输出+34 dB的输出功率。其悉数增益经过多级扩大电路来完结。
规划中PA板选用了独立电源供电的方法，这样能够确保功率扩大电路需求的安稳电源需求，输入电压为7.5 V，选用外部线性DC适配器输入。其工业作业温度规模为：-20/+75℃。输入PA模块的信号为从Intel R1000射频芯片输出的最大+10dB调制信号。在本PA板卡中PA具有固定增益，由于Intel R1000支撑改换增益规模，其可输收支PA模块的信号规模为-6～+10 dB，PA的改变增益规模大约是15～30 dB，其能够支撑在TX通道上16 dB的改变增益，其改换间隔为0.5 dB。
2.1 外部PA中带通衰减滤波器规划
运用带通滤波器功用电路的原理，对带通滤波器的部分电路进行仿真得到图4所示成果：咱们规划的超高频运用频率规模是860～960 MHz，在外部PA部分规划中，咱们经过对在multisim中对PA中带通滤波器的仿真，测验咱们规划的读写器的运用频率规模。图5是仿真成果PA最大的线性功率输出大于或等于34 dB，在考虑大约3dB多路损耗和滤波损耗，以及1 dB线缆和开关损耗后，输出到天线端口的输出功率大约有+30 dB。PA板卡的噪音搅扰能够操控在6 dB以内，整个PA体系的输入输出阻抗为50Ω。在规划中要特别注意PA的散热规划，在实践规划中能够经过温度感应来调整PA的方法来弥补直接的散热规划，这样能够更为有用的操控功率和优化散热规划。经过电源操控电路，咱们能够在需求时封闭PA，下降整个板卡的功耗。
3 结束语
本文选用的规划，由高度集成的射频芯片R1000来替代很多别离元件来完结整个射频电路的问询、接纳和中频接纳机的规划，极大的简化了体系规划，进步了体系的功用和体系的安稳性。增加了外部PA规划，然后大大进步了读写器的读写间隔。本文所研讨的读写器基带体系和射频体系，对RFID读写系列产品的规划具有必定的学习含义。
