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提高RFID读写器的读取效果的解决办法?1 前 言 超高频RFID系统空中接口标准包括ISO／IEC系列，F2C系列，以及中国正在研究制定的国家标准，数字接收机可实现软件升级和多协议支持，相比模拟接收机具备易于调试、应用灵活的优势，因而在超高频姗读写器中得到了广泛应用．提高超高频RFID读写器的读取效果一直是近年来的研究重点．在经过详尽分析和实验验证后，本文给出相关问题的解决办法。 超高频RFID读写器是与标签之间采用反向散射原理完成通信，根据当前主要的UHF频段空中接口标准ISO／IEC 18000-6C，标签在无源状态下以同频半双工方式通讯．基本的通信过程是，读写器采用幅移键控(ASK)等方式来调制载波，在特定/html/2007-02/412789.htm \o 频率 \t _blank频率的信道上将信息发送给一个或多个标签．之后读写器仍然需要发射CW载波，在指定的时间内来等待标签的应答。 零中频架构具有不需要中频环节，能够减小功耗，降低电路复杂度，易于调试等优点．零中频RFID数字接收机电路框图如图1所示．天线接收进来的射频信号通过环行器后直接进入下/html/2007-09/424630.htm \o \t _blank变频器，转换完成的基带信号通过LNA放大、低通滤波，输出两路I、Q基带信号交由基带进行数字信号处理。图1 零中频RFID数字接收机电路框图 读写器的通信效果受到发射机输出功率、接收机灵敏度、收发天线增益、收发隔离度、标签功耗、标签天线增益，以及环境状况等参数的影响．其中，发射端最大有效全向发射功率(EIRP)受到国家无线电发射设备管制，收发隔离度受到环行器等器件隔离度限制(一般只能达到25dB)，在标签、天线和环境等参数一定的条件下，接收机的性能对读写器整机性能起决定性作用。?2 接收机性能影响因素分析 超高频RFID读写器接收机工作时也需要发射机发出无调制的载波．接收机接收到的包括标签反射信号、天线噪声、环境反射、发射机直接耦合，以及接收机自身的噪声等。在标签能获得足够工作能量的前提下，读写器的工作距离主要取决于标签反向散射信号在读写器的/html/2007-08/423302.htm \o 从已调波中取出音频调制信号的过程 \t _blank解调输出能否满足最低/html/2007-02/412783.htm \o 信噪比（S/N） \t _blank信噪比要求．根据文献[3]，可用下面的公式来标示读写器决定的最大工作距离： 其中，C是电磁波在自由空间的传播速度，ω是电磁波信号的角频率，Г是标签功率反射系数，ξ是收发隔离系数，GR是读写器天线增益，Gt是标签天线增益，分母中的Ppn表示本振的单边带通带内相位噪声功率，可以计算本振已知的相位噪声数据或者使用频谱分析仪(SPA)直接测量获得．分子中的PDATA表示标签二进制数据序列的单边带通带内信号功率，可以数值计算的方式得到．根据公式，在标签参数、天线增益和收发隔离等参数一定的情况下，读写器的工作距离取决于接收机的/html/2007-01/410313.htm \o 信噪比 \t _blank信噪比性能(SNR)，尤其是相位噪声以及降噪处理效果。 环境折反射干扰及相位噪声主要在载波频率附近，下变频之后表现为低频噪声；基带信号上混有常见的高频噪声，在密集读写器模式下，需要控制接收机带宽在一定范围以避免读写器之间相互干扰，因此需要对基带信号作带通滤波处理，以提高其信噪比。 直流偏移是零中频结构特有的一种干扰，是由于接收机中本振、发射机泄漏、环境反射等信号耦合到/html/2007-08/423324.htm \t _blank混频器输入端形成的。读写器收发同频造成了直流偏移远大于常规的接收机，加上常见工作距离只有3—5米，载波泄漏情况还受天馈及环境影响，直流偏移具有时变性．直流偏移不仅破坏了后级电路的直流工作点，还影响放大滤波电路的线性度性能，使信噪比变差．使用环行器的单天线设计中，环行器隔离度有限导致发射泄漏到接收端的强度大，直流偏移问题会更加严重，直流偏移、环境折反射引起的幅度相位干扰、本振相位噪声、ADC量化噪声等都可降低接收机的信噪比，提高其性能除了要在模拟射频电路上进行改进，还必须在基带信号处理算法上采取相应措施。?3 基带数字信号处理 为保证正确完成/html/2007-08/423321.htm \o \t _blank解码，基带数字信号处理需要完成噪声与干扰的消除，以适当的方式完成ASK信号判决．关键的处理措施包括：过采样与滤波、直流偏移校正、数据解码等。 3.1 过采样与滤波 根据奈奎斯特采样定理，为了使采样信号能恢复成原来的连续信号，采样频率至少应大于信号最高频率的两倍，过采样是在奈奎斯特频率的基础上将采样频率提高一个过采样倍律