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针对Class 1 Gen 2标准的RFID I/Q调制器
作者：Doug Stuetzle，RF设计工程师，凌力尔特(Linear)公司
来源：来源网络(侵权删)
日期：2008-12-18 08:56:55
摘要：凌力尔特( Linear)的LT5568-2是一款集成I/Q调制器,它可以针对Class 1 Gen 2标准的UHF RFID(超高频射频识别)阅读器产生900MHz的传输信号。
凌力尔特( Linear)的LT5568-2是一款集成I/Q调制器,它可以针对Class 1 Gen 2标准的UHF RFID(超高频射频识别)阅读器产生900MHz的传输信号。在具体应用LT5568-2LT5568-2设计UHF RFID时，应该关注哪些问题呢？
LT5568-2是一款集成I/Q调制器，它可以针对Class 1 Gen 2标准的UHF RFID（超高频射频识别）阅读器产生900MHz的传输信号。虽然目前存在一些价格低廉的替代品，但I/Q调制器的优势是能为不同协议下产生的信号满足RFID标准提供更多的灵活性。例如，一个Class 1 Gen 2标准的阅读器可以通过不同的调制形式向一个或多个目标发送信息。通过脉冲间隔编码形式对RF载波进行双边带幅移键控(DB-ASK)调制、单边带幅移键控（SSB-ASK）调制、以及反向幅移键控(PR-ASK)调制。
为了实现SSB-ASK调制，对称调制器输入的I和Q通过同相正交信号驱动；其中正交信号是同相信号的希尔伯特变换。此时调制器输出的单边带RF信号具有抑制本机振荡器的性能。只需通过基频带信号驱动调制器的I(或Q)端口即可使该调制器产生双边带RFID信号，对于闲置的端口可以不用连接，也可以不进行驱动。可以使用单个数模转换器(DAC)来输出10.4 mA 的dc电流，流入到调制器内部的50欧姆输入电阻上(图 1).。
直流偏压输出电流DAC应确定为0.5 V以匹配LT5568-2引脚在基本频带上的共模电压。DAC产生的电压波形必须满足LT5568-2要求的直流偏压平均值0.52 V。
接口电路包括了一个10MHz的巴特沃恩低通滤波器对来自DAC的采样图像进行衰减。由于它是一个重现滤波器,因此它的拐点频率取决于DAC的采样频率。
除这个滤波器之外，我们还需要对脉冲进行调节，以便控制滤波器旁瓣，使信号波形满足RFID阅读设备标准的RF频谱遮罩需求。
除密集阅读器模式外，EPC全球技术规范并未提出频谱遮罩的要求。在联邦通讯委员会15.247章节(在美国使用）或ETSI EN302208的8.4.3章节(在欧洲使用）中规范了阅读器发射信号的必要条件。
在设计实例中，与FCC标准相比我们更需要ETSI遮罩标准。这个遮罩需要200kHz宽的信道。ETSI遮罩要求主载波±300kHz以内的载波功率低于- 36dBm。在Class 1 Gen 2 RFID规范中，用“0”符号的持续时间表示A型参考间隔(TARI)。此时的信号为一个简单脉冲，低电平持续时间1/2*TARI,高电平持续时间也为1/2*TARI,符号“1”的持续时间可在1.5倍与2倍TARI之间，低电平时间1/2*TARI。使用PR-ASK信号达到遮罩的要求，需要TARI等于12.5μs。符号平均持续时间为15.625μs，数据速率64kbps。信号主瓣为200 kHz，其宽度刚好在遮罩频率内。
如果要符合信道以外遮罩的条件，可通过增加FIR滤波器对符号进行数字脉冲调节，此时的电路参数为118 kHz上升余弦滤波器，α值为0.8，通过基本频带DSP驱动DAC可实现。
调节后的脉冲可有效减小反向幅移键控信号的旁瓣。图2所示为脉冲调节前后的频谱对比，以及他们与ETSI频谱遮罩的关系。RFID的遮罩发射功率设为+33dBm。FIR过滤器的作用是减少频谱宽度，而保证不剧烈减缓符号的跃迁速度。关键的是，调节后的脉冲必须满足EPC国际标准6.3.1.2.5的每一节中对时域遮罩的要求。
在RFID发射机应用中，LT5568-2调制器的优越性是它具有很广的动态输出范围。它的输出端噪声等级非常低并且不会对RF输出信号造成变形。它的输出3阶截取点(OIP3)为+22.9dBm，保护了基带脉冲波型，并且减小遮罩频宽的增大。注意LT5568-2同样工作于ETSI标准865MHz到868MHz频带。从结果中我们可以看出，它的信号传输具有很高的频谱纯度。另外，它输出端噪声等级很低，仅为-159dBm/Hz，这有助于减少发射机输出到接收机输入之间的噪声损耗。在单天线系统中，由于发射机输出与接收机输入之间的环流器隔离度有限，这意味着我们可以通过减少RF噪声损耗来改善接收机灵敏度从而提高RFID阅读器的有效范围(图 3)。
LT5568-2是一款集成I/Q调制器，它可以针对Class 1 Gen 2标准的UHF RFID（超高频射频识别）阅读器产生900MHz的传输信号。虽然目前存在一些价格低廉的替代品，但I/Q调制器的优势是能为不同协议下产生的信号满足RFID标准提供更多的灵活性。例如，一个Class 1 Gen 2标准的阅读器可以通过不同的调制形式向一个或多个目标发送信息。通过脉冲间隔编码形式对RF载波进行双边带幅移键控(DB-ASK)调制、单边带幅移键控（SSB-ASK）调制、以及反向幅移键控(PR-ASK)调制。
为了实现SSB-ASK调制，对称调制器输入的I和Q通过同相正交信号驱动；其中正交信号是同相信号的希尔伯特变换。此时调制器输出的单边带RF信号具有抑制本机振荡器的性能。只需通过基频带信号驱动调制器的I(或Q)端口即可使该调制器产生双边带RFID信号，对于闲置的端口可以不用连接，也可以不进行驱动。可以使用单个数模转换器(DAC)来输出10.4 mA 的dc电流，流入到调制器内部的50欧姆输入电阻上(图 1).。
直流偏压输出电流DAC应确定为0.5 V以匹配LT5568-2引脚在基本频带上的共模电压。DAC产生的电压波形必须满足LT5568-2要求的直流偏压平均值0.52 V。
接口电路包括了一个10MHz的巴特沃恩低通滤波器对来自DAC的采样图像进行衰减。由于它是一个重现滤波器,因此它的拐点频率取决于DAC的采样频率。
除这个滤波器之外，我们还需要对脉冲进行调节，以便控制滤波器旁瓣，使信号波形满足RFID阅读设备标准的RF频谱遮罩需求。
除密集阅读器模式外，EPC全球技术规范并未提出频谱遮罩的要求。在联邦通讯委员会15.247章节(在美国使用）或ETSI EN302208的8.4.3章节(在欧洲使用）中规范了阅读器发射信号的必要条件。
在设计实例中，与FCC标准相比我们更需要ETSI遮罩标准。这个遮罩需要200kHz宽的信道。ETSI遮罩要求主载波±300kHz以内的载波功率低于- 36dBm。在Class 1 Gen 2 RFID规范中，用“0”符号的持续时间表示A型参考间隔(TARI)。此时的信号为一个简单脉冲，低电平持续时间1/2*TARI,高电平持续时间也为1/2*TARI,符号“1”的持续时间可在1.5倍与2倍TARI之间，低电平时间1/2*TARI。使用PR-ASK信号达到遮罩的要求，需要TARI等于12.5μs。符号平均持续时间为15.625μs，数据速率64kbps。信号主瓣为200 kHz，其宽度刚好在遮罩频率内。
如果要符合信道以外遮罩的条件，可通过增加FIR滤波器对符号进行数字脉冲调节，此时的电路参数为118 kHz上升余弦滤波器，α值为0.8，通过基本频带DSP驱动DAC可实现。
调节后的脉冲可有效减小反向幅移键控信号的旁瓣。图2所示为脉冲调节前后的频谱对比，以及他们与ETSI频谱遮罩的关系。RFID的遮罩发射功率设为+33dBm。FIR过滤器的作用是减少频谱宽度，而保证不剧烈减缓符号的跃迁速度。关键的是，调节后的脉冲必须满足EPC国际标准6.3.1.2.5的每一节中对时域遮罩的要求。
在RFID发射机应用中，LT5568-2调制器的优越性是它具有很广的动态输出范围。它的输出端噪声等级非常低并且不会对RF输出信号造成变形。它的输出3阶截取点(OIP3)为+22.9dBm，保护了基带脉冲波型，并且减小遮罩频宽的增大。注意LT5568-2同样工作于ETSI标准865MHz到868MHz频带。从结果中我们可以看出，它的信号传输具有很高的频谱纯度。另外，它输出端噪声等级很低，仅为-159dBm/Hz，这有助于减少发射机输出到接收机输入之间的噪声损耗。在单天线系统中，由于发射机输出与接收机输入之间的环流器隔离度有限，这意味着我们可以通过减少RF噪声损耗来改善接收机灵敏度从而提高RFID阅读器的有效范围(图 3)。
