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1、(10)申请公布号 CN 103500318 A (43)申请公布日 2014.01.08 CN 103500318 A (21)申请号 201310462697.X (22)申请日 2013.10.08 G06K 7/00(2006.01) (71)申请人 南京航空航天大学 地址 210016 江苏省南京市白下区御道街 29 号 (72)发明人 黄鑫 陈智军 李庆亮 王昕辰 童锐 (74)专利代理机构 江苏圣典律师事务所 32237 代理人 贺翔 (54) 发明名称 一种采用零中频 IQ 解调技术的声表面波阅 读器接收链路结构及其工作方法 (57) 摘要 本发明公开了一种采用零中频 IQ 解。
2、调技术 的声表面波阅读器接收链路结构及其工作方法， 属于射频识别领域。与传统的超外差和外差技 术相比， 零中频技术有着结构简单、 成本低廉等优 点， 并能更好的与声表面波标签配套使用。 与功率 检波技术相比， IQ 解调技术有着更高的灵敏度， 在低信噪比以及远距离场合更有优势。本发明的 声表面波阅读器接收链路结构不仅适用于脉冲幅 度编码的声表面波标签， 也适用于脉冲位置编码 等复杂编码的声表面波标签。本发明的结构包括 收发隔离模块、 低噪声射频放大器模块、 带通滤波 器模块、 巴伦、 IQ 解调模块、 本振模块、 低噪声基 带放大器模块。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3。
3、 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 附图1页 (10)申请公布号 CN 103500318 A CN 103500318 A 1/1 页 2 1. 一种采用零中频 IQ 解调技术的声表面波阅读器接收链路结构， 其包括收发隔离模 块、 低噪声射频放大器模块、 带通滤波器模块、 巴伦、 IQ 解调模块、 本振模块、 低噪声基带放 大器模块， 其特征在于 ： 所述收发隔离模块将发射信号与标签回波信号隔离开， 并在接收链 路工作时， 将回波信号接入接收链路的低噪声射频放大器模块的输入端， 低噪声射频放大 器模块的输出端连接带通滤波。
4、器模块的输入端， 带通滤波器模块的输出端连接巴伦的单端 输入端， 巴伦的双端差分输出端连接 IQ 解调模块的射频信号输入端， 本振模块的输出端连 接 IQ 解调模块的本振信号输入端， IQ 解调模块的输出端连接低噪声基带放大器模块的输 入端， 低噪声基带放大器模块的输出端连接后级信号处理电路。 2.如权利要求1所述的一种采用零中频IQ解调技术的声表面波阅读器接收链路结构， 其特征在于 ： 所述收发隔离模块采用美国 Hittite Microwave 公司的 HMC194 芯片， 为单刀 双掷开关。 3.如权利要求1所述的一种采用零中频IQ解调技术的声表面波阅读器接收链路结构， 其特征在于 ： 。
5、所述低噪声射频放大器模块采用美国 RFMD 公司的 RF2361 芯片。 4.如权利要求1所述的一种采用零中频IQ解调技术的声表面波阅读器接收链路结构， 其特征在于 ： 所述带通滤波器模块采用德国 EPCOS 公司的声表面波滤波器。 5.如权利要求1所述的一种采用零中频IQ解调技术的声表面波阅读器接收链路结构， 其特征在于 ： 所述 IQ 解调模块采用美国 Linear Technology 公司的 LT5516 芯片。 6.如权利要求1所述的一种采用零中频IQ解调技术的声表面波阅读器接收链路结构， 其特征在于 ： 所述本振模块采用美国 ADI 公司的 ADF4350 芯片。 7.如权利要求1。
6、所述的一种采用零中频IQ解调技术的声表面波阅读器接收链路结构， 其特征在于 ： 所述低噪声基带放大器模块采用美国 Linear Technology 公司的 LT6231 芯 片。 8. 一种如权利要求 1 所述的采用零中频 IQ 解调技术的声表面波阅读器接收链路结构 的工作方法， 其包括如下步骤 ： 步骤 A， 当接收链路上电后， 收发隔离开关置于接收回路时， 低噪声射频放大器模块将 接收到的声表面波标签反射回波信号进行放大， 同时本身的低噪声系数不会给后级电路引 入过多噪声 ； 步骤 B， 标签回波信号经过低噪声放大后进入带通滤波器模块以滤除干扰杂波， 再通过 巴伦将单端信号转换为差分信号。
7、， 之后进入 IQ 解调模块 ； 步骤C， IQ解调芯片将本振信号进行0/90移相后分别与差分回波信号的每一路进 行混频， 然后差分输出 IQ 解调信号 ； 步骤 D， IQ 解调芯片输出的差分信号经过低噪声基带放大器放大， 进入后级的信号处 理电路。 权 利 要 求 书 CN 103500318 A 2 1/3 页 3 一种采用零中频 IQ 解调技术的声表面波阅读器接收链路 结构及其工作方法 技术领域 0001 本发明涉及一种采用零中频 IQ 解调技术的声表面波阅读器接收链路结构及其工 作方法， 属于射频识别领域。 背景技术 0002 声表面波射频识别系统主要包括声表面波标签和阅读器两部分。。
8、 声表面波射频识 别系统的工作原理如图 1 所示。图 1 所示声表面波射频识别系统的工作原理如下 ： 阅读器 1 发射的射频查询脉冲 2 经标签天线 3 接收进入叉指换能器 4， 通过逆压电效应将电信号转 换为声表面波信号， 声表面波在沿基片 5 传播的过程中遇到反射栅 6 产生反射， 反射信号 由叉指换能器 4 经正压电效应转换为脉冲回波信号经天线 3 发射回阅读器 1。由于反射栅 6 排列的不同， 阅读器 1 得到的回波脉冲串也各不相同， 由此可以通过反射栅编码来阅读标 签信息。 0003 声表面波标签最常见的反射栅编码方式为脉冲幅度编码和脉冲位置编码两种。 与 脉冲幅度编码方式相比， 脉。
9、冲位置编码的数据容量要大得多， 应用前景也更为广泛。 对于简 单的脉冲幅度编码方式， 当处理器的引脚速率和处理速度足够快时， 声表面波阅读器的接 收链路可采用功率检波技术， 从而在后级的信号处理电路中可省去高速 ADC 电路以降低成 本。 但是， 当声表面波标签为脉冲位置编码方式以及其它更为复杂的形式时， 功率检波技术 则有些无能为力， 对信噪比和测量距离也有很大影响。 0004 传统的声表面波阅读器接收链路采用超外差或外差结构， 标签的反射回波信号需 要通过多级的混频电路来完成解调， 结构较复杂， 给整个声表面波阅读器电路的设计带来 了难度。因此， 需要结合声表面波标签的特点来设计声表面波阅。
10、读器的接收链路。 发明内容 0005 本发明提供一种采用零中频 IQ 解调技术的声表面波阅读器接收链路结构及其工 作方法。与传统的接收链路的超外差、 外差结构相比， 该结构有着简单方便、 成本低廉等优 点， 并能更好的与声表面波标签配套使用。 与采用功率检波技术的接收链路结构相比， 该结 构有着更高的灵敏度， 在低信噪比以及远距离场合更有优势。本发明提供的阅读器接收链 路结构不仅适用于脉冲幅度编码的声表面波标签， 也适用于脉冲位置编码等复杂编码的声 表面波标签。 0006 本发明采用如下技术方案 ： 一种采用零中频 IQ 解调技术的声表面波阅读器接收 链路结构， 其包括收发隔离模块、 低噪声射。
11、频放大器模块、 带通滤波器模块、 巴伦、 IQ 解调模 块、 本振模块、 低噪声基带放大器模块， 所述收发隔离模块将发射信号与标签回波信号隔离 开， 并在接收链路工作时， 将回波信号接入接收链路的低噪声射频放大器模块的输入端， 低 噪声射频放大器模块的输出端连接带通滤波器模块的输入端， 带通滤波器模块的输出端连 接巴伦的单端输入端， 巴伦的双端差分输出端连接 IQ 解调模块的射频信号输入端， 本振模 说 明 书 CN 103500318 A 3 2/3 页 4 块的输出端连接 IQ 解调模块的本振信号输入端， IQ 解调模块的输出端连接低噪声基带放 大器模块的输入端， 低噪声基带放大器模块的输。
12、出端连接后级信号处理电路。 0007 所述收发隔离模块采用美国Hittite Microwave公司的HMC194芯片， 为单刀双掷 开关。 0008 所述低噪声射频放大器模块采用美国 RFMD 公司的 RF2361 芯片。 0009 所述带通滤波器模块采用德国 EPCOS 公司的声表面波滤波器。 0010 所述 IQ 解调模块采用美国 Linear Technology 公司的 LT5516 芯片。 0011 所述本振模块采用美国 ADI 公司的 ADF4350 芯片。 0012 所述低噪声基带放大器模块采用美国 Linear Technology 公司的 LT6231 芯片。 0013 本。
13、发明还采用如下技术方案 ： 一种采用零中频 IQ 解调技术的声表面波阅读器接 收链路结构的工作方法， 其包括如下步骤 ： 步骤 A， 当接收链路上电后， 收发隔离开关置于接收回路时， 低噪声射频放大器模块将 接收到的声表面波标签反射回波信号进行放大， 同时本身的低噪声系数不会给后级电路引 入过多噪声 ； 步骤 B， 标签回波信号经过低噪声放大后进入带通滤波器模块以滤除干扰杂波， 再通过 巴伦将单端信号转换为差分信号， 之后进入 IQ 解调模块 ； 步骤C， IQ解调芯片将本振信号进行0/90移相后分别与差分回波信号的每一路进 行混频， 然后差分输出 IQ 解调信号 ； 步骤 D， IQ 解调芯。
14、片输出的差分信号经过低噪声基带放大器放大， 进入后级的信号处 理电路。 0014 本发明具有如下有益效果 ： （1） 与传统的声表面波阅读器接收链路的超外差、 外差结构相比， 有着简单方便、 成本 低廉等优点， 并能更好的与声表面波标签配套使用 ； （2） 与采用功率检波技术的声表面波阅读器接收链路结构相比， 有着更高的灵敏度， 在 低信噪比以及远距离场合更有优势 ； （3） 不仅适用于脉冲幅度编码的声表面波标签， 也适用于脉冲位置编码等复杂编码的 声表面波标签。 附图说明 0015 图 1 为声表面波射频识别系统的工作原理。 0016 图 2 为本发明采用零中频 IQ 解调技术的声表面波阅读。
15、器接收链路结构的模块框 图。 0017 图 3 为本发明采用零中频 IQ 解调技术的声表面波阅读器接收链路结构的电路模 块框图。 具体实施方式 0018 下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明 ： 请参照图2所示， 本发明采用零中频IQ解调技术的声表面波阅读器接收链路结构包括 收发隔离模块、 低噪声射频放大器模块、 带通滤波器模块、 巴伦、 IQ 解调模块、 本振模块、 低 说 明 书 CN 103500318 A 4 3/3 页 5 噪声基带放大器模块 ； 其中 ： 收发隔离模块将发射信号与标签回波信号隔离开， 并在接收 链路工作时， 将回波信号接入接收链路的低噪声射频放大器模块的。
16、输入端， 低噪声射频放 大器模块的输出端连接带通滤波器模块的输入端， 带通滤波器模块的输出端连接巴伦的单 端输入端， 巴伦的双端差分输出端连接 IQ 解调模块的射频信号输入端， 本振模块的输出端 连接 IQ 解调模块的本振信号输入端， IQ 解调模块的输出端连接低噪声基带放大器模块的 输入端， 低噪声基带放大器模块的输出端连接后级信号处理电路。 0019 请参照图 2 并结合图 3 所示， 本发明采用零中频 IQ 解调技术的声表面波阅读器 接收链路结构中的收发隔离模块采用美国 Hittite Microwave 公司的 HMC194 单刀双掷 射频开关芯片， 其最大输入功率为 27dBm， 通。
17、道间隔离度达到 50dB ； 低噪声射频放大器模 块采用美国 RFMD 公司的 RF2361 芯片， 其噪声系数只有 1.4dB， 增益可达 20dB， 适合用作 小信号放大 ； 带通滤波器模块采用德国 EPCOS 的带通声表面滤波器， 其优点在于仅 -1dB 的低插入损耗， 同时也具有体积小的优势 ； IQ 解调模块采用美国 Linear Technology 公 司的 LT5516 芯片， 其 IQ 失配非常低， 只有 0.2dB ； 本振模块采用美国 ADI 公司的集成 VCO(Voltage Control Oscillator， 压控振荡器 ) 的 PLL(Phase Lock Lo。
18、op， 锁相环 ) 芯 片 ADF4350 实现， 其输出频率从 137.5MHz 到 4400MHz， 该芯片有小数分频功能， 能覆盖 该频段任意频点， 输出频率稳定、 杂散小， 并且输出功率可调 ； 低噪声基带放大器模块采 用美国 Linear Technology 的 LT6231 芯片， 具有较宽的放大带宽， 非常低的噪声电压， 适合用作基带信号放大。该接收链路若采用多级低噪声放大器模块， 其灵敏度可以达到 ， 将显著增大声表面波标签的读取距离。 0020 请参照图 2 并结合图 3 所示， 本发明采用零中频 IQ 解调技术的声表面波阅读器接 收链路结构的工作方法包括如下步骤 ： 步骤。
19、 A， 当接收链路上电后， 收发隔离开关置于接收回路时， 低噪声射频放大器模块将 接收到的声表面波标签反射回波信号进行放大， 同时本身的低噪声系数不会给后级电路引 入过多噪声 ； 步骤 B， 标签回波信号经过低噪声放大后进入带通滤波器模块以滤除干扰杂波， 再通过 巴伦将单端信号转换为差分信号， 之后进入 IQ 解调模块 ； 步骤C， IQ解调芯片将本振信号进行0/90移相后分别与差分回波信号的每一路进 行混频， 然后差分输出 IQ 解调信号 ； 步骤 D， IQ 解调芯片输出的差分信号经过低噪声基带放大器放大， 进入后级的信号处 理电路。 0021 本发明采用零中频 IQ 解调技术的声表面波阅。
20、读器接收链路结构， 与传统的声表 面波阅读器接收链路的超外差、 外差结构相比， 有着简单方便、 成本低廉等优点， 并能更好 的与声表面波标签配套使用。与采用功率检波技术的声表面波阅读器接收链路结构相比， 有着更高的灵敏度， 在低信噪比以及远距离场合更有优势。该结构不仅适用于脉冲幅度编 码的声表面波标签， 也适用于脉冲位置编码等复杂编码的声表面波标签。 0022 以上所述仅是本发明的优选实施方式， 应当指出， 对于本技术领域的普通技术人 员来说， 在不脱离本发明原理的前提下还可以作出若干改进， 这些改进也应视为本发明的 保护范围。 说 明 书 CN 103500318 A 5 1/1 页 6 图 1 图 2 图 3 说 明 书 附 图 CN 103500318 A 6 。