一种宽带宽声表面波阅读器发射装置及其方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种宽带宽声表面波阅读器发射装置及其方法，能够与ISM 2.4GHz的大编码容量小尺寸的声表面波标签配套使用。本发明专利技术的宽带宽声表面波阅读器发射装置通过数模转换器(DAC)以及重构滤波器实现对位流信号的直接处理，通过宽带调制模块以及FBAR滤波器将设定带宽范围内的信号有效调制到RF载波信号中，能与ISM 2.4GHz的大编码容量小尺寸的声表面波标签配套使用。本发明专利技术的宽带宽声表面波阅读器发射装置通过宽带调制模块将IQ位流基带信号调制到查询信号中，通过天线发出查询信号，从而摆脱中间IF级和相关滤波器，元件数更少、混频杂散更少、功耗更低。本发明专利技术的宽带宽声表面波阅读器发射装置也适用于传统的ISM 433MHz和ISM 920MHz频段的声表面波射频识别系统。

【技术实现步骤摘要】
一种宽带宽声表面波阅读器发射装置及其方法
本专利技术涉及射频识别
，具体涉及一种宽带宽(大于80MHz)声表面波阅读器发射装置及其方法。
技术介绍
声表面波射频识别系统主要由声表面波标签和声表面波阅读器两部分组成，声表面波射频识别系统的工作原理示意图如图1所示，声表面波射频识别系统的工作原理如下：声表面波阅读器发射查询信号，声表面波标签接收到查询信号后在其内部首先发生逆压电效应将电信号转换为声表面波信号，声表面波信号在标签内传播的过程中遇到经过编码的反射栅后产生反射，由于编码方案的差异，声表面波阅读器接收到的响应信号也有差异，声表面波阅读器解调响应信号后实现对声表面波标签编码信息的识别。传统的声表面波射频识别系统中的声表面波阅读器发射装置采用ISM433MHz，ISM920MHz频段的，声表面波射频识别系统工作带宽窄，带来识别距离短、标签尺寸过大和标签的编码容量低的问题。ISM2.4GHz的大编码容量小尺寸的声表面波射频识别系统国内尚属空白，主要原因是2.4GHz的大编码容量小尺寸的声表面波标签需要高达83MHz的高带宽，这就要求声表面波阅读器发射装置能产生足够带宽的查询信号，声表面波标签的响应信号的时域宽度才足够窄，进而实现识别距离远、小尺寸和大编码容量。传统的宽带宽发射装置的发射带宽要么是过宽要么过窄，要么就是工作频段与声表面波射频识别系统不相符，难以与2.4GHz的大编码容量小尺寸的声表面波标签配套使用。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种宽带宽声表面波阅读器发射装置及其方法，能够与ISM2.4GHz的大编码容量小尺寸的声表面波标签配套使用。本专利技术是通过以下技术方案来实现的：本专利技术提供了一种宽带宽声表面波阅读器发射装置，包括FPGA模块以及依次串联的数模转换器、重构滤波器、宽带调制模块、射频开关以及天线；还包括同步时钟电路以及本振；其中，所述FPGA模块采用SPI接口与所述同步时钟电路、所述本振以及所述数模转换器端相连，采用JESD204B高速接口与所述数模转换器相连，采用GPIO接口与所述射频开关相连；另外还采用差分方式与所述同步时钟电路相连；所述数模转换器采用差分方式与所述同步时钟电路相连；所述宽带调制模块采用差分方式与所述本振相连；所述同步时钟电路为FPGA模块与数模转换器之间通信提供抖动时钟；所述本振用于为宽带调制提供本振信号；所述FPGA模块用于产生一路设定带宽的声表面波标签查询信号的位流信号，并以原始数据速率一半的速率将单个位流信号分离成两个正交的并行位流I和Q基带信号；所述数模转换器用于将数字位流I和Q基带信号转换成模拟基带信号；所述重构滤波器用于平滑数模转换器阶梯状输出，减少高频奈奎斯特镜像；所述宽带调制模块通过本振信号将模拟基带信号调制为RF载波信号；所述射频开关用于实现RF载波信号的发射控制；所述天线用于发射RF载波信号。其中，所述重构滤波器的响应为LC无源线性相位的贝塞尔低通滤波响应。进一步地，还包括功率放大器、FBAR滤波器a以及FBAR滤波器b；所述宽带调制模块与所述FBAR滤波器a的输入端相连；所述FBAR滤波器a的输出端与所述功率放大器输入端相连；所述功率放大器输出端口与所述FBAR滤波器b的输入端相连；所述FBAR滤波器b的输出端与所述射频开关相连；所述FBAR滤波器a和FBAR滤波器b与所述功率放大器联合完成调制后信号的滤波和放大。其中，所述FBAR滤波器a以及FBAR滤波器b均为薄膜体声波谐振器型带通滤波器。其中，其特征在于，所述FPGA模块的主控芯片采用XC7Z045；同步时钟电路采用AD9523芯片，同步时钟输出为8路；本振采用ADRF4351芯片，内部集成锁相环和压控振荡器；数模转换器采用AD9144芯片；射频开关采用SKY13286，隔离度为60dB。进一步地，还包括FBAR滤波器、宽带解调模块、基带信号调理模块以及模数转换器；其中，所述FPGA模块通过JESD204B高速接口与所述模数转换器相连，通过SPI接口与所述模数转换器和所述基带信号调理模块相连，通过GPIO接口与所述射频开关相连；所述天线还用于接收声表面波标签响应信号；所述射频开关用于实现声表面波标签响应信号的接收控制；所述FBAR滤波器用于对声表面波标签响应信号进行滤波处理，实现损耗和干扰抑制；所述宽带解调模块用于将声表面波标签响应信号解调为IQ基带信号；所述基带信号调理模块用于对IQ基带信号进行信号调理；所述模数转换器用于对调理后的IQ基带信号进行模拟到数字信号的转换；所述FPGA模块用于对模数转换后的IQ基带信号进行处理，完成声表面波标签响应信号的解码与校验；所述同步时钟电路为FPGA模块与模数转换器以及数模转换器之间通信提供抖动时钟；所述本振用于为宽带调制模块以及宽带解调模块提供本振信号。本专利技术还一种宽带宽声表面波阅读器信号发射方法，采用上述发射装置，包括如下步骤：步骤1，发射装置在上电工作后，FPGA模块通过SPI接口对发射装置进行初始化配置，设置本振参数，配置模数转换器采样时钟以及同步时钟电路的同步时钟，FPGA模块通过GPIO接口将射频开关连通；步骤2，FPGA模块产生一路设定带宽的位流信号，以原始数据速率一半的速率将单个位流分离成两个正交的并行位流I和Q基带信号，对这两个位流I和Q基带信号做数字域过采样低通滤波之后，传输到数模转换器；步骤3，数模转换器将输入信号转换成声表面波标签查询信号的模拟基带信号，并将信号输出到重构滤波器；步骤4，在经过重构滤波器处理后，宽带调制模块直接将声表面波标签查询信号的模拟基带信号直接变换到RF载波上，由射频开关输出给天线，进而完成一个周期的声表面波标签查询操作，重复步骤2-4，直至所有信号被发射。进一步地，一种宽带宽声表面波阅读器信号发射方法，采用一种宽带宽声表面波阅读器发射装置进行信号发射与接收，信号发射包括如下步骤：步骤11，发射装置在上电工作后，FPGA模块通过SPI接口对收发装置进行初始化配置，设置本振参数，配置模数转换器和数模转换器的采样时钟以及同步时钟电路的同步时钟，FPGA模块通过GPIO接口将射频开关连通；步骤12，FPGA模块产生一路设定带宽的位流信号，以原始数据速率一半的速率将单个位流分离成两个正交的并行位流I和Q基带信号，对这两个位流I和Q基带信号做数字域过采样低通滤波之后，传输到数模转换器；步骤13，数模转换器将输入信号转换成声表面波标签查询信号的模拟基带信号，并将信号输出到重构滤波器；步骤14，在经过重构滤波器处理后，宽带调制模块直接将声表面波标签查询信号的模拟基带信号直接变换到RF载波上，由射频开关输出给天线，进而完成一个周期的声表面波标签查询操作，重复步骤12-14，直至所有信号被发射；信号接收包括如下步骤：步骤21，声表面波标签响应信号由天线接收，经过收发隔离模块输出给宽带解调模块；步骤22，宽带解调模块对输入信号进行直接解调产生两路正交的I和Q基带信号，经过基带信号调理模块生成IQ基带信号；步骤23，高速模数转换器采样基带信号调理模块处理后的信号，通过JESD204B高速接口传输给FPGA模块；步骤24，FPGA模块对IQ基带信号进行解码与校验，完成一个周期的声表面波标签解码操作，重复步骤21本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种宽带宽声表面波阅读器发射装置，其特征在于，包括FPGA模块以及依次串联的数模转换器、重构滤波器、宽带调制模块、射频开关以及天线；还包括同步时钟电路以及本振；其中，所述FPGA模块采用SPI接口与所述同步时钟电路、所述本振以及所述数模转换器端相连，采用JESD204B高速接口与所述数模转换器相连，采用GPIO接口与所述射频开关相连；另外还采用差分方式与所述同步时钟电路相连；所述数模转换器采用差分方式与所述同步时钟电路相连；所述宽带调制模块采用差分方式与所述本振相连；所述同步时钟电路为FPGA模块与数模转换器之间通信提供抖动时钟；所述本振用于为宽带调制提供本振信号；所述FPGA模块用于产生一路设定带宽的声表面波标签查询信号的位流信号，并以原始数据速率一半的速率将单个位流信号分离成两个正交的并行位流I和Q基带信号；所述数模转换器用于将数字位流I和Q基带信号转换成模拟基带信号；所述重构滤波器用于平滑数模转换器阶梯状输出，减少高频奈奎斯特镜像；所述宽带调制模块通过本振信号将模拟基带信号调制为RF载波信号；所述射频开关用于实现RF载波信号的发射控制；所述天线用于发射RF载波信号。

【技术特征摘要】
1.一种宽带宽声表面波阅读器发射装置，其特征在于，包括FPGA模块以及依次串联的数模转换器、重构滤波器、宽带调制模块、射频开关以及天线；还包括同步时钟电路以及本振；其中，所述FPGA模块采用SPI接口与所述同步时钟电路、所述本振以及所述数模转换器端相连，采用JESD204B高速接口与所述数模转换器相连，采用GPIO接口与所述射频开关相连；另外还采用差分方式与所述同步时钟电路相连；所述数模转换器采用差分方式与所述同步时钟电路相连；所述宽带调制模块采用差分方式与所述本振相连；所述同步时钟电路为FPGA模块与数模转换器之间通信提供抖动时钟；所述本振用于为宽带调制提供本振信号；所述FPGA模块用于产生一路设定带宽的声表面波标签查询信号的位流信号，并以原始数据速率一半的速率将单个位流信号分离成两个正交的并行位流I和Q基带信号；所述数模转换器用于将数字位流I和Q基带信号转换成模拟基带信号；所述重构滤波器用于平滑数模转换器阶梯状输出，减少高频奈奎斯特镜像；所述宽带调制模块通过本振信号将模拟基带信号调制为RF载波信号；所述射频开关用于实现RF载波信号的发射控制；所述天线用于发射RF载波信号。2.如权利要求1所述的一种宽带宽声表面波阅读器发射装置，其特征在于，所述重构滤波器的响应为LC无源线性相位的贝塞尔低通滤波响应。3.如权利要求1所述的一种宽带宽声表面波阅读器发射装置，其特征在于，还包括功率放大器、FBAR滤波器a以及FBAR滤波器b；所述宽带调制模块与所述FBAR滤波器a的输入端相连；所述FBAR滤波器a的输出端与所述功率放大器输入端相连；所述功率放大器输出端口与所述FBAR滤波器b的输入端相连；所述FBAR滤波器b的输出端与所述射频开关相连；所述FBAR滤波器a和FBAR滤波器b与所述功率放大器联合完成调制后信号的滤波和放大。4.如权利要求3所述的一种宽带宽声表面波阅读器发射装置，其特征在于，所述FBAR滤波器a以及FBAR滤波器b均为薄膜体声波谐振器型带通滤波器。5.如权利要求1所述的一种宽带宽声表面波阅读器发射装置，其特征在于，所述FPGA模块的主控芯片采用XC7Z045；同步时钟电路采用AD9523芯片，同步时钟输出为8路；本振采用ADRF4351芯片，内部集成锁相环和压控振荡器；数模转换器采用AD9144芯片；射频开关采用SKY13286，隔离度为60dB。6.如权利要求1-5所述的一种宽带宽声表面波阅读器发射装置，其特征在于，还包括FBAR滤波器、宽带解调模块、基带信号调理模块以及模数转换器；其中，所述FPGA模块通过JESD204B高速接口与所述模数转换器相连，通过SPI接口与所述模数转换器和所述基带信号调理模块相连，通过GPIO接口与所述射频开关相连；所述天线还用于接收声表面波标签响应信号；所述射频开关用于实现声表面波标签响应信号的接收控制；所述FBAR滤波器用于对声表面波标签响应信号进行滤波处理，实现损耗和干扰抑制；所述宽带解调模块用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨云涛，张锦岚，阎毓杰，王楠，张华，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七一九研究所，
类型：发明
国别省市：湖北,42