無線射頻硬件電路的設計資料下載

??當今各種智能化控制系統(tǒng)離不開數(shù)據(jù)信息的傳輸。其中，無線數(shù)據(jù)傳輸是區(qū)別于傳統(tǒng)有線傳輸?shù)男滦蛡鬏敺绞?，系統(tǒng)不需要傳輸線纜且成本低廉。為單片機匹配相應的無線通信接口電路，即可實現(xiàn)單片機之間或單片機與微機之間的無線數(shù)據(jù)傳輸。目前常用的無線通信接口電路，是以無線收發(fā)芯片為核心的電路。當數(shù)據(jù)傳輸時，在軟件設計中采取必要的抗干擾措施和識別措施，可以有效地避免干擾，達到滿意的通信效果。文中以89c2051單片機為基礎，進行無線通信以識別非接觸式無線識別裝置，其應用可以嵌入到電業(yè)管理或燃氣收費等系統(tǒng)中，也可作為一個獨立讀卡器對IC卡進行操作，配合不同軟件可以應用于不同行業(yè)。 ? ??1?系統(tǒng)的工作原理 ? ??本設計以單片機作為閱讀器和應答器的核心、這兩部分主要使用LM567。本系統(tǒng)是一個小型的無線識別器件最大操作距離達70mm。系統(tǒng)內(nèi)部結構分為射頻區(qū)和接口區(qū)：射頻區(qū)內(nèi)含調制解調器和電源供電電路，直接與天線連接；接口區(qū)有與單片機相連的端口，還具有與射頻區(qū)相連的收/發(fā)器、可以用單片機程序存放3套寄存器初始化文件的E2PROM以及進行3次數(shù)據(jù)證實防錯誤機制、防碰撞處理的防碰撞模塊和控制單元。這是閱讀器跟應答器實現(xiàn)無線通信的核心模塊，也是設計的關鍵。 ? ??2?硬件電路的設計 ? ??無線識別系統(tǒng)裝置由閱讀器、應答器與耦合線圈（即天線）3部分組成。 ??2.1?閱讀器的設計 ??閱讀器基本電路，如圖1所示。當有應答器靠近閱讀器時，閱讀器內(nèi)的天線組成了一個LC并聯(lián)諧振電路，其頻率與應答器的發(fā)射頻率相同，這樣在電磁波的激勵下，LC諧振電路產(chǎn)生共振，從而使高頻信號流入閱讀器中用于解調的LM567的輸入端。輸出的解調信號與上述單片機編碼信號反向，最后經(jīng)過單片機譯碼輸出顯示。 ??LM567具有調制和解調雙重功能。其調解出來的信號可直接被單片機識別，并由單片機發(fā)送給數(shù)碼管并顯示。 ? ?? ??圖1?閱讀器 ? ??2.2?應答器的設計 ??應答器工作時，通過89c2051單片機進行數(shù)據(jù)編碼，然后送往LM567被調制到高頻載波上，與其輸出端相連的天線線圈不斷地向外發(fā)出一組固定頻率的電磁波（145kHz），當有應答器靠近閱讀器時，閱讀器識別并顯示。應答器硬件電路如圖2所示。 ? ?? ??圖2?應答器 ? ??2.3?耦合線圈（即天線）的設計 ??天線是一種轉能器。發(fā)射時，把發(fā)射機的高頻電流轉化為空間電磁波；接收時，把從空間截獲的電磁波轉換為高頻電流送入接收機。對于設計一個應用于射頻識別系統(tǒng)的小功率、短距離無線收發(fā)設備，天線設計是其中的重要部分。良好的天線系統(tǒng)可以使通信距離達到最佳狀態(tài)。天線的種類很多，不同的應用需要不同的天線。在小功率、短距離的RFID系統(tǒng)中，需要一個通信可靠、價格低廉的天線系統(tǒng)，耦合線圈環(huán)型天線是比較常用的一種。 ??2.3.1?分析環(huán)型天線的等效電路 ??環(huán)型天線激勵點的電壓和電流由環(huán)的輸入阻抗聯(lián)系起來，即V=ZI0。為了評估用于天線諧振的電容Z′in，環(huán)型天線的輸入阻抗必須確定；同樣，為了評估天線效率和輻射阻抗，環(huán)型導體內(nèi)的歐姆損耗和其他歐姆損耗也必須確定。 ??2.3.2?天線設計參數(shù) ??環(huán)型天線輸入阻抗Zin可由下式給出： ?? ??式中，RR為輻射電阻；RL為環(huán)型導體損耗電阻；RX為額外歐姆損耗電阻；LA為環(huán)型天線電感；L1為環(huán)型導體電感。 ??環(huán)型導體損耗電阻為： ?? ??式中，l為金屬環(huán)形導體長度，p為環(huán)形導體交叉部分的周長，RS為導體表面電阻，u0為4π×10-7H/m;σ為導體電導率；RL的單位為Ω。額外歐姆損耗電阻主要來自電容CP上的等效串聯(lián)電阻： ?? ??2.4?帶有天線的閱讀器的等效電路 ??產(chǎn)生交變磁場所需的導體回路由線圈L1表示，串聯(lián)電阻R1相當于導體回路L1中線繞電阻的歐姆損耗。為了當閱讀器的工作頻率為fTX時在導體回路L1中獲得最大電流，從而產(chǎn)生最大磁場強度H，經(jīng)電容器C1串聯(lián)形成諧振頻率fRES=fTX的串聯(lián)諧振電路。 ??圖4中，閱讀器的發(fā)送器出口產(chǎn)生高頻電壓u2，接收器直接與天線線圈L1連接。串聯(lián)諧振電路的總阻抗Z1為各項單阻抗之和，即： ?? ??2.5?天線連接的匹配研究