2硬件電路設(shè)計(jì)
　　2.1 AS3992及其外圍電路
　　AS3992是奧地利微電子推出的一款高性能UHF頻段的讀寫(xiě)器芯片，它集成了混頻器、增益濾波器、壓控振蕩器、鎖相環(huán)、模數(shù)/數(shù)模轉(zhuǎn)換器等模擬前端，并且內(nèi)置了ISO18000-6C的完整協(xié)議處理系統(tǒng)。外部控制器僅需通過(guò)8位并口或者SPI口即可實(shí)現(xiàn)對(duì)AS3992的所有通信和控制。
　　UHF載波信號(hào)的通信頻率為840 MHz~960 MHz，AS3992集成了VCO、預(yù)分頻器、主除法器、參考除法器、鑒相器和電荷泵，外圍電路只要提供一個(gè)環(huán)路濾波器即可組成一個(gè)完整的鎖相環(huán)（PLL）電路，如圖2所示。PLL的輸出頻率由參考除法器的設(shè)定值和主除法器的乘積決定。電荷泵（CP）的主要作用是將數(shù)字邏輯脈沖轉(zhuǎn)換為模擬電流。CP信號(hào)經(jīng)過(guò)低通濾波器反饋到VCO引腳用來(lái)調(diào)整振蕩器頻率。為了獲得穩(wěn)定的VCO調(diào)諧電壓，外部的環(huán)路濾波電路特別重要，它起到了維持環(huán)路穩(wěn)定性、控制環(huán)路帶內(nèi)外噪聲、防止VCO調(diào)諧電壓控制線上電壓突變、抑制參考邊帶雜散干擾等重要作用。
　　2.2射頻發(fā)射電路
　　AS3992芯片射頻信號(hào)以差分對(duì)的形式輸出，使用LC阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)可以將巴倫的輸入端阻抗匹配到100Ω，通過(guò)2：1的巴倫即可輸出單端UHF信號(hào)。若僅使用AS3992內(nèi)部功放，則其輸出功率僅為20 dBm，只能滿足近距離讀寫(xiě)。若要達(dá)到更遠(yuǎn)的讀寫(xiě)距離，必須通過(guò)外部功率放大器進(jìn)行無(wú)失真放大；同樣為了整條射頻線路的阻抗匹配，在巴倫和功放間放置π型濾波網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行阻抗微調(diào)。

　　功率放大器可以將已經(jīng)被調(diào)制過(guò)的高頻載波信號(hào)進(jìn)行功率放大，經(jīng)過(guò)天線輻射到周?chē)詽M足接收機(jī)需要的激勵(lì)電磁場(chǎng)強(qiáng)度，并且對(duì)相鄰信道不產(chǎn)生影響。功率芯片SKY65111采用三級(jí)電壓控制，1 dB壓縮點(diǎn)增益在29.5 dBm.使用AS3992自帶的DAC，結(jié)合電壓跟隨器可以方便地調(diào)節(jié)功放的輸出功率；此外當(dāng)外部功放固定時(shí)，通過(guò)AS3992自身發(fā)射功率的調(diào)節(jié)亦可適應(yīng)不同距離的應(yīng)用。
　　微波信號(hào)輸入/輸出的隔離需要通過(guò)耦合器，經(jīng)過(guò)耦合器出來(lái)的信號(hào)進(jìn)入一分四高頻切換開(kāi)關(guān)SKY14151，把一路信號(hào)根據(jù)應(yīng)用需要可以切換到任一選中的天線接口。讀寫(xiě)器設(shè)計(jì)的4個(gè)天線接口，不僅擴(kuò)展了其應(yīng)用距離，而且由于一個(gè)讀寫(xiě)器可以有多個(gè)分節(jié)點(diǎn)發(fā)送和接收信息，當(dāng)4個(gè)天線都對(duì)準(zhǔn)同一個(gè)方向時(shí)，還能夠減少單天線的盲區(qū)降低誤碼率。
　　為了增加RFID讀寫(xiě)器的遠(yuǎn)距離，還需要對(duì)其發(fā)射功率進(jìn)行檢測(cè)。發(fā)射功率太大不僅會(huì)引起失真，還容易泄露到接收端形成干擾，所以一旦功率檢測(cè)器件監(jiān)控到大于設(shè)定功率時(shí)，通過(guò)主控制器數(shù)字PID和DAC把微調(diào)量加載到功率芯片SKY65111的二三級(jí)電壓控制端，使得發(fā)射功率可控。
　　2.3射頻接收電路
　　基于AS3992芯片的射頻接收電路相對(duì)簡(jiǎn)單，因?yàn)樗鸦祛l器和濾波器集成在了AS3992芯片內(nèi)部，外圍電路只需要增加一片1：2的巴倫，就可以把單端信號(hào)轉(zhuǎn)換成差分對(duì)信號(hào)，送入AS3992芯片的射頻接收管腳。為了減少雜波干擾提高射頻接收信號(hào)的純度，在耦合器和巴倫之間加上一片低噪放，使得巴倫的輸入信號(hào)被限制在840 MHz~960 MHz之間。
　　3軟件程序設(shè)計(jì)
　　AS3992的固件程序?qū)懺贛CU主控制器中。把RFID系統(tǒng)通過(guò)外圍接口與計(jì)算機(jī)連接起來(lái)，上電后首先對(duì)AS3992芯片初始化；成功之后可以進(jìn)行頻段、天線接口和輸出功率的設(shè)定（頻段選擇取決于各國(guó)標(biāo)準(zhǔn)，天線接口可以根據(jù)需要切換，輸出功率的大小通常決定了讀寫(xiě)距離的遠(yuǎn)近）；主控制觸發(fā)查詢標(biāo)簽動(dòng)作，若發(fā)現(xiàn)天線輻射有效范圍內(nèi)有標(biāo)簽存在，則選中標(biāo)簽準(zhǔn)備通信，否則反復(fù)查詢；主控制器和標(biāo)簽通信握手成功后，把標(biāo)簽信息送回上位機(jī)，完成讀卡操作。系統(tǒng)程序流程圖如圖3所示。