摘   要：本文給出用于125KHz非接觸式RFID讀寫(xiě)器的FSK解調(diào)器電路，可將FSK信號(hào)解調(diào)為NRZ碼，該電路簡(jiǎn)便實(shí)用，可用于RFID芯片中設(shè)置的各種FSK調(diào)制模式的解調(diào)。

引言

很多工作在125KHz載波頻率的RFID芯片，如Microchip公司的MCRF200、MCRF250以及Atmel公司的e5551、T5557等都可以將其調(diào)制方式設(shè)置為FSK方式。若芯片設(shè)置為FSK調(diào)制方式，那么讀寫(xiě)器(PCD)必須具有FSK解調(diào)電路。FSK解調(diào)電路將FSK調(diào)制信號(hào)解調(diào)為NRZ碼。

本文給出一種FSK解調(diào)電路，該電路的特點(diǎn)是電路簡(jiǎn)單可靠，很適宜PCD中應(yīng)用。

FSK調(diào)制

工作在125KHz的RFID的FSK調(diào)制方式都很相似，圖1給出了一種FSK調(diào)制方式的波形圖。從圖中可見(jiàn)，此時(shí)數(shù)據(jù)速率為：載波頻率fc/40=125K/40=3125bps，在進(jìn)行FSK調(diào)制后，數(shù)據(jù)0是頻率為fc/8的方波，即f0= fc/8；而數(shù)據(jù)1是頻率為fc/5的方波，即f1= fc/5。

經(jīng)FSK調(diào)制后的傳送數(shù)據(jù)，通過(guò)負(fù)載調(diào)制方式傳送到PCD，圖1中也給出了射頻波形，載波的調(diào)制是采用調(diào)幅。

FSK解調(diào)

PCD經(jīng)載波解調(diào)(通常采用包絡(luò)檢波)、放大濾波和脈沖成形電路后，得到FSK調(diào)制信號(hào)。FSK解調(diào)電路完成將FSK調(diào)制信號(hào)恢復(fù)為NRZ碼。FSK解調(diào)實(shí)現(xiàn)方法較多，本文介紹的一種FSK解調(diào)電路示于圖2，該電路簡(jiǎn)單方便，可以很好地完成FSK解調(diào)。

圖2所示電路工作原理如下：觸發(fā)器D1將輸入FSK信號(hào)變成窄脈沖，即Q為高時(shí)，FSK上跳沿將Q端置高，但由于此時(shí)Q為低，故CL端為低，又使Q端回到低電平。Q端的該脈沖使十進(jìn)計(jì)數(shù)器4017復(fù)零并重新計(jì)數(shù)。

4017計(jì)數(shù)器對(duì)125KHz時(shí)鐘計(jì)數(shù), 由于數(shù)據(jù)寬為40/fc=40Tc(Tc為載波周期 )，若為數(shù)據(jù)0，FSK方波周期T0=8Tc。當(dāng)計(jì)至第7個(gè)時(shí)鐘數(shù)時(shí)，Q7輸出為高，使CLKen(CLK使能端 )為高，計(jì)數(shù)器不再計(jì)第8個(gè)時(shí)鐘，此時(shí)Q7為高，當(dāng)觸發(fā)器D1的Q輸出端在下一個(gè)FSK波形上跳時(shí)，觸發(fā)器D2的Q端輸出為低。FSK波形上跳同時(shí)也將計(jì)數(shù)器復(fù)零并重新計(jì)數(shù)。因此，在數(shù)據(jù)為0的對(duì)應(yīng)FSK波形頻率下，觸發(fā)器D2的Q輸出端為低，即為數(shù)據(jù)0的NRZ碼電平。

圖2  FSK解調(diào)電路

圖3  數(shù)位0(后跟位1)的解調(diào)波形圖例

在數(shù)據(jù)1時(shí)，由于FSK波形周期T1=5Tc，故計(jì)數(shù)器4017的Q7引腳始終為低，在這期間觸發(fā)器D2的Q輸出端保持為高，即為數(shù)據(jù)1的NRZ電平。

數(shù)據(jù)0的解調(diào)波形圖示于圖3。從圖中可見(jiàn)，若0的緊跟位為0，則其位寬為40Tc，若緊跟位為1，其位寬為37Tc，短了三個(gè)時(shí)鐘周期。位1的緊跟位為1，其位寬保持為40Tc, 若其緊跟位為0，則其位寬為43Tc。因此，位值0和1的交錯(cuò)，不會(huì)造成位寬誤差的傳播，而是進(jìn)行了補(bǔ)償。±3個(gè)時(shí)鐘誤差，不會(huì)影響MCU對(duì)位判的正確性。

單穩(wěn)電路產(chǎn)生的上跳變化為觸發(fā)器D2提供了正常工作的CL端電平，同時(shí)也通知MCU此后觸發(fā)器D2的輸出數(shù)據(jù)有效。單穩(wěn)電路可采用74HC123，它為可重復(fù)觸發(fā)單穩(wěn)電路，可以自動(dòng)啟動(dòng)和關(guān)閉該解調(diào)器。

RFID芯片中FSK通常有多種模式，如e5551中有四種模式(表1)，該電路上面的分析描述對(duì)應(yīng)的是FSK1a，但對(duì)于FSK1，只需將輸出端改為觸發(fā)器D2的Q端即可。若用FSK2，則計(jì)數(shù)器的輸出端改用Q9即可。

對(duì)于不同的數(shù)據(jù)速率，只是位寬不同，不影響解調(diào)的結(jié)果。

結(jié)語(yǔ)

該電路簡(jiǎn)單可靠，已用于水表讀頭中。