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EDN China>EDN论坛>设计思路专区>【2015晒毕设】多协议RFID阅读器前端设计
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【2015晒毕设】多协议RFID阅读器前端设计

发布时间:2015-7-5 上午10:56

作者: liutogo

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1、毕设题目:

多协议RFID阅读器前端设计

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2、概述

针对目前市场上流行的大多数只提供单一应用的读卡器设计了一种能够同时支持ISO15693ISO14443A/B?和?FeliCa等多种协议的阅读器前端阅读器支持多协议,支持防碰撞和多标签识别可以为各种RFID应用提供灵活有效的解决方案同时也可为学习RFID技术的人员提供一个多协议、低价位的开发平台

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3、主要元器件列表

Ti?TRF7960A

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4、思路与方案

市面上有多种RFID射频识别器件,之前就曾经使用NXP?RC522射频识别前端芯片,不过由于仅仅支持ISO14443A,同时RC522是更多是针对于自家Mifare射频卡设计的,应用方面就比较的受限。我认为多协议的射频识别前端芯片,价格上与单一协议的高不出多少,但使得系统的可拓展性(主要体现在对多种射频标签、射频卡的支持)提高很多。多协议RFID阅读器要做到多协议支持,射频前端芯片的选型很重要。之前在Ti就了解到了TRF7960A这款多协议支持的射频识别模拟前端芯片,申请到样片之后和老师商量了一下就成了我的毕设题目了。

设计中参考参考Ti?TRF7960A评估板,并对射频识别电路进行了精心的设计,使得在读写的距离上有了一定的提高。

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摘些论文内容:

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RFID电路设计

TRF7960A有三种可用的接口与控制器通信:分别是并行接口、带器件通信使能的SPI串行接口、不带器件通信使能的SPI串行接口。在本设计中,考虑到控制器所使用资源限制,使用带器件通信使能的SPI串行接口来操作TRF7960A。硬件电路设计

RFID天线设计

RFID通信距离与效果需要在射频部分的硬件设计上加以保障,天线匹配是否良好对射频通信的影响较大。RFID天线印刷在PCB上,它的天线设计需要注意50Ω阻抗匹配,天线几何尺寸如所示。


图?4.27??RFID天线设计

天线阻抗匹配电路参考了Ti提供的三元件匹配方案,如图?4.33天线接口部分电路,需要调整天线的并联电容Cp、并联电阻Rp及串联电容Cs值来完成阻抗匹配。为了满足不同射频通信协议数据通信的带宽要求,取天线带宽(BW)为2MHz,天线设计Q值为:


经过估计,图?4.33设计天线的在FR4材质PCB基板及2OZ铜层条件下,电感量为L=1.2608μH,则匹配并联电阻值Rp为:


并联电阻Rp值取近似1KΩ。

在斯密斯原图上的阻抗匹配仿真如所图?4.28


图?4.28??阻抗匹配史密斯圆图

图?4.34所示,lmp1点为未加任何匹配电路的天线阻抗点,经过56pF并联电容Cp将阻抗调整到lmp2点,经过1KΩ并联电阻Rp将阻抗调整到lmp3点,此时阻抗已经在50Ω圆上,最后再经过57pF串联电容Cs调整到lmp4点完成50Ω阻抗匹配。

由于以上匹配过程所使用的器件参数非标准器件参数,使用器件并联的方法组合出所需参数的元件。如图?4.33,其中取C1使用56pF电容,C2不接,R1使用1K电阻,C3使用47pF电容,C4使用10pF电容。
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附原理图:(看不清的话,在附件中)

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为了节省毕设经费,在一块板子上设计了两种走线,以验证电路性能。设计的过程中参考Ti的评估板,采取了一些措施。例如尽量的减短走线,在元件接地焊盘的侧面加过孔与底层铺地相连,减小接地阻抗。附件中有个RFID硬件设计问题注意事项,觉得挺实用的,分享出来。


实物图:


5、实验结果图(15693部分)

ISO15693测试:

ISO15693标准对射频信号质量进行测试。如图所示,为射频识别评估板发出清点命令的所对应的射频波形。可以看出,ISO15693标准下从阅读器到标签100%?ASK调制波形完美。

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?ISO15693清点指令 射频信号测试波形:

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将符合ISO15693标准的射频识别卡从天线正上方逐渐靠近阅读器天线,测试RFID读写距离。经测试,在天线正上方7cm范围内,射频识别卡可以应答阅读器命令。将射频识别卡放在天线上,得到如图的射频识别标签的副载波响应波形。经过测量,副载波波形也符合ISO15693的标准要求。

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?ISO15693卡响应射频信号测试波形

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附件内容

1、Antenna Matching for the TRF7960 RFID Reader.pdf

2、RFID-SCH.pdf

3、TRF7960A 多协议 完全集成的 13.56-MHz 射频标识符 (RFID) 集成电路.pdf

4、基于TRF7960 读写器硬件部分设计中应注意的地方.pdf


如果觉得不错,就请您点个吧?,欢迎跟帖讨论!

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liutogo 编辑于 2015-7-7 下午1:36
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学长好棒,,
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不是不错嘛!
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