《rfid原理及应用》第3章编码和调制.ppt

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1、合肥工业大学 计算机与信息学院,RFID技术基础,2,3 编码和调制,数据和信号 数据可定义为表意的实体，分为模拟数据和数字数据。模拟数据在某些时间间隔上取连续的值，例如，语音、温度、压力等。数字数据取离散值，为人们所熟悉的例子是文本或字符串。在射频识别应答器中存放的数据是数字数据。,3,3 编码和调制,数据和信号 模拟信号在时域表现为连续的变化，在频域其频谱是离散的。模拟信号用来表示模拟数据。数字信号是一种电压脉冲序列，数据取离散值，通常可用信号的两个稳态电平来表示，一个表示二进制的0，另一个表示二进制的1。,4,3 编码和调制,传输介质 传输介质是数据传输系统里发送器和接收器之间的物理通路

2、。无线传输,射频识别所用的频率为135 kHz（LF）及ISM频率的13.56 MHz（HF），433 MHz（UHF），869 MHz（UHF），915 MHz（UHF），2.45 GHz（UHF），5.8 GHz（SHF）。,5,3 编码和调制,信道的容量对在给定条件，给定通信路径或信道上的数据传输速率称为信道容量。数据传输速率=码元传输速率log2M 信道的最大容量C为C=2BW log2M带宽受限且有高斯白噪声干扰的信道最大容量 C=BW log2（1S/N）,6,3 编码和调制,数据编码(信源编码和信道编码)信源编码是对信源信息进行加工处理，模拟数据要经过采样、量化和编码变换为数字数

3、据，为降低所需要传输的数据量，在信源编码中还采用了数据压缩技术。信道编码是将数字数据编码成适合于在数字信道上传输的数字信号，并具有所需的抵抗差错的能力，即通过相应的编码方法使接收端能具有检错或纠错能力。,7,3 编码和调制,数字基带信号波形,8,3 编码和调制,数字基带信号的频谱,9,3 编码和调制,RFID中常用的编码方式及编解码器曼彻斯特（Manchester）码,10,3 编码和调制,RFID中常用的编码方式及编解码器曼彻斯特（Manchester）码,编码器电路,11,3 编码和调制,RFID中常用的编码方式及编解码器曼彻斯特（Manchester）码,曼彻斯特码编码器时序波形图示例,

4、消息码：0 1 1 0 0 1 1曼彻斯特编码：01 10 01 01 01 10 10编码方法及实现：编码时可以用一个输入数据2倍频率的（2倍时钟频率）的矩形脉冲与输入的数据做异或运算。即可得到所需的码型。解码方法及实现：解码时运用解码相反的方法，用一个1/2频率的矩形脉冲（即时钟频率）与输入的数据进行异或。曼彻斯特编码的编码与解码的仿真：,3 编码和调制,3 编码和调制,3 编码和调制,3 编码和调制,3 编码和调制,17,3 编码和调制,RFID中常用的编码方式及编解码器 密勒（Miller）码,密勒码编码规则,18,3 编码和调制,RFID中常用的编码方式及编解码器,密勒码波形及与NR

5、Z码、曼彻斯特码的波形关系,19,3 编码和调制,RFID中常用的编码方式及编解码器 密勒（Miller）码,用曼彻斯特码产生密勒码的电路,3 编码和调制,21,3 编码和调制,修正密勒码编码器假设输出数据为01 1010,22,3 编码和调制,修正密勒码解码,修正密勒码解码器原理框图,23,3 编码和调制,修正密勒码解码,解码时序波形图示例,24,3 编码和调制,脉冲调制 将数据的NRZ码变换为更高频率的脉冲串，该脉冲串的脉冲波形参数受NRZ码的值0和1调制。主要的调制方式为频移键控FSK和相移键控PSK。,25,3 编码和调制,脉冲调制 FSK,FSK脉冲调制波形,26,3 编码和调制,脉

6、冲调制 FSK调制,FSK实现的原理框图,27,3 编码和调制,脉冲调制 FSK解调,FSK解调电路原理图,28,3 编码和调制,脉冲调制 FSK解调工作原理如下：触发器D1将输入FSK信号变为窄脉冲。触发器D1采用74HC74，当端为高时，FSK上跳沿将Q端置高，但由于此时为低，故CL端为低，又使Q端回到低电平。Q端的该脉冲使十进计数器4017复零并可重新计数。,29,3 编码和调制,脉冲调制PSK1和PSK2,采用PSK1调制时，若在数据位的起始处出现上升沿或下降沿（即出现1，0或0，1交替），则相位将于位起始处跳变180。而PSK2调制时，相位在数据位为1时从位起始处跳变180，在数据位

7、为0时则相位不变。,30,3 编码和调制,PSK调制电路,选择相位法电路框图,31,3 编码和调制,PSK解调电路 阅读器能正确将PSK调制信号变换为NRZ码的关键。,32,3 编码和调制,设PSK信号的数据速率为fc/2（fc为射频载波频率值125 kHz），则加至解调器的PSK信号是125 kHz/2=62.5 kHz的方波信号。该PSK信号进入解调器后分为两路：一路加至触发器D3的时钟输入端（CLK），触发器D3是位值判决电路；另一路用于形成相位差为90的基准信号。触发器D3的D输入端加入的是由125 kHz载波基准形成的62.5 kHz基准方波信号，这样，若触发器的D3的时钟与D输入端

8、两信号相位差为90（或相位差不偏至0或180附近），则触发器D3的Q端输出信号即为NRZ码，可供微控制器MCU读入。,33,3 编码和调制,PSK解调电路的相关波形,34,3 编码和调制,副载波与副载波调制解调 TYPE A中的副载波调制,标准帧的结构,副载波调制波形,35,3 编码和调制,副载波与副载波调制解调 TYPE B中的副载波调制：位编码采用不归零NRZ编码，副载波调制采用BPSK方式，逻辑状态的转换用副载波相移180来表示，0表示逻辑1，0180表示逻辑0，副载波频率fs=847 kHz，数据传输速率为106 kbps。,36,3 编码和调制,副载波与副载波调制解调 TYPE B中

9、的副载波调制：,数位的副载波调制加负载调制,37,3 编码和调制,TYPE A中的副载波解调相干解调（同步解调）非相干解调 ASK调制时，其包络线与基带信号成正比，因此采用包络检波就可以复现基带信号，这种方法无须同频同相的副载波基准信号。,38,3 编码和调制,正弦波调制正弦振荡的载波信号 调幅 调制信号产生的调幅波设上式v(t)的相位角=0,积化和差,39,3 编码和调制,振幅调制模型调幅波的频域,40,3 编码和调制,脉冲调幅波,41,3 编码和调制,数字调制ASK方式的实现 国际标准ISO 14443的负载调制测试用的PICC电路,42,3 编码和调制,数字调制ASK方式的实现 国际标准ISO 14443的负载调制测试用的PICC电路 应答器谐振回路由线圈L和电容器CV1组成，其谐振电压经桥式整流器VD1VD4整流，并用齐纳二极管VD5稳压在3 V左右。副载波信号（874 kHz）可通过跳线选择Cmod1或Rmod1进行负载调制。由曼彻斯特码或NRZ码进行ASK或BPSK副载波调制。,43,3 编码和调制,数字调频和调相,