UHF RFID阅读器基带处理接收端电路的设计

式中A0 为信号稳定幅度值，Φm 为调制相位值(BPSK调制时取0或π)，g ( n - m )、频率偏移、相位差△φ 、n0 与对式( 1)的描述相同。

载波频偏和相差将会影响PSK 信号的正确解调，所以在对PSK 信号进行解调时必须进行载波同步。PSK 解调的具体实现电路如图3所示，由相位旋转、相位误差提取和二阶相位跟踪环三部分组成。

图3、PSK解调示意图

在相位旋转过程中有四个乘法运算，而若在用硬件实现时直接调用四个硬件乘法器，将会消耗很大的硬件资源。所以本文在设计中只使用一个乘法器，然后用一个计数器来控制分时复用，从而节省资源。

为实现相位跟踪，相位误差提取部分根据MAP算法来估计得到相位误差信号θe ( n )。θe ( n )反映了环路跟踪相位的程度，但不能直接用于相位旋转，因为：1.存在噪声干扰；2.由于存在载波频率偏移，载波相位误差会随时间积累。所以需要对θe ( n)进行滤波和积分，进而实现相位跟踪，其实现如图3中的二阶相位跟踪环部分所示。

设计中，K 1、K 2 分别取值1 /256、1 /8。用硬件实现时，乘K 1、K 2 的运算可以用简单的右移运算来完成，而不必调用复杂的硬件除法器。

3、解码器设计

解码器包括FM0解码器、M iller解码器、CRC 校验器、帧起始超时检测和解码结果同步输出控制五个主要子模块。FM 0 /M iller解码后的数据data 若需要进行CRC 校验，则进入CRC 校验器进行CRC校验并输出校验结果。由于帧结束在有的情况下不能完全确定，而需要借助CRC 校验来确定帧的结尾，所以在解码器r中还有一个解码结果同步输出子模块用来控制同步解码结果输出。帧起始超时检测模块是用来进行帧起始超时检测的，当输入有效数据后超过规定时间没有检测到正确的帧起始序列，则输出错误标志脉冲。

3. 1、FM0解码子模块

FM0解码子模块由帧起始检测、FM0 解码/编码规则检测/帧结束检测以及输出同步脉冲产生三部分组成，如图4所示。

图4、FM0解码子模块框图

帧起始检测部分中设有一个十八位的移位寄存器data_ r[ 17：0] ，当检测到帧起始序列(即data_ r[ 11：0] = "110 100 100 011") 时，帧起始信号o _start输出一个脉冲，并置indecode有效，表示开始接收到新的帧数据；FM0 解码/编码规则检测/帧结束检测部分，在indecode有效时，在解码同步脉冲信号o_pulse的同步下对data _r[ 2：0]进行分析判断，若data_r[ 0]与data_r[ 1]相同则输出o_data= ?1  ，反之则输出o_data= "0"；同时检测da ta_r[ 1]与data_r[ 2] ，若两个相同，则出现了不符合FM0编码规则的情况，输出编码规则错误标志信号o _code_err为"1"；在o_start脉冲后对i_pu lse进行二分频得解码输出同步脉冲o _pulse，o_pu lse 用于同步解码过程和解码后数据输出。

帧结束检测采用计数检测和帧结尾序列检测结合的方法，当data_r[ 7：0] =  "00 000 000"或接收到的数据比特数到达帧数据长度length则表示检测到了帧结尾。但是注意若采用后者的方法，由于结尾有一个比特的模糊，即可能会多接收一个多余的?1  。

3. 2、M iller解码子模块

密勒解码子模块包括帧前导序列检测与副载波解调部分、密勒解码部分，如图5所示。电子标签返回阅读器的数据是突发传输的，每一次数据传输前有帧前导序列，所以在进行解码之前需检测到该序列。帧前导序列检测与副载波解调部分在检测帧前导序列后，对信号进行副载波解调，得到密勒编码基带波形。密勒解码部分根据密勒编码规则，对密勒编码基带波形进行解码，并检查传输数据是否违反编码规则，从而统计数据传输质量。

图5、M iller解码子模块框图

帧前导序列检测与副载波解调部分首先对接收数据码流进行相位翻转检测，于相位翻转(码流中出现大凹槽或大凸槽)处在相位翻转标志信号phase_invert上输出一个脉冲。在帧前导序列中，只有传输比特"1 "时符号中间发生相位翻转，所以在进行帧前导序列检测时若检测到phase_ invert上有一个脉冲，便可认为码流中出现了一个"1" 。为增强抗干扰能力，还需结合使用一个计数器cnt_ ipu l_sta对输入数据同步脉冲i_pulse 进行计数以计量相邻两个相位翻转的时间间隔，当遇见phase _ invert脉冲或cnt_ipul_sta计数到2×M 时便清零重新计数。整个解调过程用一个有限状态机控制。

经过副载波解调，得到密勒编码基带数据data及其同步脉冲信号data_pu lse。在密勒解码模块，设置长度为10的移位寄存器data_r[ 9：0]，在data_pulse的同步下将data 逐位移入data_r[ 9：0]。随后根据data_r[ 9：0]的内容进行密勒解码。解码过程中有一