MCU控制频率合成器产生系统工作所需要的RF信号，该RF信号被分为两路分别送入调制发射（Modulator&PA）电路和接收（Receiver）电路。从MCU发来的发射信号（Transmission Data）被调制到RF信号上成为AM调幅波，利用发射天线（ANT）辐射出去，当标签进入读卡机天线的有效识别区域内后，开始跟读卡机进行无线通信，标签回发信号非常微弱，被读卡机接收天线接收后送入接收电路，最终经过解调得到标签回发的数据信息送回MCU。而MCU通过串口或以太网接口跟主计算机相连，通过控制软件可以实现对读卡机操作，如读卡、写卡等命令。 

    零中频技术应用 

    在选择接收机电路方案的时候，设计复杂度、成本、功耗等是首先需要考虑的，常见的两种接收机设计原理包括超外差式和零差式。超外差接收机不仅电路复杂，成本也非常昂贵，相比之下，零差接收机（也叫零中频接收机）只需要一级同频混频器就可以直接得到解调信号（即基带信号），不仅极大的降低了成本，而且结构非常简单，调测试方便。 

    研制的UHF RFID读卡机接收电路设计原理图3所示，其中包括4通道零中频接收电路。其中，900MHz移相网络使用分立元件电感、电容实现，跟传统的微带线移相网络相比，极大的降低了PCB布板的面积。 

    A点的本振信号为连续波，用VLA(t)=Acosω0t表示，A为信号幅度。本振信号经过三级移相，在B、C、D点分别形成信号如下：B点VLB(t)=Acos(ω0t+π/4)、C点VLC(t)=Acos(ω0t+2π/4)、D点VLD(t)=Acos(ω0t+3π/4)。 

    天线接收到的标签回发信号为AM波，假设在D点的接收信号为VRD(t)=B(t)cos(ω0t+φ)，其中B(t)是标签的数据信息，一般为单极性的二进制数据，φ为收发信号之间的相位差，跟天线和标签之间的距离有关。 

    接收信号经过三级移相，在C、B、A点分别形成信号如下：C点VRC(t)=B(t)cos(ω0t+φ+π/4)、B点VRB(t)=B(t)cos(ω0t+φ+2π/4)、A点VRA(t)=B(t)cos(ω0t+φ+3π/4)。 

    对每路二极管混频电路，输入信号包括本振和接收信号，输出信号为两个输入信号的混频结果，例如A’点Acosω0tx B(t)cos(ω0t+φ+3π/4)=AB(t)/2cos(2ω0t+φ+3π/4)+ AB(t)/2cos(φ+3π/4)。 
每路信号再经过低通滤波器将高频分量2ω0t滤除掉，就得到标签回发信号B(t)： 

    A’’点AB(t)/2cos(φ+3π/4)；B’’点AB(t)/2cos(φ+π/4)；C’’点AB(t)/2cos(φ-π/4)；D’’点AB(t)/2cos(φ-3π/4)。 

    不难看出，AB(t)/2cos(φ+3π/4)和AB(t)/2cos(φ-π/4)相位差π，AB(t)/2cos(φ+π/4)和AB(t)/2cos(φ-3π/4)相位差π，分别进入差分放大器Diff1和Diff2。两个差分放大器的输出信号分别为： 

    I点：G1(AB(t)/2cos(φ+3π/4)- AB(t)/2cos(φ-π/4))= -G1 AB(t) sin(φ+π/4)= G1 AB(t) cos(φ+3π/4)； 

    Q点：G2(AB(t)/2cos(φ+π/4)- AB(t)/2cos(φ-3π/4))= -G2 AB(t) sin(φ-π/4)= G2 AB(t) cos(φ+π/4)； 

    其中，G1 、G2分别为差分放大器Diff1和Diff2的增益。显然两个差分放大器的输出信号只跟φ有关，而且是正交的，再分别经过放大和比较，最终得到TTL电平的IQ信号送入DSP进行处理。 

    I-Data和Q-Data是正交信号，且只跟读卡机天线和标签之间的距离（收发信号之间的相位差）有关，也就是说，当标签位于读卡机天线覆盖区域里，在每一个确定的时间里，I-Data和Q-Data是唯一确定的，而且，因为I-Data和Q-Data之间的正交性决定了这两个信号不可能同时为零，也就是说，总会有一路不为零的信号（I-Data或Q-Data）送入DSP，这就保证了DSP总能收到有效的标签回发信号。 

    结束语 

    本文采用了4通道零中频接收技术，使得UHF RFID读卡机设计大为简化，成本低廉，跟同类产品相比具有很高的性价比。系统设计符合FCC电磁标准要求，即输出射频功率小于1W，对电子标签识别稳定，最大识别距离达到6米。