Вступление

Как-то в связи с одним проектом было предложено провести реверс-инжиниринг одного дальнобойного RFID-ридера для маркированного скота. При изучении готового устройства было обнаружено очень оригинальное решение построения входной части считывателя. Решение такого рода сильно облегчает труды радиоинженера.

Принцип функционирования маркеров по стандарту ISO 11785 в режиме HDX

Для того, чтобы понять, как построена схема, нужно освежить в памяти, как происходит передача информации по стандарту ISO 11785 в режиме HDX.

На рисунке внизу (выжимка из ISO 11785) показаны принцип кодирования «0» и «1» и временное распределение сигналов накачки и сброса информации.

Важно, что передача данных от метки начинается только после пропадания сигнала накачки. Сам сигнал от метки является частотно-манипулированным с полосой 10 кГц, и его можно принимать, усиливать и детектировать с помощью стандартного чипа для бытового FM-приёмника с некоторыми добавлениями.

Описание фрагмента схемы

На рисунке ниже представлен фрагмент схемы RFID-считывателя, её приёмной части для обработки сигналов HDX.
(для просмотра в полном размере нужно кликнуть по картинке).

Узел приёма и обработки FM-сигнала выполнен на основе хорошо известной микросхемы SA615 (DA2) [1]. Для фильтрации на промежуточной частоте используются стандартные пьезо-фильтры типа LTP455A (BQ1 и BQ2) с центральной частотой 455 и полосой 10 кГц. Центральная частота входного сигнала в полосе манипуляции сигнала равна 129.2 кГц. Поэтому для гетеродина применена верхняя настройка, и использован генератор MEMS-типа, работающий на частоте 584.2 кГц (GEN2). Т.о. частота зеркального канала составляет 1039.2 кГц. Что при добротности антенного контура не менее 20 (а она выше) даёт подавление зеркального канала не менее 18 дБ.
Сигнал гетеродина подан на вход внутренней схемы генератора с разорванной обратной связью. Таким образом, внутренняя схема работает в режиме чистого усилителя.

Микросхема SA615 имеет дифференциальный вход, что используется в схеме. К клеммам J2 и J4 подключается контур антенны. Транзисторы VT1 и VT2 используются как мощные ключи для того, чтобы защитить приёмник при работе накачки. Сигнал управления заводится в цепь SW_FM.
Все остальные цепи собраны по типовой схеме включения. Вся настройка сводится к настройке катушки L4 частотного дискриминатора.

Схема элементарна, запускается сразу. Единственно, ёмкости конденсаторов C28 и C32 даны условно. Транзисторы VT1 и VT2 высокочастотные, в данном включении склонны к самовозбуждению. Лучшая чувствительность без конденсаторов, но без них может возникнуть паразитный «звон».

Дальнейшая обработка стандартна: квантование по уровням, стробирование и т.д. и т.п. Лучше всего делать это с помощью сигнального процессора, но можно и на «россыпи».

Что касается схемы накачки, то она в данном случае является ноу-хау, поэтому здесь не описывается. Она заточена под раскачку максимально возможного электромагнитного поля.

Реализация антенны

Важным аспектом успешной реализации RFID-считывателя является антенна. Для минимизации потерь (т.е. максимизации добротности) требуется использовать провод с достаточно большим сечением. Для максимизации дальности работы требуется антенна с большой площадью.
Изготовление такой антенны — это технологическая проблема.

Для данного случая было принято решение использовать кабель от лифта типа КПЛ 16х0.75 [2].
Макет антенны показан на следующем рисунке.

Внутренние размеры рамки 400 х 500 мм. Уверенная дальность приёма — точно в соответствии с теорией, 640 мм по оси антенны для стандартных маркеров для скота. Неуверенная, которая требует доп. обработки, простирается до 1.5 м.

Индуктивность такой рамки составляет примерно 380 мкГн.

Некоторую технологическую проблему представляет спайка концов ленты кабеля. В данном вопросе требуется работа хорошего конструктора-технолога.

Заключение

В данной статье рассмотрен бюджетный способ построения приёмной части фронтенда RFID-считывателя по стандарту ISO 11785.

Ссылки

1. High performance low power mixer FM IF system

2. Кабель плоский лифтовой КПЛ