陈兵 许国泰 余景原

摘要；本文主要介绍了基于近场通信协议1444 3设计的可用于巡检机具上板级解调用电路。本文结合模拟电路与数字电路的解调优缺点，着重描述了该方案的设计实现，并介绍了该电路实际的解调效果与同类型芯片和板级平台解调的优缺点。

【关键词】射频（ RF） 模拟电路 数字电路

1 巡检机具RF数模混合解调电路系统设计

整个电路的设计思路是把100%的调制深度和10%的调制深度能够统一的用一种电路把副载波的包络或者是包络边沿取出来。而在847K的高速波特率下，要取出l00%调制深度的包络是很难实现的。故此在本设计中，在检波电路和二阶低通滤波电路后，采用微分电路去实现边沿采集。另一个特色为在最后的数字化处理电路时，利用RS触发器的特性，即同方向电平触发不会翻转，巧妙的把载波中的数据提取出来。

本文设计的RF数模混合解调电路中，主要包含检波器电路，二阶低通滤波器电路，微分电路，反向放大器电路，比较器1电路、比较器2电路和RS触发器电路。电路的特征在于在微分电路后，连接的反向放大器电路和双比较器电路，反向放大器电路使得TYPE B10%调制深度的信号能够达到阈值范围，使脉冲信号能够足够的放大比较器切割范围内，两路比较器电路可以根据是上升沿和下降沿的位置来切割需要的信号分量，传送到下一级2路端口。在双比较器电路之后级连RS触发器电路，利用RS触发器电路的同向电平不会连续触发的特性，把通过比较器电路之后的信号，整理成需要的数字信号，减少了误码率。图l是本文的RF数模混合解调电路结构图。

2 电路各模块设计

2.1 检波器电路

在RF的14.5 6M的基波和847K的副载波中，为了提取包络，选用二极管检波法，利用高速开关的2路二极管级联到天线端，对信号进行反向，使基波变为27.12M，以便后级滤波电路更方便隔离。检波二极管选用BAS70肖特基二极管。

2.2 二阶低通滤波电路

为了滤除包络上的基波残留，使用二阶低通滤波电路，通过一级LC和一级RC进行滤波，使信号只保留需要的数据。第一级滤波采用LC回路，源于LC滤波器可以进行谐波补偿，不至于在滤波过程中，使信号衰减。而采用lOOuH的电感能够达到滤波的目的却不会产生震荡，是一个比较可靠的参数。采用二阶滤波电路是为了更有效的滤除基波信号，使后端的微分电路更为可靠的识别脉冲信号。

2.3 微分电路

微分电路是本设计的一个重点，选用lOOpF的微小电容，对边沿信号及其敏感，可以把信号边沿处理为一个边沿及其陡峭的脉冲。由于微分电路的存在，无论100%调制深度与10%调制深度的数据，都会形成一个脉冲信号。在高波特率的数据进来时，在边沿的上升时間上要比普通解调方式高通信号来的短，在这个环节可以避免脉宽时间变形。

2.4 反相放大器电路

因微分电路处理的信号电压幅值过小，尤其是10%调制深度的TYPEB信号，需要进行放大处理，这里采用高带宽的轨到轨放大器芯片ADA4891。该芯片为ADI公司生产的专门为高速场合使用的比较器芯片。在.3dB下带宽可达220MHz，而压摆率仅为170V/uS。本设计中使用该运放搭建反向放大电路。可以把TYPE B的10%低调制深度信号边沿也放大到0-3.3V的幅度。放大器中心点电位为1.65V。

2.5 高速比较器电路

本设计采用的高速比较器芯片为MAX976。MAX976是一款轨到轨的高速比较器芯片，速度可达50M。2端高速比较器电平为1.7V与1.5V。2端比较器电路可以把上升沿信号和下降沿信号通过比较电平进行切割提取。这里脉冲的信号会经过比较器2次采样出现跳变，无法保持，需要后续的RS触发器进行锁定。在EMC环境较差的环境下，可以适当放宽比较器电路的2个比较电平，可以有效滤除更多杂波。

2.6 RS触发器

本设计的RS触发器使用一片74LVCOO进行搭建。利用其中的2个与非门形成一个RS触发器回路。信号经过由2个与非门组成的RS触发器电路整形，得到解调需要的波形。

RS触发器的逻辑方程为S'+R'=l（S和R代表的是S和R的取反和）。

根据上述两个式子得到它的四种输入与输出的关系：

S'=O，R'=1：无论触发器原来处于何种状态，由于S=l，则Q=l，Q非=o，触发器处于“1”态。触发器的状态是由S所决定的，称S为直接置位端。

S'=l，R'=0：无论触发器原来处于何种状态，由于R=O，则Q=0，Q非=1，触发器处于“O”态（。触发器的状态是由R所决定的，称R为直接复位端。

S'=l，R'=1：触发器维持原来状态不变。

s'=o，R'=O：此时无法确定触发器的状态。一般这是不允许的，因此触发器的输入端S、R不能同时为1。

由此，可以确定RS触发器的四类情况。

（1）当触发器的两个输入端加入不同逻辑电平时，它的两个输出端Q和Q有两种互补的稳定状态。一般规定触发器O端的状态作为触发器的状态。通常称触发器处于某种状态，实际是指它的Q端的状态。Q=l、Q非=0时，称触发器处于1态，反之触发器处于O态。R=l，S=o，使触发器置1，或称置位。因置位的决定条件是S=0，故称S端为置1端。R=O，S=l时，使触发器置O，或称复位。

（2）若触发器原来为1态，欲使之变为O态，必须令R端的电平由l变O，S端的电平由O变1。这里所加的输入信号称为触发信号，由它们导致的转换过程称为翻转。由于这里的触发信号是电平，因此这种触发器称为电平控制触发器。从功能方面看，它只能在S和R的作用下置0和置1，所以又称为置0置1触发器，或称为置位复位触发器。其逻辑符号如图7.2.1（b）所示。由于置0或置1都是触发信号低电平有效。

（3）当RS端均无效时，触发器状态保持不变。

触发器保持状态时，输入端都加非有效电平（高电平），需要触发翻转时，要求在某一输入端加一负脉冲，例如在S端加负脉冲使触发器置1，该脉冲信号回到高电平后，触发器仍维持1状态不变，相当于把S端某一时刻的电平信号存储起来。

（4）当RS端均有效时，触发器状态不确定。

在此条件下，两个与非门的输出端Q和0非全为1，在两个输入信号都同时撤去（回到1）后，由于两个与非门的延迟时间无法确定，触发器的状态不能确定是1还是O，因此称这种情况为不定状态，这种情况应当避免。

所以，本设计中，利用了以上规则的第3条，可以保持解调信号的稳定，而又不会出现第4条的不稳定态，完美的解决了微分双次边沿的问题。

2.7 电路硬件原理图

所有硬件模块的集合形成了该系统电路。系统硬件原理图如图2所示。

3 电路实测效果

整个电路工作在13.56M的场强下，按照RFID卡片与天线10nim的距离实测情况，如图3实测波形所示。

图中示波器黄色通道显示的是空气中场强信号，由示波器探头自回环形成。绿色通道为解调后所形成解调波形。解调波形非常规则，与100%调制深度的凹槽基本无延迟，该测试结果证明该电路对于高速信号的响应是非常及时的。

4 结论

巡检机具RF数模混合解调电路目前已经投入我司“客户通信机房设备模块巡检维护服务”项目中的巡检机具设备内实用，实际使用过程中也证明了该电路设计发挥了较大的作用。

在目前的使用过程中，也发现了几处缺点，如在解调过程中，一帧的结尾，因为RS触发器的现场保持的原因，导致会保持到下一帧的开始才会改变，虽不影响使用，但与传统设计和信号状态的设置不同，易引发误解；本设计对于没有POR信号的系统存在兼容性问题，会导致首字节的解析出现错误。故后续还需要进一步研究和改进设计，例如引入其他信号来确定帧的起始和结束等，提高设计的完善性和兼容性。