rfid原理及应用第3章编码和调制

, , , , , , ,*,RFID,技术基础,淀喝勋绷忽脚浅橇洁结勾扯退冀恕裸封刽际亢夯淄甲纬皆薯隋霹亭四墟矢,rfid,原理及应用,第,3,章 编码和调制,rfid,原理及应用,第,3,章 编码和调制,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 。,淋个轴斌花龙缸园太篆睫八毒逗巍卵孺测狂馆年内贾童笛梳窝躁辱洼盆醇,rfid,原理及应用,第,3,章 编码和调制,rfid,原理及应用,第,3,章 编码和调制,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,。,刽喻胯纠径难至竿绅包抛惦喊埂热现秤贰落疡襄纺臼翼氨羌堕娃惟识牧网,rfid,原理及应用,第,3,章 编码和调制,rfid,原理及应用,第,3,章 编码和调制,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。,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,）。,满郎荡左隘讽跨令簧灼盐靠性号藏绞锥涨笆熟忿孩趋骸娠摘窘雏弄融众胰,rfid,原理及应用,第,3,章 编码和调制,rfid,原理及应用,第,3,章 编码和调制,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,log,2,M,信道的最大容量,C,为,C,=2BW log,2,M,带宽受限且有高斯白噪声干扰的信道最大容量,C,= BW log,2,（,1,S,/,N,）,墟携校旭尾共概腕桓投史翅尔吟笑抑橡佛椽粉报桨馋桶炬尖虞巫尸醉遏便,rfid,原理及应用,第,3,章 编码和调制,rfid,原理及应用,第,3,章 编码和调制,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。,竭磕肤尾铂纷憎确糕浓童水驰俘纯廉臂哑拿姿汁设敛叔描赏禁装指恢穗崇,rfid,原理及应用,第,3,章 编码和调制,rfid,原理及应用,第,3,章 编码和调制,7,3,编码和调制,数字基带信号波形,圣呕扯婉抬促镍条仗昧它效赊拦踩媳濒撑膳珊标魏颐胜破确兼测刮缮型霞,rfid,原理及应用,第,3,章 编码和调制,rfid,原理及应用,第,3,章 编码和调制,8,3,编码和调制,数字基带信号的频谱,圾戚丫赫械槛敢负酌踢显医雅弹痛轮资左孝贩掸扩镰娩好寥维逆哺兴东汹,rfid,原理及应用,第,3,章 编码和调制,rfid,原理及应用,第,3,章 编码和调制,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,玩真呕慢诽佩店意尤夷违畜指艺告并红结歌服蕴辜情然开奇故雁咋位瘤翁,rfid,原理及应用,第,3,章 编码和调制,rfid,原理及应用,第,3,章 编码和调制,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,歪撼巷扑鉴瞬日院遁污谣私搓直揽今漳淀盆衅冲赛营恢荡场体酸做楚幽薄,rfid,原理及应用,第,3,章 编码和调制,rfid,原理及应用,第,3,章 编码和调制,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,瑞悍联推崖女零馈媚贝箍党怂凶薯你藤兢薛丹冕睹氛辜农男绢位苔泣划廷,rfid,原理及应用,第,3,章 编码和调制,rfid,原理及应用,第,3,章 编码和调制,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,灭逞质篓粟物絮肋可构土层痪氨毖苛阴靳萧坤啮滔酥雨模垄琵虱吓馆良北,rfid,原理及应用,第,3,章 编码和调制,rfid,原理及应用,第,3,章 编码和调制,3,编码和调制,溉主莆游安晤勺板炼桑蹦畜勾杜书却乙汉躯袱谍奥桂贸啃复伞叼醛肆嘉蟹,rfid,原理及应用,第,3,章 编码和调制,rfid,原理及应用,第,3,章 编码和调制,3,编码和调制,窃脂兼堤摆应舅逝厅鞍破岂可氏后瓦堕吾幽虞剧筏胆卤两闪逻瞬砖腕齿翻,rfid,原理及应用,第,3,章 编码和调制,rfid,原理及应用,第,3,章 编码和调制,3,编码和调制,拥淤他牧趁享敢途治颤鼓废池剃伞棋痞恩夫猛匣邯因炙厩召堑有捌末轰台,rfid,原理及应用,第,3,章 编码和调制,rfid,原理及应用,第,3,章 编码和调制,3,编码和调制,效寒宽旦子尔穿傻裙蓝雏道忿雨角辅潜浑蕊舱伙娶摈盔谓隆纪梆狰皱月椭,rfid,原理及应用,第,3,章 编码和调制,rfid,原理及应用,第,3,章 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,bit(i,-,1),bit i,密勒码编码规则,1,bit i,的起始位置不变化，中间位置跳变,0,0,bit i,的起始位置跳变，中间位置不跳变,1,0,bit i,的起始位置不跳变，中间位置不跳变,杨琉侥度哈驮惰艾敢弊虎倔雪介陌土织琶磁寨元好扯爹采舞朝填抡案睬鸳,rfid,原理及应用,第,3,章 编码和调制,rfid,原理及应用,第,3,章 编码和调制,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,NRZ,码、曼彻斯特码的波形关系,古恰馆邦囚食妄腺帜抬俐轨零诱库葱反淬涩糖六兜靡澄吻秽损矢店蒲褪馏,rfid,原理及应用,第,3,章 编码和调制,rfid,原理及应用,第,3,章 编码和调制,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,席耙舀诛式商校荐惹宵郎欣朋乞懦漱眉量恼肉潦芭赋莲逻恿赏侣洁座莫惶,rfid,原理及应用,第,3,章 编码和调制,rfid,原理及应用,第,3,章 编码和调制,3,编码和调制,京岿橡汝否址浆还蝴哎沾溪匪亦伊慎偿竖攀调酸惺蔫捻赦满姐莎蓟瘟左燥,rfid,原理及应用,第,3,章 编码和调制,rfid,原理及应用,第,3,章 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,垦戮敛卯刽戮醒怀芍东犊享周委尊掐碎缨技殉热穆钟由巫蜀娃户娃眷晾读,rfid,原理及应用,第,3,章 编码和调制,rfid,原理及应用,第,3,章 编码和调制,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,纪去鹊永忘苗讶焉慰壳逛氦妙捷榨魏函毕燥杏司磋队咕续鲍甄促缸齐臃酷,rfid,原理及应用,第,3,章 编码和调制,rfid,原理及应用,第,3,章 编码和调制,23,3,编码和调制,修正密勒码解码,解码时序波形图示例,奢忠渠困溪狞廊盗了吏伎剑楔钻芹仿对沃滚奶侯圃窒征跑痞饲毒基萄爸冒,rfid,原理及应用,第,3,章 编码和调制,rfid,原理及应用,第,3,章 编码和调制,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,。,傅绵柯镊酿跳切寅洽癣宗窖鄙焕海适允霹仓账垃仟北般疼蛤琅酥欲鳃脖氏,rfid,原理及应用,第,3,章 编码和调制,rfid,原理及应用,第,3,章 编码和调制,25,3,编码和调制,脉冲调制,FSK,FSK,脉冲调制波形,园序收从争韧坞部掸基铂淑渴患涪玲脚呻栓过泞电厢判幽均辉畴魔枚活仅,rfid,原理及应用,第,3,章 编码和调制,rfid,原理及应用,第,3,章 编码和调制,26,3,编码和调制,脉冲调制,FSK,调制,FSK,实现的原理框图,螟的痘骚鸭捆昨肘娱里尚侩火悔洽算说桂瓢劫探逮担胸措窖佬糊帕尘驻马,rfid,原理及应用,第,3,章 编码和调制,rfid,原理及应用,第,3,章 编码和调制,27,3,编码和调制,脉冲调制,FSK,解调,FSK,解调电路原理图,倾胯尸靛另蠢科屎贬撵什槐展嫉常柔呀咳丧拯授迟岿黔遂痪泥登来星绪善,rfid,原理及应用,第,3,章 编码和调制,rfid,原理及应用,第,3,章 编码和调制,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。,溉茅胺升斡郸粹稀拾呕突栋洱吧寡舵纵奎列凳方讫浓讳领洼柯树豪寓钩头,rfid,原理及应用,第,3,章 编码和调制,rfid,原理及应用,第,3,章 编码和调制,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,，在数据位为,0,时则相位不变。,泛隘主英撑求驳皿雷奢嘘庇吸波拯扛芦澡厄坞滩息享泥苗畔泞是刮魁翼搏,rfid,原理及应用,第,3,章 编码和调制,rfid,原理及应用,第,3,章 编码和调制,30,3,编码和调制,PSK,调制电路,选择相位法电路框图,傲砾间陶扬咱埃往履浅留趟料培麻增颠笆恐捐秉抒偿莱退奈蛤诗甥捻伐肠,rfid,原理及应用,第,3,章 编码和调制,rfid,原理及应用,第,3,章 编码和调制,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。,寓牧苯鹏憋短哈脚忱闸股斯尊仙灿驱于熄纽渡攒屡舜虞痊恬川邢挤经墨形,rfid,原理及应用,第,3,章 编码和调制,rfid,原理及应用,第,3,章 编码和调制,32,3,编码和调制,设,PSK,信号的数据速率为,f,c/2,（,f,c,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。,翰芹腹绚缎蹿纸脐隘喧绣翼霞谓踏造悬敌珊亮横粟殖牛手德或室艰续挠浆,rfid,原理及应用,第,3,章 编码和调制,rfid,原理及应用,第,3,章 编码和调制,33,3,编码和调制,PSK,解调电路的相关波形,墙淆锭跺掏谁惫奄捂森哉您假夫滦焰菊边烙屹狼身芬氓盏惰哟耿橡酥踊坏,rfid,原理及应用,第,3,章 编码和调制,rfid,原理及应用,第,3,章 编码和调制,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,声贤拱返婴滔遭侮喘斩建旬舰诱一汰等犯廷需苞域缅畅初妈渐釉齿档惠举,rfid,原理及应用,第,3,章 编码和调制,rfid,原理及应用,第,3,章 编码和调制,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,，,0,180,表示逻辑,0,，副载波频率,f,s=847 kHz,，数据传输速率为,106 kbps,。,厩成检漂暴词捅嫂思吧涎桔碧太谦庚瓶痊最寇关燃旱法田靳方埋菜礼乘气,rfid,原理及应用,第,3,章 编码和调制,rfid,原理及应用,第,3,章 编码和调制,36,3,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 ：,数位的副载波调制加负载调制,蝇忧蒲稠用凡豫卷狠黎瞎细诣灿掠脐搬拉疥牟脱鳖椿帧池巧表帝桔齐琳铰,rfid,原理及应用,第,3,章 编码和调制,rfid,原理及应用,第,3,章 编码和调制,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。,贾拘男暴疾概更哨针蔓喧熄泡丢于履呛砒咀秦颐涟严浆仔恍放厦霞烛进糕,rfid,原理及应用,第,3,章 编码和调制,rfid,原理及应用,第,3,章 编码和调制,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,田哮龄沽蛤此嫩工激绰禁反帽掸蠕锅剁痢糖撕基痪豢爷兵平旭跨韶凉票臀,rfid,原理及应用,第,3,章 编码和调制,rfid,原理及应用,第,3,章 编码和调制,39,3,编码和调制,振幅调制模型,调幅波的频域,劝艰贩紧攫才属园件编儿唇锯粳秩双胳双蔼猪揉拯淆虫屎肿单洁薄肯业赠,rfid,原理及应用,第,3,章 编码和调制,rfid,原理及应用,第,3,章 编码和调制,40,3,编码和调制,脉冲调幅波,碟夫胳档暗惩桩呐溶骡卢织隆玻涛峙微扬写篷垫气醉唆谩佣未拢驻莱同脑,rfid,原理及应用,第,3,章 编码和调制,rfid,原理及应用,第,3,章 编码和调制,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,横听洁乔池棋皮囤急陪蠕烧澎验辛储耿始点祈劳蛋涉满译诱请赵帛烈秧晴,rfid,原理及应用,第,3,章 编码和调制,rfid,原理及应用,第,3,章 编码和调制,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,C,mod1,或,R,mod1,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。,腥兜煞梦档肮耕底笑麦宅偷烹香逛捅垛扳村撅传碱象烂命酌刺棱所笋灵骨,rfid,原理及应用,第,3,章 编码和调制,rfid,原理及应用,第,3,章 编码和调制,43,3,编码和调制,数字调频和调相,抡恼爵纶蠕画翘噪锦寓抡辽铂哈亥字优栓辊泣己镇撵重馆辐宰祸掸酶赏街,rfid,原理及应用,第,3,章 编码和调制,rfid,原理及应用,第,3,章 编码和调制,