摘   要：本文給出用于125KHz非接觸式RFID讀寫器的FSK解調器電路，可將FSK信號解調為NRZ碼，該電路簡便實用，可用于RFID芯片中設置的各種FSK調制模式的解調。

引言

很多工作在125KHz載波頻率的RFID芯片，如Microchip公司的MCRF200、MCRF250以及Atmel公司的e5551、T5557等都可以將其調制方式設置為FSK方式。若芯片設置為FSK調制方式，那么讀寫器(PCD)必須具有FSK解調電路。FSK解調電路將FSK調制信號解調為NRZ碼。

本文給出一種FSK解調電路，該電路的特點是電路簡單可靠，很適宜PCD中應用。

FSK調制

工作在125KHz的RFID的FSK調制方式都很相似，圖1給出了一種FSK調制方式的波形圖。從圖中可見，此時數據速率為：載波頻率fc/40=125K/40=3125bps，在進行FSK調制后，數據0是頻率為fc/8的方波，即f0= fc/8；而數據1是頻率為fc/5的方波，即f1= fc/5。

經FSK調制后的傳送數據，通過負載調制方式傳送到PCD，圖1中也給出了射頻波形，載波的調制是采用調幅。

FSK解調

PCD經載波解調(通常采用包絡檢波)、放大濾波和脈沖成形電路后，得到FSK調制信號。FSK解調電路完成將FSK調制信號恢復為NRZ碼。FSK解調實現方法較多，本文介紹的一種FSK解調電路示于圖2，該電路簡單方便，可以很好地完成FSK解調。

圖2所示電路工作原理如下：觸發器D1將輸入FSK信號變成窄脈沖，即Q為高時，FSK上跳沿將Q端置高，但由于此時Q為低，故CL端為低，又使Q端回到低電平。Q端的該脈沖使十進計數器4017復零并重新計數。

4017計數器對125KHz時鐘計數, 由于數據寬為40/fc=40Tc(Tc為載波周期 )，若為數據0，FSK方波周期T0=8Tc。當計至第7個時鐘數時，Q7輸出為高，使CLKen(CLK使能端 )為高，計數器不再計第8個時鐘，此時Q7為高，當觸發器D1的Q輸出端在下一個FSK波形上跳時，觸發器D2的Q端輸出為低。FSK波形上跳同時也將計數器復零并重新計數。因此，在數據為0的對應FSK波形頻率下，觸發器D2的Q輸出端為低，即為數據0的NRZ碼電平。

圖2  FSK解調電路

圖3  數位0(后跟位1)的解調波形圖例

在數據1時，由于FSK波形周期T1=5Tc，故計數器4017的Q7引腳始終為低，在這期間觸發器D2的Q輸出端保持為高，即為數據1的NRZ電平。

數據0的解調波形圖示于圖3。從圖中可見，若0的緊跟位為0，則其位寬為40Tc，若緊跟位為1，其位寬為37Tc，短了三個時鐘周期。位1的緊跟位為1，其位寬保持為40Tc, 若其緊跟位為0，則其位寬為43Tc。因此，位值0和1的交錯，不會造成位寬誤差的傳播，而是進行了補償。±3個時鐘誤差，不會影響MCU對位判的正確性。

單穩電路產生的上跳變化為觸發器D2提供了正常工作的CL端電平，同時也通知MCU此后觸發器D2的輸出數據有效。單穩電路可采用74HC123，它為可重復觸發單穩電路，可以自動啟動和關閉該解調器。

RFID芯片中FSK通常有多種模式，如e5551中有四種模式(表1)，該電路上面的分析描述對應的是FSK1a，但對于FSK1，只需將輸出端改為觸發器D2的Q端即可。若用FSK2，則計數器的輸出端改用Q9即可。

對于不同的數據速率，只是位寬不同，不影響解調的結果。

結語

該電路簡單可靠，已用于水表讀頭中。