專利名稱：射頻卡綜合頻率測(cè)試儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種射頻卡頻率測(cè)試設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，確切地說是一種射頻卡綜合頻率測(cè)試儀。
背景技術(shù)：
射頻卡又稱非接觸式IC卡，由IC芯片、感應(yīng)天線組成，封裝在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的PVC卡片內(nèi)，芯片及天線無任何外露部分。隨著技術(shù)的發(fā)展，射頻卡在我們生活和工作中的應(yīng)用越來越廣泛，如身份證、公交卡、門禁卡、購(gòu)物卡、電子錢包和列車票等等。由于它的應(yīng)用前景廣闊，需求量巨大，但市場(chǎng)上流通的卡片的質(zhì)量參差不齊，卡片的參數(shù)也不盡相同，甚至同一家廠家生產(chǎn)的不同批次的卡，它的離散性也非常大。為了保證質(zhì)量，射頻卡的生產(chǎn)廠家需要抽檢或者全檢所生產(chǎn)的射頻卡，因此他們迫切的需要一種在不破壞卡片的情況下，能準(zhǔn)確檢測(cè)出卡片參數(shù)的儀器設(shè)備。目前，市場(chǎng)上有一種手動(dòng)測(cè)試頻率的設(shè)備，它的主要原理是利用頻譜儀作為信號(hào)的激勵(lì)源和顯示設(shè)備，外接高頻卡和低頻卡對(duì)應(yīng)的激勵(lì)放大電路，通過手動(dòng)調(diào)整激勵(lì)源的頻率，使信號(hào)源的頻率與射頻卡的固有頻率一致，達(dá)到諧振狀態(tài)，這時(shí)，讀出頻譜儀上的頻率，就是射頻卡的頻率值。這種方法，從理論上講，是可以準(zhǔn)確的測(cè)出射頻卡的頻率。但是它的缺陷也顯而易見。它的價(jià)格非常昂貴，實(shí)際測(cè)試的準(zhǔn)確性受到激勵(lì)放大電路的制約，無法發(fā)揮頻譜儀的優(yōu)點(diǎn)，最重要的是它操作復(fù)雜，效率低下，當(dāng)大批量的卡需要測(cè)試時(shí)，它是無法勝任的。
發(fā)明內(nèi)容為了解決手動(dòng)測(cè)試頻率的設(shè)備價(jià)格昂貴、操作復(fù)雜、效率低下的技術(shù)缺陷，本實(shí)用新型提供一種射頻卡綜合頻率測(cè)試儀，所述頻率測(cè)試儀主要是由掃頻信號(hào)源發(fā)生控制電路、掃頻信號(hào)處理電路、信號(hào)發(fā)射電路、諧振檢波電路、幅值測(cè)量電路和頻率計(jì)數(shù)電路組成；所述掃頻信號(hào)源發(fā)生控制電路產(chǎn)生掃頻信號(hào)源；所述掃頻信號(hào)處理電路處理掃頻信號(hào)源；所述信號(hào)發(fā)射電路將處理后的掃頻信號(hào)源持續(xù)發(fā)射出去；所述諧振檢波電路檢測(cè)出信號(hào)發(fā)射電路發(fā)射的掃頻信號(hào)與射頻卡頻率的諧振信號(hào)的峰值諧振點(diǎn)；所述幅值測(cè)量電路和頻率計(jì)數(shù)電路測(cè)量出峰值諧振點(diǎn)的頻率值。進(jìn)一步，所述掃頻信號(hào)源發(fā)生控制電路是采用數(shù)字直接頻率合成方式，該數(shù)字直接頻率合成以單片機(jī)和現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列為控制核心，利用現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列中的N位地址存儲(chǔ)相應(yīng)的正弦表值，通過改變頻率控制字K，尋址相位累加器中的波形數(shù)據(jù)，產(chǎn)生所需頻率的正弦信號(hào)fo=fc *K/2N，或者所述掃頻信號(hào)源是由數(shù)字頻率合成器產(chǎn)生。進(jìn)一步，所述掃頻信號(hào)處理電路是由帶通濾波電路、信號(hào)放大電路和自動(dòng)增益控制電路組成。進(jìn)一步，所述自動(dòng)增益控制電路是由電平檢測(cè)器、低通濾波器、直流放大器、電壓比較器、控制電壓產(chǎn)生器和可控增益放大器組成。進(jìn)一步，所述的幅值測(cè)量電路為一個(gè)由二極管電路和電壓跟隨器組成的峰值檢波電路。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和有益效果在于:1、本實(shí)用新型技術(shù)方案所提供的掃頻信號(hào)源是由數(shù)字直接頻率合成得來的，由單片機(jī)控制信號(hào)頻率和幅度，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)可控，能夠快速檢測(cè)出射頻卡頻率。2、本實(shí)用新型提供的射頻卡綜合頻率測(cè)試儀的價(jià)格低，其精度高，準(zhǔn)確性好，且智能化，易于操作。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

圖1為本實(shí)用新型射頻卡綜合頻率測(cè)試儀的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；圖2為本實(shí)用新型數(shù)字直接頻率合成原理框圖；圖3是本實(shí)用新型自動(dòng)增益控制電路的組成框圖；圖4是本實(shí)用新型峰值檢波電路原理圖；圖5是本實(shí)用新型等精度測(cè)量；圖6是本實(shí)用新型等精度測(cè)量簡(jiǎn)化圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，本實(shí)用新型提供一種射頻卡綜合頻率測(cè)試儀，該頻率測(cè)試儀是由掃頻信號(hào)源發(fā)生控制電路、掃頻信號(hào)處理電路、信號(hào)發(fā)射電路、諧振檢波電路、幅值測(cè)量電路和頻率計(jì)數(shù)電路組成；所述掃頻信號(hào)源發(fā)生控制電路產(chǎn)生掃頻信號(hào)源；所述掃頻信號(hào)處理電路處理掃頻信號(hào)源；所述信號(hào)發(fā)射電路將處理后的掃頻信號(hào)源持續(xù)發(fā)射出去；所述諧振檢波電路檢測(cè)出信號(hào)發(fā)射電路發(fā)射的掃頻信號(hào)與射頻卡頻率的諧振信號(hào)的峰值諧振點(diǎn)；所述幅值測(cè)量電路和頻率計(jì)數(shù)電路測(cè)量出峰值諧振點(diǎn)的頻率值。所述掃頻信號(hào)源發(fā)生控制電路是采用數(shù)字直接頻率合成方式，該數(shù)字直接頻率合成以單片機(jī)和現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列為控制核心，利用現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列中的N位地址存儲(chǔ)相應(yīng)的正弦表值，通過改變頻率控制字K，尋址相位累加器中的波形數(shù)據(jù)，產(chǎn)生所需頻率的正弦信號(hào)fo=fc *K/2N，或者所述掃頻信號(hào)源是由數(shù)字頻率合成器AD9850芯片產(chǎn)生；所述掃頻信號(hào)處理電路是由帶通濾波電路、信號(hào)放大電路和自動(dòng)增益控制電路組成。所述自動(dòng)增益控制電路是由電平檢測(cè)器、低通濾波器、直流放大器、電壓比較器、控制電壓產(chǎn)生器、可控增益放大器組成。所述的幅值測(cè)量電路為一個(gè)由二極管電路和電壓跟隨器組成的峰值檢波電路。所述的頻率計(jì)數(shù)電路采用等精度頻率測(cè)量法，此種測(cè)量法測(cè)量精度保持恒定，不隨所測(cè)信號(hào)的變化而變化。在快速測(cè)量的要求下，要保證較高精度的測(cè)頻，必須采用較高的標(biāo)準(zhǔn)頻率信號(hào)。單片機(jī)受本身時(shí)鐘頻率和若干指令運(yùn)算的限制，測(cè)頻速度較慢，無法滿足高速、高精度的測(cè)頻要求；而采用高集成度、高速的現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列FPGA為實(shí)現(xiàn)高速、高精度的測(cè)頻提供了保證。由于系統(tǒng)掃頻信號(hào)源是在短期內(nèi)(I秒)掃過一個(gè)較寬的頻段(IOOKHz — 200KHz和IOMHz — 20MHz)，且頻率較高，所以周期法和直接測(cè)頻法是不合適的。在此，本儀器選擇了等精度測(cè)量法，來保證最終測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。如圖2所示，為了無損傷檢測(cè)射頻卡的頻率、Q值、電容和電感等參數(shù)，本實(shí)用新型運(yùn)用數(shù)字直接頻率合成(以下簡(jiǎn)稱DDS)和鎖相環(huán)(以下簡(jiǎn)稱PLL)技術(shù)，采用高性能的A/D轉(zhuǎn)換器，以FPGA和ARM (為一種性能高、成本低和能耗省的微處理器，簡(jiǎn)稱ARM)為控制與處理模塊，研究設(shè)計(jì)了集低頻頻段(80ΚΗζ-200ΚΗζ )和高頻頻段(IOMHz — 20MHz )于一體的綜合頻率測(cè)試儀。該測(cè)試儀通過可控的掃頻信號(hào)源掃過覆蓋高低頻射頻卡頻率的區(qū)域，輸出的掃頻信號(hào)通過帶通濾波電路、低噪聲放大電路和自動(dòng)增益控制電路后，由諧振天線線圈發(fā)射出去，當(dāng)射頻卡放到發(fā)射天線線圈附近，掃頻的信號(hào)源掃描到與射頻卡的固有頻率一致時(shí)，二者產(chǎn)生諧振，諧振信號(hào)疊加到發(fā)射天線線圈上，通過檢波電路，檢測(cè)出諧振點(diǎn)，并以此作為中斷信號(hào)，中止掃頻信號(hào)源的步進(jìn)，并由等精度測(cè)量法，測(cè)量出掃頻信號(hào)源此時(shí)刻的頻率值，該值可認(rèn)為等同于射頻卡的固有頻率值。另外，由于不同Q值的射頻卡在諧振時(shí)，產(chǎn)生的諧振波形幅值是不一樣的，也即其諧振帶帶寬不一致，通過檢測(cè)出諧振帶寬和諧振頻點(diǎn)，就可以計(jì)算出射頻卡線圈的Q值。其中，本實(shí)用新型信號(hào)源設(shè)計(jì)方案中采用數(shù)字直接頻率合成器(DDS)，DDS以單片機(jī)和FPGA為控制核心，利用FPGA中的N位地址存儲(chǔ)相應(yīng)的正弦表值，通過改變頻率控制字K，尋址相位累加器中的波形數(shù)據(jù)，以產(chǎn)生所需頻率的正弦信號(hào)fo=fc *K/2N，如圖2所示。該方案頻率比較穩(wěn)定，抗干擾能力強(qiáng)。DDS掃頻信號(hào)源產(chǎn)生一定范圍的掃頻信號(hào)時(shí)，信號(hào)的幅度會(huì)隨著頻率的升高而減小，而為了檢測(cè)卡的Q值時(shí)，是需要掃頻信號(hào)幅度的變化量盡量小，甚至固定不變，這就要求掃頻信號(hào)必須經(jīng)過一定的自動(dòng)增益控制，使其保持一個(gè)穩(wěn)定的幅度，不隨頻率的改變而變化。如圖3所示，自動(dòng)增益控制電路可以看成由反饋控制器和(控制)對(duì)象兩部分組成，其中反饋控制器由電平檢測(cè)器、低通濾波器、直流放大器、電壓比較器和控制電壓產(chǎn)生器組成，被控對(duì)象是可控增益放大器?？煽卦鲆娣糯笃鞯妮斎胄盘?hào)就是AGC電路的輸入信號(hào)
權(quán)利要求1.一種射頻卡綜合頻率測(cè)試儀，其特征在于，所述頻率測(cè)試儀主要是由掃頻信號(hào)源發(fā)生控制電路、掃頻信號(hào)處理電路、信號(hào)發(fā)射電路、諧振檢波電路、幅值測(cè)量電路和頻率計(jì)數(shù)電路組成； 所述掃頻信號(hào)源發(fā)生控制電路產(chǎn)生掃頻信號(hào)源； 所述掃頻信號(hào)處理電路處理掃頻信號(hào)源； 所述信號(hào)發(fā)射電路將處理后的掃頻信號(hào)源持續(xù)發(fā)射出去； 所述諧振檢波電路檢測(cè)出信號(hào)發(fā)射電路發(fā)射的掃頻信號(hào)與射頻卡頻率的諧振信號(hào)的峰值諧振點(diǎn)； 所述幅值測(cè)量電路和頻率計(jì)數(shù)電路測(cè)量出峰值諧振點(diǎn)的頻率值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的射頻卡綜合頻率測(cè)試儀，其特征在于，所述掃頻信號(hào)源發(fā)生控制電路是采用數(shù)字直接頻率合成方式，或者所述掃頻信號(hào)源是由數(shù)字頻率合成器產(chǎn)生。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的射頻卡綜合頻率測(cè)試儀，其特征在于，所述掃頻信號(hào)處理電路是由帶通濾波電路、信號(hào)放大電路和自動(dòng)增益控制電路組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的射頻卡綜合頻率測(cè)試儀，其特征在于，所述自動(dòng)增益控制電路是由電平檢測(cè)器、低通濾波器、直流放大器、電壓比較器、控制電壓產(chǎn)生器和可控增益放大器組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的射頻卡綜合頻率測(cè)試儀，其特征在于，所述的幅值測(cè)量電路為一個(gè)由二極管電路和電壓跟隨器組成的峰值檢波電路。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種射頻卡綜合頻率測(cè)試儀，所述頻率測(cè)試儀主要是由掃頻信號(hào)源發(fā)生控制電路、掃頻信號(hào)處理電路、信號(hào)發(fā)射電路、諧振檢波電路、幅值測(cè)量電路和頻率計(jì)數(shù)電路組成；所述掃頻信號(hào)源發(fā)生控制電路產(chǎn)生掃頻信號(hào)源；所述掃頻信號(hào)處理電路處理掃頻信號(hào)源；所述信號(hào)發(fā)射電路將處理后的掃頻信號(hào)源持續(xù)發(fā)射出去；所述諧振檢波電路檢測(cè)出信號(hào)發(fā)射電路發(fā)射的掃頻信號(hào)與射頻卡頻率的諧振信號(hào)的峰值諧振點(diǎn)；所述幅值測(cè)量電路和頻率計(jì)數(shù)電路測(cè)量出峰值諧振點(diǎn)的頻率值；本實(shí)用新型技術(shù)方案所提供的掃頻信號(hào)源是由數(shù)字直接頻率合成得來的，由單片機(jī)控制信號(hào)頻率和幅度，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)可控，能夠快速檢測(cè)出射頻卡頻率。
文檔編號(hào)G01R23/16GK203164288SQ20122064520
公開日2013年8月28日 申請(qǐng)日期2012年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月29日
發(fā)明者倪水平, 彭維平, 陶蓮菊, 鄧立恒 申請(qǐng)人:焦作市神盾科技有限公司