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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik RFID-Signal auswerten / Filterung


Autor: Darian (Gast)
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Hallo,

mich würde mal interessieren, wie eigentlich RFID-Lesegeräte 
(UHF-Bereich) arbeiten bzw. speziell, wie sie die Daten der Transponder 
auswerten. Grundaufbau ist klar, in der Regel geht das im Lesegerät vom 
Transponder empfangene Signal auf einen I/Q-Mischer, wo es direkt auf 0 
Hz (also ohne Zwischenfrequenz) heruntergemischt wird. Anschließend wird 
gefiltert und die weitere Arbeit von einem DSP erledigt - aber genau der 
Schritt ist mir noch nicht ganz klar.

In den Anhang habe ich mal ein Signal gepackt, wie es nach dem 
I/Q-Mischer aussehen könnte (nur vereinfacht gezeichnet, bitte nicht zu 
100% ernst nehmen...geht mir nur ums Prinzip). Was im Endeffekt 
ausgewertet werden soll, ist die Transponderantwort - alles andere ist 
nutzlos.

Zur Skizze zwei Anmerkungen: Ohne es all zu genau zu nehmen, würde ich 
mal sagen: A1 ist ca. 1 - 2V, A2 ist nur minimal größer (im 
zweistellingen mV-Bereich). Beide Spannungen sind variabel, da vom 
Abstand Transponder / Lesegerät abhängig.

Wie gewinnt man aus diesem Signal jetzt wieder die 1/0-Folge des 
Transponders? Störend ist ja das Signal, welches vom Lesegerät an den 
Transponder gerichtet ist, und ebenfalls in den Empfangsweg des 
Lesegerätes gerät.

Meine Idee wäre:
I/Q-Mischer -> Tiefpass (um andere Mischprodukte wegzufiltern) -> 
Hochpass (um die Transponderantwort herunterzuziehen und um 0V zu 
zentrieren) -> AD-Wandler -> DSP

Machen das "richtige" industrielle RFID-Lesegeräte auch so, oder läuft 
es dort anders? Habe mir schon diverse Datenblätter angesehen, aber der 
Abschnitt ist dort immer kaum beschrieben.


Danke für alle weitergehenden Infos!

Darian

Autor: Hans (Gast)
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Oft wird beim empfangen das obere Seitenband ausgewertet, d.h. die 
Trägerfrequenz und alles darunter wird weggefilter. Lies da mal etwas 
über das Back-Scattering-Verfahren durch - so wird dann empfangen.

Gruß,

Autor: Darian (Gast)
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Hallo,

das Backscattering-Verfahren ist mir weitgehend klar. Durch 
Heruntermischen des Signals direkt ins Basisband mit Trägerfrequenz = 
Mischfrequenz, wie es bei UHF-RFID anscheinend die favorisierte Methode 
ist, verschiebt sich der Träger auf DC-Niveau und es ergibt sich ein 
Signalverlauf wie oben dargestellt.

Hier mal ein beispielhaftes Blockschaltbild, was ich inzwischen gefunden 
habe: http://www.wj.com/products/RFIDSemiconductors.aspx

Was mich hierbei interessiert, ist, wie eben die Filter nach dem Mischen 
aussehen. Im Endeffekt hat man ja (siehe Signalverlauf im ersten 
Posting) ein wechselndes DC-Niveau:

0,5*A2 bei Datenübertragung des Lesegerätes
A1 + 0,5*(A1+A2) bei Datenübertragung des Transponders


Daher meine Idee eines Hochpasses (oder anders gesagt: AC-Kopplung) + 
Tiefpass gegen unerwünschte Mischprodukte.


Die Frage ist halt, ob es in industriellen Lesern wirklich so gemacht 
wird - oder ob ich es mir nicht doch zu einfach mache?

Autor: Analog (Gast)
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>das Backscattering-Verfahren ist mir weitgehend klar. Durch
>Heruntermischen des Signals direkt ins Basisband mit Trägerfrequenz =
>Mischfrequenz, wie es bei UHF-RFID anscheinend die favorisierte Methode
>ist, verschiebt sich der Träger auf DC-Niveau und es ergibt sich ein
>Signalverlauf wie oben dargestellt.
>
>Hier mal ein beispielhaftes Blockschaltbild, was ich inzwischen gefunden
>habe: http://www.wj.com/products/RFIDSemiconductors.aspx


Ich arbeite seit 5 Jahren mit RFID und habe auch schon einige Lesegeräte 
gebaut, allerdings nur HF (13.56MHz)-Varianten. So wie Du in der Theorie 
bist, klingt es, also ob Du eine Diplomarbeit darüber schreibst bzw. 
schreiben willst.

>Was mich hierbei interessiert, ist, wie eben die Filter nach dem Mischen
>aussehen. Im Endeffekt hat man ja (siehe Signalverlauf im ersten
>Posting) ein wechselndes DC-Niveau:

Also bei den industriellen Readern wird nur für den TX-Prozess gemischt. 
Für den Empfang wird nur gefiltert und ggf. amplifiziert (geiles Wort , 
wa?). Das weiß ich, weil ich den internen Aufbau der fertigen RFID-Chips 
sehr genau kenne. Nebenbei die Filter sehen nach dem Mischen oder nach 
sonstigen Prozessen immer gleich aus :)
Aber merke: Nur für den Sendeprozess wird gemischt z.B.

ISO14443 : 13.56Mhz  mit der Modulation von 434KHz (oder irgendwie um 
die 400 - vielleicht irre ich mich hier um ein paar KHz)


>Daher meine Idee eines Hochpasses (oder anders gesagt: AC-Kopplung) +
>Tiefpass gegen unerwünschte Mischprodukte.

ja HP+TP = BP , so ist es

Autor: Smith. Mr. Smith. (Gast)
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> Für den Empfang wird nur gefiltert und ggf. amplifiziert (geiles Wort ,
wa?).

Entschuldigung, aber das kann nicht sein. Irgendwann muss das Nutzsignal 
vom Träger befreit werden und das macht man durch eine Demodulation. Mit 
Filtern und Verstärken erreichst Du da wenig.

> Nebenbei die Filter sehen nach dem Mischen oder nach sonstigen Prozessen immer 
gleich aus :)

Was rauchst Du für'n Zeug?

Autor: Analog (Gast)
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>> Für den Empfang wird nur gefiltert und ggf. amplifiziert (geiles Wort ,
>>wa?).

>Entschuldigung, aber das kann nicht sein. Irgendwann muss das Nutzsignal
>vom Träger befreit werden und das macht man durch eine Demodulation. Mit
>Filtern und Verstärken erreichst Du da wenig.

Eben nicht. Das ist ja der Witz. Der Transponder sendet nicht ! Er 
Versetzt seine eigene Spule für sehr kurze Zeiten in einen Kurzschluß. 
Diese sorgt für eine Rückwirkung in der Sendespule. So wird moduliert. 
Oft wird dies mit simplen AD-Wandlern im Reader festgestellt.

>> Nebenbei die Filter sehen nach dem Mischen oder nach sonstigen Prozessen 
>>immer
>>gleich aus :)

>Was rauchst Du für'n Zeug?

:) Nur Kippen

Autor: Analog (Gast)
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@ Smith. Mr. Smith.

Noch ein Stichwort : Lastmodulation

Autor: Smith. Mr. Smith. (Gast)
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Nun ja, Deine Ausführungen klingen so, wie wenn der Empfang des 
Transponder-Signals weder Mischen (ins Basisband) noch eine Demodulation 
erfordert.

Autor: Analog (Gast)
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Es ist eben kein Funk. Die Demodulation kann man auch mit einem 
Komparator vornehmen. Weil bei einem Kurzschluß im Transponder, die 
Spannung in der Reader-Spule stark einbricht. Kann man auch richtig gut 
auf dem Oszi sehen.

Autor: Smith. Mr. Smith. (Gast)
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Naja, insofern kann ich auch nen Mittelwellensender mit nem Komparator 
demodulieren. Es handelt sich dann aber um einen Allwellenempfänger der 
in der Tat nix mehr mit Funk zu tun hat. Tät mich mal interessieren wo 
Du arbeitest.

Autor: Darian (Gast)
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Wie es im Kurzwellenbereich bei 13,56 MHz aussieht kann ich nicht sagen, 
aber im UHF-Bereich (868MHz) wird definitiv heruntergemischt (und dies 
wohl in der Regel mit f_oszillator = f_traeger, also direkt auf 0 Hz). 
Die benutzten Kanäle im UHF-RFID-Bereich sind nur 200kHz breit, da wäre 
ein benötigtes steilflankiges Bandpassfilter mit Sicherheit teurer und 
aufwändiger als ein Mischer.

Da es im UHF-Bereich dann eben auch keine Subträger gibt und sich das 
Nutzsignal stattdessen sehr nahe am Träger befindet, hat man hier eben 
dieses Problem, das man Teile des Trägers im Empfangssignal hat (siehe 
Bild oben, durch das direkte Mischen wird der Träger zum DC-Anteil).

Also muss man hier auch gewissermaßen das Nutzsignal vom Träger trennen, 
wie "Mr. Smith" auch schon geschrieben hat.

Meine Frage ist halt jetzt nur: Wie geschieht das?

Autor: Hans Peter (Gast)
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Mal eine andere Frage zum Thema UHF-Signal.

Ich beschäfftige mich zur Zeit mit der Integration von RFID-CHIPs in 
Multilayer. Gibt es hierzu schon andere Pilotversuche?

Meine Problemestellungen liegen

-  im Bereich metallischer Umgebung (Abstandsproblematik)
-  Störeffekte allgemein

wenn sich jemand mit diesen Problemstellungen auskennt oder schon wo 
anders was gelesen hat, bitte ich um Rückantwort.

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