基于过采样技术的远距离读卡系统的实现

　　3. 1 奈奎斯特采样定理

　　根据奈奎斯特采样定理, 需要数字化的模拟信号的带宽必须被限制在采样频率fs的一半以下, 否则将会产生混叠效应, 信号将不能被完全恢复。这就从理论上要求一个理想的截频为fs/2的低通滤波器。实际中采用的通频带为0 ~fs/2的低通滤波器不可能既完全滤掉高于fs /2 的分量又不衰减接近于fs/2的有用分量。因此实际的采样结果也必然与理论上的有差别。如果采用高于fs的采样频率, 如2fs, 则可以很容易用模拟滤波器先滤掉高于1. 5fs的分量, 同时完整保留有用分量。采样后混入的界于0. 5fs~ 1. 5fs之间的分量可以很容易用数字滤波器来滤掉。这样输入模拟滤波器的设计将比抗混叠滤波器简单的多。

　　3. 2 量化与信噪比

　　模拟信号的量化带来了量化误差, 理想的最大量化误差为+ /- 0. 5LSB。AD转换器的输入范围和位数代表了最大的绝对量化误差。量化误差也可以在频域进行分析, AD转换的位数决定了信噪比SNR; 反过来说提高信噪比可以提高AD转换的精度。

　　假设输入信号不断变化, 量化误差可以看作能量均匀分布在0~ fs /2上的白噪声。但是对于理想的AD转换器和幅度缓慢变化的输入信号, 量化误差不能看作是白噪声。为了利用白噪声理论, 可以在输入信号上叠加一连续变化的信号, 叫做?? 抖动信号 , 它的幅值至少应为1LSB。

　　3. 3 叠加白噪声提高信噪比

　　由于量化噪声功率平均分配在0~ fs/2, 而量化噪声能量是不随采样频率变化的, 采用越高的采样频率时, 量化噪声功率密度将越小, 这时分布在输入信号的有用频谱上的噪声功率也越小, 即提高了信噪比。只要数字低通滤波器将大于fs/2的频率分量滤掉, 采样精度将会提高。

　　采用叠加白噪声进行的过采样在每提高一倍采样频率的情况下可以将信噪比提高3 dB 或者说增加半位的分辨率, 对于精度要求不太高的系统是不错的选择。这种方式需要通过某种方法产生白噪声, 有时AD转换器内部的噪声已经足够, 也就不用外加噪声源了。该方式对于输入原始波形没有限制, 尤其适合于过采样倍数可以做的较高的系统。

　　4、过采样解码原理

　　只读型125 kH z ID卡编码规则: 芯片采用曼彻斯特编码规则, RF周期与数据位周期的比率是RF /64, 卡片的全部数据位为64位, 包含9个开始位(全为1) 40个数据位( 8 个厂商码+ 32个数据位)、14个行列校验位( 10个行校验+ 4个列校验)、1个停止位。卡片在向读卡器传送数据时先传送9个开始位, 然后传送8个厂商码, 然后传送32个数据位。其中15个校验和结束位用以跟踪包含厂商码在内的40位数据。

　　　由图2可知, 解码的关键是要正确识别文件头和其余的数据, 即正确的识别逻辑1和逻辑0, 当ID卡由远到近接近读卡器时, ID卡从读卡器的电磁波辐射场获得能量, 对电磁场进行负载调制, 发回自己携带的信息; 当距离比较远时, 读卡器接收回的信号较弱, 放大之后不能达到MC?? 可以识别的数字信号, 显示为三角波, 而且幅值较小, 这样必须通过AD转换才能转换为MCM 可以识别的数字信号。由曼彻斯特的编码规则可知从高到低的跳变是0从低到高的跳变是1, 当信号通过低通滤波电路输入AD转换端时, 信号为三角波, 三角波的上升沿代表了曼彻斯特编码的低到高的跳变,即逻辑1, 下降沿代表了曼彻斯特编码的高到低的跳变, 即逻辑0, 上升沿和下降沿持续的时间即代表了逻辑1和逻辑0持续的时间, 有了这几个参数后MCM 就可正确的识别ID卡的信息, 进行曼彻斯特编码的解码了。