Neste artigo apresentamos o Cl controlado por software resultando em um funcionamento com altas taxas de dados. Philip Karantzalis -Tradução Técnica: Eutíquio Lopez
Nota: artigo publicado na Revista Saber Eletrônica 443 de dezembro de 2009.
A, "Identificação por Radiofrequência - RFID" consiste de uma tecnologia "auto-ID" utilizada para identificar remotamente qualquer objeto que possua uma etiqueta codificada. Um sistema RFID (UHF) contém um leitor (ou interrogador) que transmite informação para uma etiqueta pela modulação de um sinal de RF na faixa de frequência entre 860 MHz e 960 MHz — (UHF).
Em geral a etiqueta é passiva, isto é, ela obtém toda sua energia para operação de um leitor que transmite um sinal de radiofrequência [RF (CW)]. A etiqueta responde com a modulação do coeficiente de reflexão de sua antena, retornando assim um sinal de informação para o leitor.
A detecção do sinal na etiqueta requer a medida do intervalo de tempo entre as transições do mesmo (um símbolo de dados "1" tem intervalo maior que outro símbolo, por exemplo, "0"). O leitor RFID começa o registro da etiqueta enviando um sinal que dá instruções para ela fornecer sua taxa (velocidade) de dados retornados e codificados. Esse tipo de leitor pode operar em um ambiente ruidoso de RF onde haja muitos desses exemplares trabalhando bem próximos entre si.
Os três modos de operação possíveis (interrogador simples, múltiplo ou denso) definem os limites do espectro de frequências do leitor e os sinais da etiqueta. A "programabilidade" de software do receptor fornece um ótimo compromisso entre a detecção simultânea de múltiplas etiquetas confiáveis e o tráfego intenso de dados. O leitor programável contém um demodulador I/Q de alta linearidade, amplificadores de baixo ruído, um filtro banda base (ou passa-faixa) duplo com ganho e largura de faixas variáveis e um ADC: conversor analógico - digital.
Dessa forma, este duplo filtro, casado, pertencente à linha de produtos da Linear Technology, cujo Part Number o LTC6602, pode perfeitamente otimizar dispositivos como os leitores RFID de alta performance.
LTC6602 - Filtro Passa faixa Duplo
Este CI caracteriza-se por possuir internamente dois canais de filtro idênticos que apresentam um controle de ganho casado e circuitos passa altas e passa baixas controlado por frequência. A diferença de fase entre os dois canais de filtro é aproximadamente igual a mais ou menos 1 grau. Uma frequência de clock, seja interna ou externa, posiciona a banda de passagem do filtro até o espectro de frequências necessário.
Os valores das frequências corners dos "passa baixas" e "passa altas", bem como da largura de faixa do filtro, serão determinados pelas taxas de divisão da frequência de clock, as quais poderão ser de 100, 300 ou 600 para o passa-baixas e de 1000, 2000 ou 6000 para o passa- altas.
A figura 1 mostra a resposta típica de um filtro com clock interno de 90 MHz e taxas de divisão iguais a 6000 e 600 para o passa-altas e o passa-baixas, respectivamente. O controle da largura de faixa (banda) do filtro permite a definição, via software, do modo de operação do receptor RFID, adequando-o ao ambiente externo de operação.
Filtro "Baseband" aplicável a Leitor RFID
A figura 2 apresenta um simples circuito de filtro "baseband" utilizando o CI LTC6602, o qual tem um controle serial SPI para variação do ganho e largura de faixa do filtro de modo a adaptá-lo a um diversificado conjunto de velocidades e códigos de dados. A faixa de frequência de "backscattering" (retrodifusão) corresponde ao intervalo (40 kHz — 640 kHz) enquanto o range de "velocidade de dados" vai de 5 kbps a 640 kbps.
A frequência interna de clock, fornecida por um conversor digital — analógico de 8 bits, o DAC — LTC2630, proporciona a obtenção de uma ótima resolução para o filtro. Uma faixa de tensão de saída do DAC, de 0 a 3 V, posiciona a frequência de clock entre 40MHz e 100 MHz (234,4 kHz por bit). As taxas de divisão para as frequências passa-altas e passa-baixas são controladas pelo controle serial SPI do LTC6602. A faixa de corte do filtro passa- altas é de 6,7 kHz a 100 kHz, enquanto no passa-baixas corresponde ao intervalo (66,7 kHz —1 MHz).
O ajuste ótimo da largura de faixa do filtro pode ser obtido através de um algoritmo de software, sendo uma função da frequência de clock, da taxa de dados e da sua codificação. Essa largura (banda) deverá ser "estreita o suficiente" para maximizar a faixa dinâmica de entrada do conversor ADC e, ao mesmo tempo, "larga o possível" para preservar as transições do sinal e larguras de pulso (a configuração apropriada para o filtro assegura uma detecção DSP confiável do sinal da etiqueta.
A figura 3 exemplifica a resposta do filtro no domínio do tempo para uma típica sequência de sinais da etiqueta (um curto intervalo de pulsos seguido por um longo intervalo).
A frequência de corte do passa-baixas (fC2) é determinada pelo inverso do menor intervalo, ou seja, fC2=1/10 µs= 100 kHz. Se essa frequência for menor que esse valor, a transição do sinal e o intervalo de tempo serão distorcidos, além do que ficarão irreconhecíveis.
A definição da frequência de corte do passa altas (fC1) é mais qualitativa do que específica. Essa frequência (fC1) deverá ser menor do que o inverso do mais longo intervalo de pulsos (no exemplo mostrado: fC1<1/ 20 µs => fC1< 50 kHz e tão alta quanto possível para minimizar o ruído de baixa frequência do receptor.
A metade inferior da figura 3 exibe a resposta completa do filtro (passa-baixas + passa-altas). Comparando-se as saídas do filtro ilustradas para circuitos passa- altas de 10 kHz e 30 kHz, as transições do sinal e os intervalos de tempo da saída de 10 kHz são adequados para a detecção de uma sequência de sinais (em um ambiente RFID, o ruído presente será superposto ao sinal de saída). Geralmente, aumentando-se a fC2 do passa-baixas e/ou diminuindo-se a fC1 do passa-altas, isso melhora as transições de sinal e os intervalos de tempo, embora ás custas de um aumento do ruído na saída do filtro.
Conclusão
O filtro passa-faixa duplo LTC6602, da Linear Technology, é um circuito programável para ser usado em leitores RFID (UHF). Utilizando-se este CI controlado por software, obtém-se um funcionamento com elevadas taxas de dados (informações), seja com um simples interrogador ou em um sistema de leitura múltiplo (ou mesmo denso), garantindo-se uma ótima detecção do sinal retornado pela etiqueta.
O CI LTC6602 é um chip muito compacto, sendo encapsulado em invólucro QFN, de 4 mm x 4 mm, o qual é passível de programação com controle serial ou paralelo.
