专利名称：射频卡综合频率测试仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种射频卡频率测试设备技术领域，确切地说是一种射频卡综合频率测试仪。
背景技术：
射频卡又称非接触式IC卡，由IC芯片、感应天线组成，封装在一个标准的PVC卡片内，芯片及天线无任何外露部分。随着技术的发展，射频卡在我们生活和工作中的应用越来越广泛，如身份证、公交卡、门禁卡、购物卡、电子钱包和列车票等等。由于它的应用前景广阔，需求量巨大，但市场上流通的卡片的质量参差不齐，卡片的参数也不尽相同，甚至同一家厂家生产的不同批次的卡，它的离散性也非常大。为了保证质量，射频卡的生产厂家需要抽检或者全检所生产的射频卡，因此他们迫切的需要一种在不破坏卡片的情况下，能准确检测出卡片参数的仪器设备。目前，市场上有一种手动测试频率的设备，它的主要原理是利用频谱仪作为信号的激励源和显示设备，外接高频卡和低频卡对应的激励放大电路，通过手动调整激励源的频率，使信号源的频率与射频卡的固有频率一致，达到谐振状态，这时，读出频谱仪上的频率，就是射频卡的频率值。这种方法，从理论上讲，是可以准确的测出射频卡的频率。但是它的缺陷也显而易见。它的价格非常昂贵，实际测试的准确性受到激励放大电路的制约，无法发挥频谱仪的优点，最重要的是它操作复杂，效率低下，当大批量的卡需要测试时，它是无法胜任的。
发明内容为了解决手动测试频率的设备价格昂贵、操作复杂、效率低下的技术缺陷，本实用新型提供一种射频卡综合频率测试仪，所述频率测试仪主要是由扫频信号源发生控制电路、扫频信号处理电路、信号发射电路、谐振检波电路、幅值测量电路和频率计数电路组成；所述扫频信号源发生控制电路产生扫频信号源；所述扫频信号处理电路处理扫频信号源；所述信号发射电路将处理后的扫频信号源持续发射出去；所述谐振检波电路检测出信号发射电路发射的扫频信号与射频卡频率的谐振信号的峰值谐振点；所述幅值测量电路和频率计数电路测量出峰值谐振点的频率值。进一步，所述扫频信号源发生控制电路是采用数字直接频率合成方式，该数字直接频率合成以单片机和现场可编程门阵列为控制核心，利用现场可编程门阵列中的N位地址存储相应的正弦表值，通过改变频率控制字K，寻址相位累加器中的波形数据，产生所需频率的正弦信号fo=fc *K/2N，或者所述扫频信号源是由数字频率合成器产生。进一步，所述扫频信号处理电路是由带通滤波电路、信号放大电路和自动增益控制电路组成。进一步，所述自动增益控制电路是由电平检测器、低通滤波器、直流放大器、电压比较器、控制电压产生器和可控增益放大器组成。进一步，所述的幅值测量电路为一个由二极管电路和电压跟随器组成的峰值检波电路。本实用新型与现有技术相比，本实用新型的优点和有益效果在于:1、本实用新型技术方案所提供的扫频信号源是由数字直接频率合成得来的，由单片机控制信号频率和幅度，实现动态可控，能够快速检测出射频卡频率。2、本实用新型提供的射频卡综合频率测试仪的价格低，其精度高，准确性好，且智能化，易于操作。
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步详细的说明。
图1为本实用新型射频卡综合频率测试仪的系统结构框图；图2为本实用新型数字直接频率合成原理框图；图3是本实用新型自动增益控制电路的组成框图；图4是本实用新型峰值检波电路原理图；图5是本实用新型等精度测量；图6是本实用新型等精度测量简化图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型提供一种射频卡综合频率测试仪，该频率测试仪是由扫频信号源发生控制电路、扫频信号处理电路、信号发射电路、谐振检波电路、幅值测量电路和频率计数电路组成；所述扫频信号源发生控制电路产生扫频信号源；所述扫频信号处理电路处理扫频信号源；所述信号发射电路将处理后的扫频信号源持续发射出去；所述谐振检波电路检测出信号发射电路发射的扫频信号与射频卡频率的谐振信号的峰值谐振点；所述幅值测量电路和频率计数电路测量出峰值谐振点的频率值。所述扫频信号源发生控制电路是采用数字直接频率合成方式，该数字直接频率合成以单片机和现场可编程门阵列为控制核心，利用现场可编程门阵列中的N位地址存储相应的正弦表值，通过改变频率控制字K，寻址相位累加器中的波形数据，产生所需频率的正弦信号fo=fc *K/2N，或者所述扫频信号源是由数字频率合成器AD9850芯片产生；所述扫频信号处理电路是由带通滤波电路、信号放大电路和自动增益控制电路组成。所述自动增益控制电路是由电平检测器、低通滤波器、直流放大器、电压比较器、控制电压产生器、可控增益放大器组成。所述的幅值测量电路为一个由二极管电路和电压跟随器组成的峰值检波电路。所述的频率计数电路采用等精度频率测量法，此种测量法测量精度保持恒定，不随所测信号的变化而变化。在快速测量的要求下，要保证较高精度的测频，必须采用较高的标准频率信号。单片机受本身时钟频率和若干指令运算的限制，测频速度较慢，无法满足高速、高精度的测频要求；而采用高集成度、高速的现场可编程门阵列FPGA为实现高速、高精度的测频提供了保证。由于系统扫频信号源是在短期内(I秒)扫过一个较宽的频段(IOOKHz — 200KHz和IOMHz — 20MHz)，且频率较高，所以周期法和直接测频法是不合适的。在此，本仪器选择了等精度测量法，来保证最终测量结果的准确性。如图2所示，为了无损伤检测射频卡的频率、Q值、电容和电感等参数，本实用新型运用数字直接频率合成(以下简称DDS)和锁相环(以下简称PLL)技术，采用高性能的A/D转换器，以FPGA和ARM (为一种性能高、成本低和能耗省的微处理器，简称ARM)为控制与处理模块，研究设计了集低频频段(80ΚΗζ-200ΚΗζ )和高频频段(IOMHz — 20MHz )于一体的综合频率测试仪。该测试仪通过可控的扫频信号源扫过覆盖高低频射频卡频率的区域，输出的扫频信号通过带通滤波电路、低噪声放大电路和自动增益控制电路后，由谐振天线线圈发射出去，当射频卡放到发射天线线圈附近，扫频的信号源扫描到与射频卡的固有频率一致时，二者产生谐振，谐振信号叠加到发射天线线圈上，通过检波电路，检测出谐振点，并以此作为中断信号，中止扫频信号源的步进，并由等精度测量法，测量出扫频信号源此时刻的频率值，该值可认为等同于射频卡的固有频率值。另外，由于不同Q值的射频卡在谐振时，产生的谐振波形幅值是不一样的，也即其谐振带带宽不一致，通过检测出谐振带宽和谐振频点，就可以计算出射频卡线圈的Q值。其中，本实用新型信号源设计方案中采用数字直接频率合成器(DDS)，DDS以单片机和FPGA为控制核心，利用FPGA中的N位地址存储相应的正弦表值，通过改变频率控制字K，寻址相位累加器中的波形数据，以产生所需频率的正弦信号fo=fc *K/2N，如图2所示。该方案频率比较稳定，抗干扰能力强。DDS扫频信号源产生一定范围的扫频信号时，信号的幅度会随着频率的升高而减小，而为了检测卡的Q值时，是需要扫频信号幅度的变化量尽量小，甚至固定不变，这就要求扫频信号必须经过一定的自动增益控制，使其保持一个稳定的幅度，不随频率的改变而变化。如图3所示，自动增益控制电路可以看成由反馈控制器和(控制)对象两部分组成，其中反馈控制器由电平检测器、低通滤波器、直流放大器、电压比较器和控制电压产生器组成，被控对象是可控增益放大器。可控增益放大器的输入信号就是AGC电路的输入信号
权利要求1.一种射频卡综合频率测试仪，其特征在于，所述频率测试仪主要是由扫频信号源发生控制电路、扫频信号处理电路、信号发射电路、谐振检波电路、幅值测量电路和频率计数电路组成； 所述扫频信号源发生控制电路产生扫频信号源； 所述扫频信号处理电路处理扫频信号源； 所述信号发射电路将处理后的扫频信号源持续发射出去； 所述谐振检波电路检测出信号发射电路发射的扫频信号与射频卡频率的谐振信号的峰值谐振点； 所述幅值测量电路和频率计数电路测量出峰值谐振点的频率值。
2.根据权利要求1所述的射频卡综合频率测试仪，其特征在于，所述扫频信号源发生控制电路是采用数字直接频率合成方式，或者所述扫频信号源是由数字频率合成器产生。
3.根据权利要求2所述的射频卡综合频率测试仪，其特征在于，所述扫频信号处理电路是由带通滤波电路、信号放大电路和自动增益控制电路组成。
4.根据权利要求3所述的射频卡综合频率测试仪，其特征在于，所述自动增益控制电路是由电平检测器、低通滤波器、直流放大器、电压比较器、控制电压产生器和可控增益放大器组成。
5.根据权利要求4所述的射频卡综合频率测试仪，其特征在于，所述的幅值测量电路为一个由二极管电路和电压跟随器组成的峰值检波电路。
专利摘要本实用新型公开一种射频卡综合频率测试仪，所述频率测试仪主要是由扫频信号源发生控制电路、扫频信号处理电路、信号发射电路、谐振检波电路、幅值测量电路和频率计数电路组成；所述扫频信号源发生控制电路产生扫频信号源；所述扫频信号处理电路处理扫频信号源；所述信号发射电路将处理后的扫频信号源持续发射出去；所述谐振检波电路检测出信号发射电路发射的扫频信号与射频卡频率的谐振信号的峰值谐振点；所述幅值测量电路和频率计数电路测量出峰值谐振点的频率值；本实用新型技术方案所提供的扫频信号源是由数字直接频率合成得来的，由单片机控制信号频率和幅度，实现动态可控，能够快速检测出射频卡频率。
文档编号G01R23/16GK203164288SQ20122064520
公开日2013年8月28日 申请日期2012年11月29日 优先权日2012年11月29日
发明者倪水平, 彭维平, 陶莲菊, 邓立恒 申请人:焦作市神盾科技有限公司