基于ISO18000-6C标准的UHF RFID读写器电路的设计与实现

论文摘要

物联网的概念已经越来越普及,作为其四大核心技术之首的射频识别（RFID, Radio Frequency Identification）技术在全球范围内得到了极大的推广和应用,众多的产品已经面市,应用方案也日趋成熟和多元化。就目前市场来看,低频和高频RFID技术和应用都已成熟,超高频RFID已经开始商用,并处于高速发展中,微波RFID的研发和应用都还需要进一步深化。本文的选题来源于实际应用,研究对象是应用于成衣制造行业的生产自动化管理的远距离RFID读写器系统。首先,本文就RFID的发展历史、发展现状、发展趋势以及存在的问题进行了概述,然后引申到物联网的概念并作了简单的介绍。在分析实际应用需求以及各频段RFID系统性能的基础上,确定采用超高频RFID技术方案来实现该项目的硬件系统。接着,对超高频RFID系统的基本原理进行了分析,包括超高频RFID的系统构架、读写器的电路结构和工作流程、标签的电路结构和工作流程以及后台应用系统的组成等。再次,根据项目小组分工,本文的任务是完成读写器硬件电路的设计与实现。在对超高频RFID射频收发单片集成电路进行选择的基础上,确定了以R1000为核心芯片,设计完成一款基于ISO 18000-6C / EPCglobal Gen2标准的超高频RFID读写器硬件电路,并给出了该电路的性能测试结果和整个读写器系统的测试过程和性能参数。最后,针对现在已完成的读写器系统存在的问题提出了改进方案。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 RFID 的由来
• 1.2 RFID 的发展现状及存在的问题
• 1.2.1 技术发展现状
• 1.2.2 标准发展现状
• 1.2.3 存在的问题
• 1.3 RFID 的发展趋势
• 1.4 物联网简介
• 1.5 本论文的选题和研究内容
• 第二章 UHF RFID 系统基本原理
• 2.1 UHF RFID 系统基本构成
• 2.2 UHF RFID 读写器
• 2.3 UHF RFID 标签
• 2.4 UHF RFID 后台应用系统
• 第三章 电路设计方案及开发流程
• 3.1 核心功能和性能指标
• 3.2 读写器芯片介绍及选型
• 3.2.1 读写器芯片选型
• 3.2.2 R1000 简介
• 3.3 系统功能模块划分
• 3.4 开发流程规划
• 第四章 电路模块设计
• 4.1 射频前端模块电路设计
• 4.1.1 R1000 外围发射通道
• 4.1.1.1 程控衰减电路
• 4.1.1.2 固定增益放大电路
• 4.1.1.3 耦合器和功率检测
• 4.1.1.4 低通滤波器
• 4.1.1.5 天线选择开关和连接检查
• 4.1.2 R1000 外围接收通道
• 4.1.3 环境温度检测
• 4.1.4 高/低增益控制
• 4.1.5 DRM 滤波器
• 4.1.6 锁相环环路滤波器
• 4.2 数字电路模块设计
• 4.2.1 时钟
• 4.2.2 ADC/DAC 参考电平
• 4.2.3 对外通信接口
• 4.2.3.1 与R1000 的通信
• 4.2.3.2 与嵌入式控制系统的通信
• 4.3 电源管理模块电路设计
• 4.3.1 全线性稳压电源模块方案设计
• 4.3.2 DC-DC 电源模块结合线性稳压电源模块的方案设计
• 4.3.3 功放上电控制电路
• 4.4 PCB 板设计
• 4.4.1 PCB 板材的选取
• 4.4.2 PCB 板层叠结构设计
• 4.4.3 元件布局
• 4.4.4 布线规则
• 4.4.5 PCB 文件的后处理
• 第五章 系统的硬件实现
• 5.1 电源管理模块的焊接调试
• 5.1.1 全线性稳压电源模块的焊接调试
• 5.1.2 DC-DC 电源模块结合线性稳压电源模块的焊接调试
• 5.2 数字电路模块的焊接调试
• 5.3 射频前端模块的焊接调试
• 5.3.1 固定增益放大电路的焊接调试
• 5.3.1.1 单路功率放大器的调试优化
• 5.3.1.2 功率的分配与合成测试
• 5.3.1.3 驱动放大器的调试与优化
• 5.3.1.4 固定增益放大电路整体性能测试
• 5.3.2 射频前端模块的焊接与系统调试
• 5.4 电源管理模块的选择
• 5.5 小结
• 第六章 嵌入式读写器系统的应用测试
• 6.1 嵌入式读写器各模块的联合测试
• 6.2 实际应用的模拟环境测试
• 第七章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间的研究成果