远距离RFID收发技术研究

论文摘要

射频识别技术作为一项先进的自动识别和数据采集技术,被认为是21世纪十大重要技术之一,在生产制造、销售流通、公共安全等领域有着广阔的应用前景。920MHz射频识别系统有着读距离远、阅读速度快等优点,是目前国际上RFID产品研究与应用的热点。本论文介绍了RFID国内外的发展概况,阐述了RFID的基本原理,进行了总体方案的设计。研究ISO18000-6协议的基础上,用Matlab仿真软件的Simulink工具包进行满足此协议下的系统级仿真。分析微带天线的理论和方法后,提出了以下指标:增益为12dB,频率带宽为910-930MHz,极化形式为圆极化,E,H面的角度为40度。用Ansoft公司的Designer软件进行了多种材料单片微带天线的设计、天线馈电结构的设计、天线阵的设计,测量天线后达到指标要求。RFID发射电路采用ASK调制,接收电路采用I/Q直接变频的结构。运用ADS（Advanced Design System）软件根据芯片的参数要求,进行发射电路和接收电路的系统级仿真,达到了指标要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究背景、目的和课题来源
• 1.2 RFID技术的发展历史
• 1.3 RFID的应用现状
• 1.4 本文的主要工作和特点
• 2 收发技术的分析和方案论证
• 2.1 引言
• 2.2 RFID收发技术的组成
• 2.3 RFID的基本工作流程
• 2.4 RFID中的电磁场理论
• 2.4.1 数据传输原理
• 2.4.2 反向散射调制的能量传输
• 2.4.2.1 读写器到电子标签的能量传输
• 2.4.2.2 电子标签到读写器的能量传输
• 2.5 RFID收发技术的通讯协议的研究
• 2.3.1 Simulink的介绍
• 2.3.2 物理接口和仿真
• 2.3.2.1 Type A型协议的物理接口
• 2.3.2.2 Type A型协议和命令
• 2.3.2.3 Type A型通讯中的一些时序规定
• 2.3.2.4 Type A型在Simulink中的仿真分析
• 2.3.2.5 Type B型协议的物理接口
• 2.3.2.6 Type B型协议和命令
• 2.3.2.7 Type B型通讯中的一些时序规定
• 2.3.2.8 Type B型在Simulink中的仿真分析
• 3 微带天线的理论和分析方法
• 3.1 引言
• 3.2 微带天线的分析方法
• 3.2.1 传输线法
• 3.2.2 空腔模型法
• 3.2.3 有限元法（FEM）
• 3.3 本章小结
• 4 圆极化天线阵列的设计
• 4.1 引言
• 4.2 圆极化天线的理论
• 4.2.1 圆极化天线的原理
• 4.2.2 圆极化天线的性质
• 4.3 圆极化天线单元的设计
• 4.3.1 圆极化单元的结构
• 4.3.2 介质基板的选择
• 4.3.3 圆极化天线单元的仿真
• 4.4 天线阵馈电结构的设计
• 4.4.1 并联馈电
• 4.4.2 串联馈电
• 4.4.3 微带功分器
• 4.4.4 在本设计中用到的功分器
• 4.5 天线阵列的设计
• 4.6 加工实物和测量数据分析
• 4.7 本章小结
• 5 RFID发射电路和接收电路的仿真
• 5.1 引言
• 5.2 ADS软件的简介
• 5.2.1 S参数分析
• 5.2.2 瞬态分析
• 5.2.3 交流分析
• 5.2.4 谐波平衡分析
• 5.3 RFID发射电路的设计
• 5.3.1 读写器发射电路的原理图设计
• 5.3.2 混频器模块的选取
• 5.3.3 功率放大器的选择
• 5.3.4 发射电路在ADS里面的仿真
• 5.3.5 系统传输信号的瞬态仿真分析
• 5.3.5.1 Type A协议下的瞬态分析
• 5.3.5.2 Type B协议下的瞬态分析
• 5.3.6 频带选择性仿真分析
• 5.4 RFID接收电路的仿真
• 5.4.1 读写器接收电路设计
• 5.4.2 低通滤波器的设计
• 5.4.3 接收电路在ADS里面的仿真
• 5.4.3.1 接收电路的系统仿真原理图
• 5.4.3.2 系统传输信号的瞬态仿真分析
• 5.4.3.3 系统谐波仿真分析
• 5.5 本章小结
• 总结
• 致谢
• 参考文献