基于数字合成（DDS）技术的频率自适应RFID识读器设计

论文摘要

射频识别（Radio Frequency Identification,RFID）,又称电子标签（E-Tag）,是一种利用射频信号自动识别目标对象并获取相关信息的技术。在飞速发展的信息技术时代,RFID广泛应用在物流管理、交通运输、工业控制等方方面面,在国民经济中起发挥了巨大的作用。同时人们对于RFID系统进一步开发和完善工作也是目前科学研究的重点和热点之一,对于如何降低成本、提高效率、扩大其应用领域等方面都在进行积极的探索。通过理论分析和实验验证表明,在传统的RFID识读系统中由于天线的谐振频率离散性,使得在天线辐射场能量传输不能达到最大化,因此降低了传输与工作距离。本文主要研究在射频识别器设计中的天线耦合方面的改进问题,提出了采用了基于DDS（Direct DigitalFrequency Synthesis）数字合成技术的自适应频率工作模式,自动搜索应答器的谐振工作频率,实现了识读器和RF卡片之间的频率最佳匹配。从而消除不同应答器的频率误差,最大限度扩展了RFID应用系统的使用距离。本文重点对频率自适应识读器的基本实现方法和相关硬件电路以及PCB天线等部分进行了详细的分析与设计,阐述了基于AD9851和MF RC500的验证电路的软、硬件设计过程。通过验证结果表明,设计的自适应识读系统工作稳定、可靠,达到了设计预期,为RFID系统的改进提供了有益的参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文主要研究内容
• 1.3.1 对RFID系统性能改善
• 1.3.2 主要研究范围
• 第2章 RFID系统概述
• 2.1 非接触式IC卡的技术分类与国际标准
• 2.1.1 基本的RFID系统的组成
• 2.1.2 RFID系统的国际标准和分类
• 2.2 MIFARE非接触式IC卡系统介绍
• 2.2.1 MIFARE 1非接触式IC卡的总体描述
• 2.2.2 MIFARE 1非接触式IC卡的功能组成
• 2.2.3 MIFARE 1 IC智能（射频）卡的卡片上天线的研究
• 第3章 DDS直接数字合成技术
• 3.1 DDS的原理
• 3.1.1 DDS的基本理论
• 3.1.2 DDS的基本结构
• 3.1.3 DDS的性能分析
• 3.1.4 本设计中对DDS电路的基本要求
• 3.2 常用DDS芯片与应用
• 3.2.1 主要DDS生产厂家与产品
• 3.2.2 DDS技术的应用
• 第4章 频率自适应RFID识读器的软硬件设计
• 4.1 应答器天线谐振频率离散性与频率自适应技术
• 4.1.1 影响RF识读器卡片参数的因素
• 4.1.2 实现最佳谐振频率匹配的方法
• 4.2 系统硬件功能划分
• 4.3 MF RC500识读模块介绍
• 4.3.1 概述
• 4.3.2 读写器电路组成
• 4.3.3 RC 500识读器外围电路分析与设计
• 4.3.4 MCU控制电路设计
• 4.4 AD9851扫频载波发生电路
• 4.4.1 AD9851 DDS芯片介绍
• 4.4.2 DDS电路设计
• 4.5 系统软件设计概述
• 4.5.1 需求分析
• 4.5.2 AD9851驱动程序
• 4.5.3 RC500驱动程序
• 第5章 系统验证的测试
• 5.1 设计验证
• 5.2 主要指标
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附图一:RC500识读模块电路图
• 附图二 AD9851频率自适应RFID识读器电路图
• 附录:主要程序清单