论文摘要
射频识别（Radio Frequency Identification,RFID）技术是一种利用射频通信实现非接触式自动识别的技术。目前,国内对超高频RFID技术的研究尚处于起步阶段,尤其是基于ISO18000-6标准的915MHz频段的电子标签研究仍属空白。915MHz这一频点在我国恰好处于公共移动通信的频段范围内,目前对该频段的无线研究及应用都已比较成熟,所以,研究ISO18000-6标准的电子标签具有较高的现实意义。本文首先研究了ISO18000-6标准,对其规定的915MHz RFID电子标签的物理接口、协议和命令以及防冲突机制等各方面进行了分析。根据标准的规定,设计了电子标签的系统结构,划分了系统模块,并对天线、射频接口及数字控制等模块进行了电路设计。文中,着重对射频接口模块的电路做了详细设计和EDA仿真,主要包括电源产生电路、复位电路、时钟提取电路、反向散射调制电路和包络检波解调电路等。同时,本文还以Type B类型的电子标签为例,对数字控制部分进行了分析和设计,包括曼彻斯特解码模块、FMO编码模块、CRC数据校验模块、状态机模块、EEPROM模块和防冲突算法实现等。同时,本文还利用Matlab仿真工具对915MHz RFID电子标签进行了系统级仿真。文中,通过SIMULINK通信仿真模型库搭建了仿真模型,在时间域上对发射电路和接收电路进行了系统级仿真,又通过M文件编程实现了电子标签的频域仿真。该仿真不仅从时域和频域两个角度验证了系统设计的完整性和准确性,还直观明了的显示了系统各点的信号情况,供开发设计人员参考。本文所设计的915MHz RFID电子标签,采用了圆形微带天线作为射频前端天线,有较好的电抗特性,适合对功耗和辐射要求比较严格的电子标签使用;对于比较复杂的射频接口电路,则采用相应的芯片模块来实现各部分功能,不仅减少了开发周期和风险,也极大限度地减低了标签芯片的功耗,从理论上来说,能够提高标签的识别距离;在对数字控制电路的设计中,尽量采用简单易编程、且功耗较小的电路实现。同时,本文选用了一款优秀的EDA仿真工具——Multism软件进行电路原理图设计和系统仿真,不仅直观明了地显示出了各部分的信号情况,又有效地减少了整个系统的设计风险。
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摘要Abstract第一章 绪论1.1 研究背景1.2 应用领域1.3 国内外研究现状及研究热点1.3.1 国外的研究现状1.3.2 国内的研究现状1.3.3 电子标签的研究热点1.4 本文主要的研究工作和内容1.5 论文主要章节及内容安排第二章 915MHZ RFID电子标签标准分析2.1 超高频段RFID相关标准的比较2.2 ISO18000-6标准分析2.2.1 物理接口2.2.2 协议和命令2.2.3 防冲突机制2.2.4 Type A和Type B体系结构对比2.3 915MHz RFID电子标签性能指标2.4 本章小结第三章 915MHZ RFID电子标签的系统结构设计3.1 RFID系统的组成及工作原理3.1.1 RFID系统的组成3.1.2 RFID系统的工作原理3.2 电子标签系统结构与模块划分3.3 天线模块3.3.1 超高频段天线研究3.3.2 电子标签天线要求及性能指标3.3.3 915MHz电子标签微带天线设计3.4 射频接口模块3.4.1 电源产生电路3.4.2 ASK解调电路3.4.3 反向散射调制电路3.4.4 时钟提取电路3.4.5 复位电路3.5 数字控制模块3.5.1 曼彻斯特解码模块3.5.2 FM0编码模块3.5.3 CRC校验模块3.5.4 状态机模块3.5.5 EEPROM模块3.5.6 防冲突算法实现3.5.7 数字控制部分的工作流程3.6 本章小结第四章 915MHZ RFID电子标签的系统级仿真4.1 系统仿真工具MATLAB的简介4.2 仿真模型总体结构分析4.3 时域仿真4.3.1 发射电路的系统仿真4.3.2 接收电路的系统仿真4.4 频域仿真4.4.1 MATLAB编程实现4.4.2 MATLAB求解结果4.5 本章小结第五章 915MHZ RFID电子标签射频接口电路的设计与仿真5.1 电路仿真平台Multisim的简介5.2 射频接口各部分电路的设计与仿真5.2.1 电源产生电路的设计与仿真5.2.2 复位电路的设计及仿真5.2.3 时钟提取电路的设计5.2.4 混频模块的设计5.2.5 带通滤波器的设计5.2.6 反向散射调制电路的设计与仿真5.2.7 包络检波解调电路的设计与仿真5.2.8 功率放大电路的设计5.3 本章小结第六章 总结与展望6.1 工作总结6.2 创新点6.3 未来展望参考文献致谢攻读学位期间发表的学术论文
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