超高频无源RFID阅读器研究与实现

摘要

射频识别技术(Radio Frequency Identification，RFID)，是一种新兴的自动识别技术，是一种综合利用芯片技术、天线技术、无线收发技术、数据变换与编码技术以及电磁场理论的应用技术。具有操作方便快捷、存储数据量大、保密性好、反应时间短、对环境适应性强等优点，能够广泛应用于生产、物流、交通、运输、医疗、防伪、跟踪、设备和资产管理等需要收集和处理数据的应用领域。
　　 本文在对超高频RFID系统的相关理论和技术进行了深入分析的基础上，根据相应的标准，对工作在UHF频段的RFID系统的阅读器进行了研究和设计。
　　 首先对整个RFID系统的技术基础进行了全面的阐述，从电磁学方面做了详细的叙述。
　　 然后分析了系统的基本原理，在此基础上提出符合实际要求的设计方案，并进行了系统规划；重点设计了RFID阅读器的发射机电路、RFID的零中频接收机电路和锁相环电路，同时着重分析讨论了RFID收发机的关键技术，并选择NS公司的LMX2531锁相环芯片和RFMD公司的RF5110G功放芯片以及其它的基带处理电路作为硬件开发平台，通过使用MPC852T嵌入式系统作为上层主控处理器，选择FPGA作为底层处理器，从而实现业务的调度和数据传输。在系统级仿真中，重点仿真了RFID接收机的系统链路，从时域和频域两个方面分析链路的可行性和优越性。通过系统的联调测试进一步验证方案的可行性、仿真的准确性，并验证了UHF RFID阅读器具有较强的抗干扰性和较高的接收灵敏度。
　　 最后，对系统设计中可能存在的问题提出了进一步的改进方案。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪论

1.1课题研究的目的与意义

1.2国内外发展现状

1.3主要研究工作与本文结构

第2章 射频识别系统的结构及其原理

2.1 RFID系统的组成与结构

2.2 RFID系统的工作原理

2.2.1 RFID相关的电磁场理论

2.2.2射频识别系统的调制技术

2.2.3数据传输原理

2.2.4反向散射调制的链路分析

2.3 RFID技术标准

2.3.1 ISO标准体系

2.3.2 EPC Global标准体系

2.3.3 Ubiquitous ID标准体系

2.4本章小结

第3章 RFID阅读器的硬件电路设计

3.1 RFID阅读器系统设计

3.2阅读器的基带电路

3.2.1基带系统设计综述

3.2.2 CPU主处理器系统电路

3.2.3基带接口电路

3.2.4对外扩展接口电路设计

3.3阅读器发射电路的设计

3.3.1阅读器发射通道

3.3.2信号调制器电路

3.3.3功率放大电路

3.3.4发射电路的性能分析

3.4阅读器的接收电路

3.4.1正交解调电路

3.4.2接收链路上的滤波器及放大电路

3.4.3接收电路的性能分析

3.5频率发生器电路的设计

3.5.1阅读器本振的要求

3.5.2频率发生器电路设计

3.6本章小结

第4章 RFID阅读器的软件协议设计

4.1软件设计总体方案

4.2 RFID防碰撞协议

4.2.1 ALOHA系列算法

4.2.2二进制树型搜索算法

4.3 CRC校验算法的实现

4.4本章小结

第5章 RFID阅读器系统仿真与调试

5.1 ADS软件介绍

5.2 RFID阅读器链路仿真

5.2.1 RFID阅读器调制包络分析

5.2.2 RFID接收机仿真

5.3 RFID阅读器系统调试

5.3.1阅读器硬件调试

5.3.2软件协议调试

5.4整机联调测试

5.4.1调试环境的测试

5.4.2整机测试

5.5本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢