超高频射频识别阅读器硬件电路的研究与设计

摘要

射频识别技术（RFID）是一种非接触式的自动识别技术，这种技术在近几年得到了高速发展。低频段的射频识别技术技术已经很成熟，但在超高频（UHF）频段还有很大的研发空间，超高频射频识别具有能一次性读取多个标签、识别距离远、传送数据速度快，可靠性和寿命高、耐受户外恶劣环境等特点，得到了世界各国的重视和欧美大企业的青睐。基于此本文设计了一款低功耗、小型化的工作于UHF频段的射频识别阅读器硬件电路。
　　在分析了基本的理论基础之上，结合本课题的要求，选用了奥地利微电子公司的AS3991射频识别阅读器芯片作为核心，其大小只有9×9mm，而且有两种输出功率模式，本文选用的是20dBm的输出，使用了其内部集成的功率放大器，在保证性能的同时，进一步减小了电路面积；之后围绕芯片设计了供电电路，环路滤波电路，振荡器电路。并查阅资料结合本设计的要求选择了合适的低通滤波器、巴伦、定向耦合器。数字控制部分使用的C8051F340单片机，并设计了USB电路，复位电路，以及与芯片的连接，本设计采用USB供电方式，并将VDD引脚设置为输出的工作方式，输出电压为3.3V，给射频芯片AS3991供电。射频芯片差分输出两路信号，所以需要将两路信号变为一路，以通过后边的低通滤波器，匹配电路的设计是在ADS中完成的，为了进一步实现小型化，采用了LTCC工艺设计，使电路与用分离元件设计的电路相比缩小了30％左右。
　　在Altium Designer中设计了整个电路的原理图，选定器件之后，设计了PCB版图，然后制板，焊接，最后对电路板做测试，在正常供电的模式下，测试了芯片供电引脚的电压，芯片在待机状态时的输出波形，以及正常工作时的输出功率和工作频率，验证了其能够正常工作。

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第1章 绪论

1.1 课题研究背景和意义

1.2 国内外发展现状

1.3 射频识别阅读器前端电路的小型化

1.4 本文主要研究内容

第2章 射频识别技术理论基础

2.1 RFID系统结构及工作原理

2.2 电磁学基本理论

2.3 RFID系统国际技术标准

2.4 RFID系统的链路计算

2.5本章小结

第3章 射频识别阅读器前端电路的设计

3.1 射频前端模块的总体设计

3.2 射频前端发射电路原理

3.3 射频前端接收电路原理

3.4 定向耦合器的原理

3.5 本章小结

第4章 射频识别阅读器硬件电路的实现

4.1 基于AS3991的射频模块设计

4.2 单片机外围电路的设计

4.3整个UHF RFID阅读器的工作流程

4.4 印刷电路板图设计

4.5 实物测试

4.6 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和专利

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