基于智能天线的UHF RFID阅读器的研究与设计

摘要

物联网被誉为全球经济发展的动力和第三次信息技术革命，是21世纪最伟大的科研技术之一，它推动了世界经济和科技发展。作为物联网关键技术之一的射频识别(Radio Frequency Identification，RFID)技术是一种非接触式的自动识别无线通信技术，其基本原理是利用射频信号的空间耦合特性实现自动识别物体所携带信息。RFID技术广泛应用于智能交通、现代化医疗、防伪技术领域、物流领域、安全防护等领域。
　　阅读器作为射频识别系统中的关键部分，它是存储和管理标签数据信息的应用系统和标签的桥梁。虽然RFID产品广泛应用于各领域，但现在还有一些亟待解决的技术问题影响着RFID阅读器的发展，比如标签的识别效率低、识别距离近、应用到定位中时定位精度低等问题。
　　针对此问题，在现有防碰撞算法的基础上，本文提出了一种智能波束切换算法，并研制了一种基于智能天线的UHF RFID阅读器。文中详细阐述了智能波束切换算法的设计思路和阅读器系统在硬件、软件两个方面的具体设计方案。
　　算法方面主要描述了智能波束切换算法的设计思路以及在碰撞率、功率消耗、识别率方面的优点。在硬件设计方面，本阅读器系统采用ARM芯片K60作为基带控制部分的主控芯片，AS3992作为射频收发芯片，同时包括滤波器、功率放大器、功率分配器和移相器、定向耦合器等模块共同构成整个射频收发链路。软件设计方面，主要完成了阅读器对标签的读写操作以及智能波束切换算法。
　　最后，设计出阅读器系统电路，对阅读器电路进行了焊接、调试以及测试。本阅读器系统支持ISO/IEC18000-6C协议，工作频率范围是902MHz～928MHz，最远识别距离可达20米，而且通过采用智能波束切换算法，阅读器系统在碰撞率、功率消耗、识别率、定位精度等方面的性能都有明显提高。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究背景

1．2 射频识别系统

1．2．1 射频识别系统原理

1．2．2 射频识别系统协议

1．3 国内外研究和发展现状

1．4 RFID技术的优点及面临的问题

1．5 论文的主要工作和章节安排

第二章 智能波束切换算法研究

2．1 防碰撞算法的研究现状

2．2 帧时隙ALOHA算法

2．3 智能波束切换算法

2．4 算法的仿真结果和分析

2．5 本章小结

第三章 阅读器系统硬件设计

3．1 核心功能及性能指标

3．2 阅读器系统的工作原理

3．3 ARM处理器

3．4 射频收发芯片

3．5 液晶显示

3．6 巴伦

3．7 滤波器

3．8 功率放大器

3．9 定向耦合器

3．10 功率分配器和移相器

3．11 本章小结

第四章 阅读器系统软件设计

4．1 阅读器对标签的读过程

4．2 阅读器对标签的写过程

4．3 阅读器系统防碰撞算法

4．4 本章小结

第五章 阅读器系统调试与测试

5．1 阅读器系统PCB版图与实物

5．2 系统测试与分析

5．3 本章小结

第六章 总结与展望

参考文献

发表论文和参加科研情况

致谢