基于数字波束形成的RFID阅读器中的信号源设计

摘要

智能阵列天线是在自适应滤波技术、阵列信号处理技术和数字信号技术基础上发展起来的。它能根据所处电磁环境来调节或选择天线参数，跟踪强信号，抑制或减小干扰，提高信噪比，提高频谱利用率，增加通信系统容量。
　　智能阵列天线的核心部件是数字T/R（Transmitter and Receiver）组件。论文主要讨论了其发射通道信号源的设计。
　　控制相控阵天线波束的扫描本质是控制馈入天线阵元信号的相位。数字T/R组件技术将该相位的控制用数字方法实现。本文讨论了四通道发射数字波束形成系统信号源的设计。本文所述系统包含数字部分和模拟上变频部分。针对数字部分设计，论文提出了三种实现DDS（Direct Digital Synthesizer）的技术方案，分别为采用FPGA(Field-Programmable Gate Array)内部实现DDS、采用单通道输出DDS芯片和采用多通道输出DDS芯片。本文选择采用多通道输出DDS芯片AD9959，因此实现四通道输出只需一片DDS芯片AD9959。模拟上变频部分设计主要包括输出715MHz本振信号的PLL(Phase Locked Loop)设计、DDS输出200MHz幅度相位可控的信号与715MHz本振信号进行混频输出915MHz信号的混频电路设计，其他还包括滤波等电路设计。
　　在软件的控制下，进行了数字部分的测试。数字部分测试验证了系统的幅度和相位的数字控制性能。

目录

声明

学位论文的主要创新点

摘要

第一章 绪论

1．1 课题背景

1．1．1 射频识别的定义

1．1．2 国内外研究动态

1．2 射频识别(RFID)技术简介

1．2．1 RFID系统的组成

1．2．2 RFID系统的工作流程

1．2．3 RFID系统的分类

1．3 射频识别(RFID)技术国内外发展现状

1．4 论文的主要工作

第二章 数字阵列波束形成技术

2．1 相控阵天线的相位控制基本概念

2．2 数字波束形成技术

2．2．1 数字接收多波束形成的原理

2．2．2 发射多波束的数字形成

2．3 本章小结

第三章 数字T／R组件技术

3．1 数字T／R组件的基本结构

3．1．1 数字T／R组件的工作特点

3．2 直接数字频率合成(DDS)的原理

3．2．1 DDS的基本构成

3．2．2 DDS的性能

3．2．3 DDS的杂散分析

3．3 基于DDS的频率扩展技术

3．3．1 DDS加倍频器方案

3．3．2 DDS加上变频方案

3．3．3 DDS加PLL方案

3．4 本章小结

第四章 四通道UHF频段发射通道信号源的设计

4．1 天线阵列的理论分析

4．2 实施方案

4．2．1 在FPGA内部实现DDS方案

4．2．2 采用单通道输出的DDS芯片方案

4．2．3 输出多通道的DDS芯片设计方案

4．3 数字部分电路设计

4．3．1 AD9959简介

4．3．2 单片机的选型

4．3．3 AD9959外围电路的设计

4．3．4 低通滤波器的仿真设计

4．3．5 电源部分的设计

4．3．6 巴伦部分设计

4．3．7 通信接口的设计

4．4 模拟部分电路设计

4．4．1 715MHz锁相环设计

4．4．2 其他部分设计

4．5 本章小结

第五章 仿真和测试

5．1 DDS芯片AD9959的性能仿真验证

5．2 硬件电路调试及测试

5．3 本章小结

第六章 总结与展望

参考文献

致谢