本文關(guān)鍵詞：2.45GHz無源RFID閱讀器射頻前端研究與設(shè)計(jì)

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【摘要】：射頻識(shí)別(RFID)技術(shù)是二十一世紀(jì)十大重要技術(shù)之一,對(duì)工作在微波和超高頻段的反向散射調(diào)制無源RFID系統(tǒng)已成為當(dāng)下RFID產(chǎn)品研究和發(fā)展的熱點(diǎn)。因?yàn)殚喿x器射頻前端的優(yōu)劣直接影響RFID系統(tǒng)的收發(fā)性能,所以對(duì)2.45GHz無源RFID閱讀器射頻前端的研究具有重大意義。本文首先介紹了RFID系統(tǒng)的組成并分析其相關(guān)工作原理,然后對(duì)RFID系統(tǒng)閱讀器天線進(jìn)行了研究,設(shè)計(jì)了一款2.45GHz單饋點(diǎn)圓極化正方形切角微帶貼片天線。以此天線為陣列單元,設(shè)計(jì)了一款并饋微帶平面陣列天線。仿真結(jié)果表明,天線駐波比小于2,在中心頻率2.45GHz處最大增益大于10d B,能實(shí)現(xiàn)圓極化。接著,對(duì)2.45GHz頻段與UHF頻段RFID相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了分析和比較。在此基礎(chǔ)上,本文詳細(xì)分析研究了2.45GHz無源RFID閱讀器射頻前端的發(fā)射電路和接收電路,并用ADS2013軟件進(jìn)行了系統(tǒng)仿真論證,最終給出了基于環(huán)形器架構(gòu)的正交調(diào)制、解調(diào)閱讀器射頻前端整體結(jié)構(gòu)方案。最后,選用商用芯片設(shè)計(jì)了2.45GHz無源RFID閱讀器射頻前端硬件電路,包括電源模塊、本振源、本振放大器、正交調(diào)制器、正交解調(diào)器、功率放大器和模擬基帶電路等,并用STC89C51單片機(jī)對(duì)本振芯片進(jìn)行控制,用Altium Designer09軟件繪制了2.45GHz射頻前端的電路原理圖及PCB版圖,經(jīng)測(cè)試,放大器輸出功率達(dá)到17.96d Bm,接收距離大于1m。
【關(guān)鍵詞】：射頻識(shí)別 射頻前端 閱讀器天線 圓極化 正交調(diào)制/解調(diào)
【學(xué)位授予單位】：西南科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP391.44
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 緒論10-15
• 1.1 研究背景及意義10-11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-13
• 1.3 論文主要內(nèi)容及章節(jié)安排13-15
• 1.3.1 本論文的主要內(nèi)容13
• 1.3.2 本論文的章節(jié)安排13-15
• 2 RFID系統(tǒng)構(gòu)成及相關(guān)理論15-23
• 2.1 RFID系統(tǒng)的構(gòu)成15-16
• 2.2 RFID系統(tǒng)的分類16-17
• 2.2.1 根據(jù)系統(tǒng)工作頻率劃分16
• 2.2.2 根據(jù)標(biāo)簽供電形式劃分16-17
• 2.2.3 根據(jù)標(biāo)簽可讀寫性劃分17
• 2.2.4 根據(jù)耦合方式劃分17
• 2.3 RFID系統(tǒng)電磁學(xué)基礎(chǔ)17-20
• 2.3.1 天線場(chǎng)的概念17-18
• 2.3.2 能量耦合和數(shù)據(jù)傳輸18-20
• 2.4 RFID技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)20-22
• 2.4.1 EPC Global21
• 2.4.2 ISO/IEC21
• 2.4.3 UID21-22
• 2.4.4 AIM Global22
• 2.4.5 IP-X22
• 2.5 本章小結(jié)22-23
• 3 RFID閱讀器射頻前端天線研究23-36
• 3.1 天線的基本參數(shù)23-25
• 3.2 微帶天線理論25-27
• 3.2.1 微帶天線概述25-26
• 3.2.2 微帶天線圓極化技術(shù)26-27
• 3.3 圓極化微帶貼片天線設(shè)計(jì)27-35
• 3.3.1 單元天線的模型和仿真結(jié)果28-29
• 3.3.2 微帶天線陣列設(shè)計(jì)29-32
• 3.3.3 微帶天線陣列模型和仿真結(jié)果32-35
• 3.4 本章小結(jié)35-36
• 4 射頻前端協(xié)議分析與收發(fā)方案設(shè)計(jì)36-51
• 4.1 協(xié)議分析36-38
• 4.2 RFID發(fā)射機(jī)方案設(shè)計(jì)38-42
• 4.2.1 發(fā)射機(jī)方案38-39
• 4.2.2 發(fā)射機(jī)性能指標(biāo)39-40
• 4.2.3 發(fā)射機(jī)方案選擇40-41
• 4.2.4 發(fā)射機(jī)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)仿真41-42
• 4.3 RFID接收機(jī)方案設(shè)計(jì)42-49
• 4.3.1 接收機(jī)方案43-45
• 4.3.2 接收機(jī)性能指標(biāo)45-46
• 4.3.3 接收機(jī)方案選擇46-47
• 4.3.4 接收機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)仿真47-49
• 4.4 無源RFID閱讀器前端最終結(jié)構(gòu)框圖49-50
• 4.5 本章小結(jié)50-51
• 5 2.45GHZ無源RFID閱讀器射頻前端設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)51-73
• 5.1 本振的設(shè)計(jì)51-55
• 5.1.1 鎖相環(huán)的基本組成與原理51-53
• 5.1.2 本振的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)53-55
• 5.2 發(fā)射電路的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)55-59
• 5.2.1 直接正交調(diào)制電路設(shè)計(jì)55-58
• 5.2.2 功率放大電路設(shè)計(jì)58-59
• 5.3 接收電路的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)59-62
• 5.3.1 直接正交解調(diào)方案設(shè)計(jì)59-60
• 5.3.2 帶通濾波器設(shè)計(jì)60
• 5.3.3 解調(diào)電路設(shè)計(jì)60-62
• 5.4 收發(fā)隔離設(shè)計(jì)62-63
• 5.5 基帶信號(hào)處理63-65
• 5.5.1 基帶信號(hào)單端到差分設(shè)計(jì)63-64
• 5.5.2 基帶放大電路設(shè)計(jì)64-65
• 5.6 電源模塊設(shè)計(jì)65-66
• 5.7 PCB設(shè)計(jì)66-68
• 5.7.1 疊層設(shè)計(jì)66
• 5.7.2 傳輸線效應(yīng)66-68
• 5.7.3 PCB設(shè)計(jì)中的EMC問題68
• 5.8 系統(tǒng)實(shí)物測(cè)試68-72
• 5.8.1 測(cè)試環(huán)境68-69
• 5.8.2 本振的測(cè)試69-70
• 5.8.3 發(fā)射電路的測(cè)試70-71
• 5.8.4 接收電路的測(cè)試71-72
• 5.9 本章小結(jié)72-73
• 總結(jié)與展望73-75
• 致謝75-76
• 參考文獻(xiàn)76-79
• 附錄 179-80
• 附錄 280-81
• 附錄 381-82
• 附錄 482-83
• 附錄 583-84
• 附錄 684-85
• 附錄 785-86
• 附錄 886-87
• 附錄 987-88
• 附錄 1088

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本文編號(hào)：650503