2.45GHz无源RFID阅读器射频前端研究与设计

发布时间：2017-08-10 11:35

  本文关键词：2.45GHz无源RFID阅读器射频前端研究与设计

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【摘要】：射频识别(RFID)技术是二十一世纪十大重要技术之一,对工作在微波和超高频段的反向散射调制无源RFID系统已成为当下RFID产品研究和发展的热点。因为阅读器射频前端的优劣直接影响RFID系统的收发性能,所以对2.45GHz无源RFID阅读器射频前端的研究具有重大意义。本文首先介绍了RFID系统的组成并分析其相关工作原理,然后对RFID系统阅读器天线进行了研究,设计了一款2.45GHz单馈点圆极化正方形切角微带贴片天线。以此天线为阵列单元,设计了一款并馈微带平面阵列天线。仿真结果表明,天线驻波比小于2,在中心频率2.45GHz处最大增益大于10d B,能实现圆极化。接着,对2.45GHz频段与UHF频段RFID相关标准进行了分析和比较。在此基础上,本文详细分析研究了2.45GHz无源RFID阅读器射频前端的发射电路和接收电路,并用ADS2013软件进行了系统仿真论证,最终给出了基于环形器架构的正交调制、解调阅读器射频前端整体结构方案。最后,选用商用芯片设计了2.45GHz无源RFID阅读器射频前端硬件电路,包括电源模块、本振源、本振放大器、正交调制器、正交解调器、功率放大器和模拟基带电路等,并用STC89C51单片机对本振芯片进行控制,用Altium Designer09软件绘制了2.45GHz射频前端的电路原理图及PCB版图,经测试,放大器输出功率达到17.96d Bm,接收距离大于1m。
【关键词】：射频识别 射频前端 阅读器天线 圆极化 正交调制/解调
【学位授予单位】：西南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP391.44
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-15
• 1.1 研究背景及意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-13
• 1.3 论文主要内容及章节安排13-15
• 1.3.1 本论文的主要内容13
• 1.3.2 本论文的章节安排13-15
• 2 RFID系统构成及相关理论15-23
• 2.1 RFID系统的构成15-16
• 2.2 RFID系统的分类16-17
• 2.2.1 根据系统工作频率划分16
• 2.2.2 根据标签供电形式划分16-17
• 2.2.3 根据标签可读写性划分17
• 2.2.4 根据耦合方式划分17
• 2.3 RFID系统电磁学基础17-20
• 2.3.1 天线场的概念17-18
• 2.3.2 能量耦合和数据传输18-20
• 2.4 RFID技术标准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 本章小结22-23
• 3 RFID阅读器射频前端天线研究23-36
• 3.1 天线的基本参数23-25
• 3.2 微带天线理论25-27
• 3.2.1 微带天线概述25-26
• 3.2.2 微带天线圆极化技术26-27
• 3.3 圆极化微带贴片天线设计27-35
• 3.3.1 单元天线的模型和仿真结果28-29
• 3.3.2 微带天线阵列设计29-32
• 3.3.3 微带天线阵列模型和仿真结果32-35
• 3.4 本章小结35-36
• 4 射频前端协议分析与收发方案设计36-51
• 4.1 协议分析36-38
• 4.2 RFID发射机方案设计38-42
• 4.2.1 发射机方案38-39
• 4.2.2 发射机性能指标39-40
• 4.2.3 发射机方案选择40-41
• 4.2.4 发射机结构系统仿真41-42
• 4.3 RFID接收机方案设计42-49
• 4.3.1 接收机方案43-45
• 4.3.2 接收机性能指标45-46
• 4.3.3 接收机方案选择46-47
• 4.3.4 接收机系统结构仿真47-49
• 4.4 无源RFID阅读器前端最终结构框图49-50
• 4.5 本章小结50-51
• 5 2.45GHZ无源RFID阅读器射频前端设计与实现51-73
• 5.1 本振的设计51-55
• 5.1.1 锁相环的基本组成与原理51-53
• 5.1.2 本振的设计实现53-55
• 5.2 发射电路的设计实现55-59
• 5.2.1 直接正交调制电路设计55-58
• 5.2.2 功率放大电路设计58-59
• 5.3 接收电路的设计实现59-62
• 5.3.1 直接正交解调方案设计59-60
• 5.3.2 带通滤波器设计60
• 5.3.3 解调电路设计60-62
• 5.4 收发隔离设计62-63
• 5.5 基带信号处理63-65
• 5.5.1 基带信号单端到差分设计63-64
• 5.5.2 基带放大电路设计64-65
• 5.6 电源模块设计65-66
• 5.7 PCB设计66-68
• 5.7.1 叠层设计66
• 5.7.2 传输线效应66-68
• 5.7.3 PCB设计中的EMC问题68
• 5.8 系统实物测试68-72
• 5.8.1 测试环境68-69
• 5.8.2 本振的测试69-70
• 5.8.3 发射电路的测试70-71
• 5.8.4 接收电路的测试71-72
• 5.9 本章小结72-73
• 总结与展望73-75
• 致谢75-76
• 参考文献76-79
• 附录 179-80
• 附录 280-81
• 附录 381-82
• 附录 482-83
• 附录 583-84
• 附录 684-85
• 附录 785-86
• 附录 886-87
• 附录 987-88
• 附录 1088

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本文编号：650503