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2.4GHz RFID阅读器射频前端设计

作　者: 赵昱
导　师: 尹应增
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 电磁场与微波技术
关键词: 射频识别 反向散射 正交调制/解调 阅读器天线 圆极化
分类号: TP391.44
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 133次
引　用: 1次
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内容摘要


射频识别（Radio Frequency Identification, RFID）技术是一种非接触式的自动识别技术，利用无线射频方式在阅读器和应答器之间进行非接触双向数据传输，并通过所传递的信息达到目标识别和数据交换的目的。由于具有非接触、工作距离长、适于恶劣环境、可识别运动目标等优点，射频识别技术已经被广泛的应用于众多领域。随着“物联网”概念的提出，射频识别技术（RFID）技术特别是反向散射调制RFID技术的研究与应用发展较快，因此对2.4GHz的反向散射调制RFID系统的研究具有重要的意义。本文首先介绍了RFID系统的组成并且分析其相关工作原理。在此基础上，本文详细分析和探讨了RFID阅读器的频率源、射频发射电路以及接收电路，结合正交调制/解调技术，给出了阅读器射频前端整体结构方案。选用商用芯片设计了中心频率为2.4GHz的阅读器射频前端的硬件电路，包括本振、正交调制、功率放大、环形器、正交解调、基带部分等。并且用ADS2008软件进行了系统及其模块仿真。最终用Protel99SE软件绘制了2.4GHz射频前端电路原理图及PCB版图。本文对RFID系统的阅读器天线进行了研究，设计出了一款适用于2.4GHzRFID阅读器的圆极化宽带天线。该天线采用上下配置的双层微带结构展宽天线的带宽，两层天线之间采用耦合馈电的方式。实验结果表明，所设计的天线反射系数小于-10dB的带宽达到18.95%，轴比小于6dB的带宽达到15.59%，中心频率2.4GHz处增益达到7.2dB，具有良好的圆极化宽带特性。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-7
第一章 绪论  7-11
  1.1 研究背景及意义  7-8
  1.2 国内外应用研究状况  8-9
  1.3 主要内容及章节安排  9-11
第二章 射频识别技术基础  11-19
  2.1 射频识别系统的构成  11-12
  2.2 相关的电磁场基本理论  12-13
  2.3 雷达截面  13
  2.4 反向散射调制  13-14
  2.5 反向散射调制的能量传输  14-15
  2.6 射频识别系统的分类  15-19
    2.6.1 按工作方式分类  15-16
    2.6.2 按照数据载体进行分类  16
    2.6.3 按照数据载体进行分类  16-17
    2.6.4 按能量供应方式进行分类  17
    2.6.5 按照耦合类型进行分类  17-19
第三章 射频前端系统结构分析  19-33
  3.1 射频系统指标  19-25
    3.1.1 噪声与噪声系数  19-21
    3.1.2 非线性器件描述  21-25
  3.2 RFID 发射电路  25-28
    3.2.1 发射电路方案  26
    3.2.2 发射电路的特性  26-27
    3.2.3 发射机设计  27-28
  3.3 RFID 接收电路  28-33
    3.3.1 接收电路方案  28-30
    3.3.2 接收电路的特性  30-31
    3.3.3 接收机设计  31-33
第四章 2.4GHz射频前端设计与实现  33-57
  4.1 阅读器整体框架  33-35
  4.2 频率源设计及实现  35-39
    4.2.1 锁相环的原理及组成  35-37
    4.2.2 元器件选取  37-39
  4.3 发射电路设计及实现  39-45
    4.3.1 发射电路架构  39-40
    4.3.2 发射链路仿真  40-42
    4.3.3 元器件选取  42-44
    4.3.4 发射电路具体实现及调试  44-45
  4.4 接收电路设计及实现  45-55
    4.4.1 接收电路架构  45-47
    4.4.2 接收链路仿真  47-48
    4.4.3 元器件选择  48-52
    4.4.4 接收电路具体实现及调试  52-55
  4.5 射频前端 PCB 版图设计  55-57
第五章 RFID 阅读器天线  57-69
  5.1 射频识别阅读器天线  57
  5.2 天线的基本电参数  57-59
  5.3 微带天线理论  59-62
    5.3.1 微带天线的空腔模型理论  59-60
    5.3.2 微带天线圆极化技术  60-62
    5.3.3 微带天线的宽频带技术  62
  5.4 射频识别阅读器天线设计  62-69
    5.4.1 天线选型  62-65
    5.4.2 天线仿真结果  65-69
第六章 总结与展望  69-71
致谢  71-73
参考文献  73-75
在读期间的研究成果  75-76

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 信息处理（信息加工） > 模式识别与装置 > 光模式识别及其装置
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