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5.8GHz RFID电子标签的硬件设计

作　者: 殷聪
导　师: 杨明极
学　校: 哈尔滨理工大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 射频识别不停车收费系统 5.8GHz电子标签低功耗
分类号: TP391.44
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

射频识别(Ratio Frequency Identification,RFID)技术是20世纪中期无线电技术应用与研究发展的产物。在近半个世纪的发展过程中,射频识别技术从简单的基础理论研究到实验室实验研究,最后形成了广泛众多的商业产品,应用范围遍及制造、物流、医疗、运输、零售、国防等领域。其中近十几年射频技术在远距离和长寿命等方面都有所突破,不停车收费系统就是这一应用的典型代表。不停车收费系统(Electronic Toll Collection,ETC)是未来高速公路,桥梁,隧道等收费系统的发展趋势,此项应用在欧美和日本等发达国家已经大范围的使用,快捷便利。但进入我国市场只有短短的十年时间,无论是产品应用的推广,还是运营,管理都不完善,都与发达国家存在一定差距,这也说明我国在不停车收费系统的市场仍存在很大的发展空间。电子标签是不停车收费系统的主要组成部分之一,它与阅读器,天线系统共同组成最基本的射频识别系统。目前射频识别系统存在三个国际标准:ISO标准、EPC Global标准和Ubiquitous ID标准,而我国现有的ETC系统中,三种标准并存,同时国际上ETC系统使用的频段有三种:915MHz,2.4GHz,5.8GHz。中国在2007年颁布了自己的ETC标准--专用短程通信标准,此标准规定了我国的ETC频段为5.8GHz。本文搭建了一种符合我国专用短程通信标准的电子标签平台,采用硬件具体实现和仿真的方法进行研究。此平台的数字主控芯片为MSP430F5xx,上行链路的发射芯片为ML5830,从而完成5.8GHz电子标签与ETC系统中阅读器的通信功能,实现高速公路路桥的不停车收费目的。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-16
  1.1 课题研究背景及意义  10-12
  1.2 ETC 国内外发展现状  12-15
    1.2.1 ETC 国外发展现状  12-14
    1.2.2 ETC 国内发展现状  14-15
  1.3 本课题研究内容  15-16
第2章 RFID 和ETC 简介  16-22
  2.1 射频识别基本概念  16-17
    2.1.1 RFID 发展概况  16
    2.1.2 RFID 系统基本组成和工作原理  16-17
    2.1.3 RFID 电子标签分类  17
    2.1.4 RFID 应用领域  17
  2.2 RFID 三大国际标准  17-19
    2.2.1 ISO 标准体系  18
    2.2.2 EPC Global 标准体系  18-19
    2.2.3 Ubiquitous ID 标准体系  19
  2.3 专用短程通信标准  19-20
  2.4 5.8GHz ETC 系统构成及原理  20-21
  2.5 本章小结  21-22
第3章 5.8GHz DSRC 电子标签的硬件设计  22-41
  3.1 DSRC 电子标签硬件设计  22-24
    3.1.1 电子标签硬件整体设计  22
    3.1.2 电子标签射频通信系统设计  22-24
  3.2 数字控制芯片MCU 的选择  24-29
    3.2.1 各种低功耗控制芯片对比  24-25
    3.2.2 MSP430 系列对比  25-26
    3.2.3 MSP430 处理器功耗的分析  26-27
    3.2.4 MSP430F5xx 编解码能力的研究  27-29
  3.3 DSRC 电子标签接收部分设计  29-33
    3.3.1 ASK 信号非相干解调  29-30
    3.3.2 小信号放大  30
    3.3.3 比较器  30-33
  3.4 DSRC 电子标签发射部分设计  33-37
    3.4.1 锁相环频率合成器  34-36
    3.4.2 ML5830 射频发射芯片  36-37
  3.5 DSRC 电子标签的低功耗设计  37-38
    3.5.1 低功耗模式  37
    3.5.2 工作模式  37-38
    3.5.3 标签使用寿命  38
  3.6 DSRC 电子标签天线  38-40
    3.6.1 天线的主要特性  38-39
    3.6.2 电子标签的微带天线  39-40
  3.7 本章小结  40-41
第4章 DSRC 电子标签原理图设计及射频仿真  41-51
  4.1 ML5830 框图及原理图设计  41-43
    4.1.1 ML5830 与MCU 连接框图的设计  41-42
    4.1.2 ML5830 外围原理图设计  42-43
  4.2 接收部分原理图及仿真设计  43-49
    4.2.1 二极管检波原理图及仿真  43-45
    4.2.2 小信号放大器原理图及仿真  45-49
    4.2.3 比较器原理图设计  49
  4.3 本章小结  49-51
结论  51-53
参考文献  53-57
攻读学位期间发表的学术论文  57-58
致谢  58

5.8GHz RFID电子标签的硬件设计

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