800/900MHz频段RFID阅读器射频前端电路的设计与实现

• 作 者: 马池强
• 机 构: 东南大学
• 出 处: 东南大学
• 发表日期: 2011年期
• 关键词: 射频识别 阅读器 射频前端 物联网

射频识别(RFID,Radio Frequency Identification)技术是一种非接触式的自动识别技术,它通过使用射频电子设备发射射频信号来自动识别目标对象并获取相关数据,并且可以将新的信息写入目标对象的标识设备。可进行高速移动物体识别、多目标识别以及非接触等优点使RFID技术比其他技术更适合创建预测性的物联网。因此,近年来其在物联网中的应用受到了热捧。UHF频段的RFID技术有众多国际标准的支持,我国也为其应用开辟了专门的频率范围。因此,对800／900MHz频段的RFID系统的研究具有重要的意义。　　
论文首先介绍了RFID技术的研究背景以及发展现状与趋势,并对RFID系统的构成和与本论文密切联系的耦合方式、后向散射、功率传输以及雷达方程等基本原理做了相关的分析。对UHF频段的RFID相关的ISO／IEC18000-6Type B和EPC Global Classl Gen2等国际标准进行了比较和分析。　　
其次,根据协议标准要求,提出了阅读器设计的具体指标并据此对无线通信系统常用的发射机与接收机进行了比较分析,确定了系统采用的收发机结构以及整个阅读器的射频前端电路的整体方案。其中,发射机是简单的直接上变频结构,同时为了满足调制方式的灵活性采用了I／Q调制方式,并设计了射频功率耦合检波电路来检测发射功率的大小以便对其进行合理的控制；另外还有专门的功放电源管理功能来达到有效减小阅读器功耗的目的。接收机采用了零中频接收机结构,利用I／Q双路解调方式消除零点效应的影响；为减小发射信号对接收机的影响设计了高隔离度的双工器；采用差分信号的形式来减小本振泄露和偶次失真干扰并对解调后信号采用交流耦合方式消除由自混频引起的直流偏差并采用集成运放设计了对基带信号进行放大和滤波的预处理电路。　　
在此基础上,设计完成了能够实现整个阅读器的射频前端的电路原理图,包括频率综合器模块、正交调制与解调模块、射频功率放大与检测模块、双工器模块以及基带信号预处理模块等。　　
最后,根据以上设计给出的原理图选择了合适的元器件设计并制作了电路板,通过实测与分析,系统能够实现既定的功能,各项指标也基本上能够达到要求。