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本方案接收機(jī)射頻前端系統(tǒng)基于軟件無(wú)線電理論來(lái)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，以達(dá)到建立一個(gè)通用化、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的接收機(jī)射頻前端系統(tǒng)仿真平臺(tái)的目標(biāo)。

RFID(Radio Frequency Identification)也稱(chēng)射頻識(shí)別技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)更大范圍內(nèi)的物品跟蹤與信息共享，并大幅提高管理與運(yùn)作效率，降低成本。

使用ULINK2仿真器連接EduKit-IV實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)平臺(tái)的主板JTAG接口;使用EduKit-IV實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)平臺(tái)附帶的交叉串口線，連接實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)平臺(tái)主板上的COM2和PC機(jī)的串口;使用EduKit-IV實(shí)驗(yàn)平臺(tái)附帶的電源適配器，連接實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)平臺(tái)主板上的電源接口。

電子標(biāo)簽性能的關(guān)鍵在于標(biāo)簽天線的設(shè)計(jì)，用傳統(tǒng)的天線設(shè)計(jì)技術(shù)來(lái)設(shè)計(jì)RFID標(biāo)簽天線面臨許多問(wèn)題和挑戰(zhàn)。而采用仿真軟件來(lái)設(shè)計(jì)天線，可起到事半功倍的效果。用一系列圖片說(shuō)明了如何用射頻仿真軟件ADS設(shè)計(jì)UHF RFID標(biāo)簽天線。

天線及傳輸信道模型建模的方法及系統(tǒng)仿真案例概述

本研究基于兩個(gè)變型彎折偶極子天線，通過(guò)引入合適的饋電結(jié)構(gòu)同時(shí)進(jìn)行饋電，使天線的帶寬得以拓寬。并基于電磁仿真軟件Ansoft HFSS的仿真分析，設(shè)計(jì)并加工了一個(gè)實(shí)物天線。實(shí)測(cè)結(jié)果與仿真結(jié)果吻合良好，驗(yàn)證了該設(shè)計(jì)的有效性。

由于超高頻RFID的接收和發(fā)射頻率相同，讀卡器結(jié)構(gòu)基本為零中頻結(jié)構(gòu)。零中頻結(jié)構(gòu)的接收機(jī)射頻前端沒(méi)有選擇濾波器，對(duì)鄰近頻率的信號(hào)抗干擾能力很弱。我國(guó)在《800/900 MHz頻段射頻識(shí)別(RFID)技術(shù)應(yīng)用規(guī)定(試行)》中規(guī)定的跳頻間隔為250 kHz，這對(duì)零中頻結(jié)構(gòu)的RFID讀卡器在多詢(xún)問(wèn)機(jī)環(huán)境下工作是一個(gè)很大的技術(shù)難點(diǎn)。所以，在現(xiàn)階段的多詢(xún)問(wèn)機(jī)環(huán)境下工作的UHF RFID讀卡器，基本是工作于時(shí)分復(fù)用方式。在讀卡器中加入單刀多擲開(kāi)關(guān)(Single Pole 4Throw，SP4T)，本機(jī)輪詢(xún)4個(gè)天線，可以取代另外的3個(gè)讀卡器，降低整個(gè)系統(tǒng)成本。

無(wú)線射頻識(shí)技術(shù)是利用射頻信號(hào)來(lái)識(shí)別物體的自動(dòng)識(shí)別技術(shù).RFID系統(tǒng)由電子標(biāo)簽(包括芯片和標(biāo)簽天線)、閱讀器(含閱讀器天線)和后臺(tái)主機(jī)組成。當(dāng)前，射頻識(shí)別工作頻率包括頻率為低頻(125KHz、134KHz)、高頻頻段(13.56MHz)、UHF超高頻段(860～960MHz)和 2.45GHz以上的微波頻段等。

針對(duì)目前RFID系統(tǒng)工作頻率多樣，各類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)眾多且差距較大，不適合多種標(biāo)簽同時(shí)應(yīng)用的情況，提出了基于軟件無(wú)線電及LabVIEW 設(shè)計(jì)RFID閱讀器的思想。通過(guò)加載不同的軟件代碼，仿真閱讀器可以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同頻段，符合不同標(biāo)準(zhǔn)的RFID標(biāo)簽進(jìn)行讀寫(xiě)。通過(guò)與標(biāo)準(zhǔn)閱讀器的讀取結(jié)果進(jìn)行比對(duì)，仿真閱讀器實(shí)現(xiàn)了對(duì)RFID標(biāo)簽攜帶信息的讀取，節(jié)約了需要配置各種不同類(lèi)型閱讀器的成本。

針對(duì)頻譜特征法在設(shè)計(jì)無(wú)芯片標(biāo)簽中面臨的編碼容量與標(biāo)簽尺寸的矛盾問(wèn)題，提出了一種新型無(wú)芯片標(biāo)簽結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)的標(biāo)簽由介質(zhì)集成波導(dǎo)和位于表面貼片上的互補(bǔ)分裂環(huán)構(gòu)成。標(biāo)簽諧振頻率可通過(guò)調(diào)節(jié)互補(bǔ)分裂環(huán)內(nèi)外環(huán)的開(kāi)口角度實(shí)現(xiàn)，其中外環(huán)負(fù)責(zé)大范圍的頻率粗調(diào)，內(nèi)環(huán)用于小范圍的頻率細(xì)調(diào)。標(biāo)簽工作于4 GHz～6 GHz頻率范圍，尺寸為25 mm×15 mm，編碼密度高達(dá)4.86 bit/cm2。通過(guò)仿真驗(yàn)證了與理論分析的一致性，相比傳統(tǒng)的無(wú)芯片標(biāo)簽，該結(jié)構(gòu)可以在不增大標(biāo)簽尺寸的前提下提高編碼容量，同時(shí)介質(zhì)集成波導(dǎo)為標(biāo)簽提供了高選擇性，使標(biāo)簽保持了較高的頻譜分辨率。

針對(duì)傳統(tǒng)輸變電設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)難以滿(mǎn)足故障定位精確、多參數(shù)集中監(jiān)測(cè)的現(xiàn)狀， 提出一種新型輸變電設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)架構(gòu)， 并重點(diǎn)研究了用于狀態(tài)監(jiān)測(cè)的智能電子裝置( IED) 。設(shè)計(jì)了一種基于射頻識(shí)別( ＲFID) 技術(shù)的狀態(tài)監(jiān)測(cè) IED， 主要由微處理器、溫度傳感器、電流傳感器、電壓傳感器和一種有源 ＲFID 芯片構(gòu)成。仿真與測(cè)試結(jié)果表明: IED 天線回波損耗約為 － 13． 1 dB， 載波頻率為 865． 8 MHz 時(shí)，IED 最大讀寫(xiě)距離為 18 m， IED 驅(qū)動(dòng)電流和工作電流分別為 520， 210 μA， 性能優(yōu)于 SL9000A。

提出了一款適用于移動(dòng)終端的多入多出(MIMO)手機(jī)天線。該MIMO天線由兩個(gè)中心對(duì)稱(chēng)的天線單元構(gòu)成，采用耦合饋電方式，拓展了天線帶寬，保證了天線的小型化。通過(guò)地板中間引入T型枝節(jié)，天線單元之間用中和線進(jìn)行連接，達(dá)到提高天線單元間隔離度的目的。仿真結(jié)果表明，該天線能夠覆蓋824 MHz～960 MHz和2 300 MHz～2 600 MHz兩個(gè)重要工作頻段，中和線上加載的集總電感元件能有效減小中和線的物理長(zhǎng)度。對(duì)天線進(jìn)行了實(shí)物加工測(cè)試，實(shí)物測(cè)量結(jié)果與仿真結(jié)果比較吻合。

5G 移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)和物聯(lián)網(wǎng)(Internet of Things，簡(jiǎn)稱(chēng) IoT)是射頻及微波行業(yè)的兩大熱點(diǎn)話題。要想在此類(lèi)無(wú)線應(yīng)用領(lǐng)域取得新的進(jìn)展，就需要大幅提升數(shù)據(jù)傳輸速率，同時(shí)還需在源電子掃描陣列(active electronically scanned arrays，簡(jiǎn)稱(chēng)AESA)、相控陣天線，以及多輸入多輸出(multiple-input-multiple-output，簡(jiǎn)稱(chēng) MIMO)技術(shù)等方面取得重大突破。

本文主要對(duì)雙頻微帶天線的理論知識(shí)進(jìn)行介紹，并設(shè)計(jì)了一款諧振頻率915MHz和2.45GHz附近的雙頻RFID讀寫(xiě)器微帶天線，同時(shí)，利用HFSS對(duì)天線進(jìn)行仿真、優(yōu)化。最后加工實(shí)物利用微波暗室對(duì)天線的性能進(jìn)行測(cè)試。

采用有限元的方法對(duì)一選定天線的場(chǎng)強(qiáng)進(jìn)行仿真分析，并結(jié)合實(shí)際測(cè)試來(lái)研究和論證的。工作頻率為13.56 MHz。基于亥姆霍茲線圈磁場(chǎng)疊加的原理，考慮在工作天線附近增加一開(kāi)路線圈，區(qū)別是線圈與工作天線不直接相連。在電磁場(chǎng)環(huán)境下，附加的開(kāi)路線圈感應(yīng)出相應(yīng)的電流和磁場(chǎng)進(jìn)而對(duì)工作天線產(chǎn)生影響，并且改善工作天線的阻抗，通過(guò)調(diào)整附加線圈與工作天線之間的距離來(lái)增強(qiáng)所需位置的場(chǎng)強(qiáng)。此方法分析了附加線圈與工作天線之間不同的位置、距離以及附加線圈的大小和通斷等情況，給出了這些情況下工作天線的電流和磁場(chǎng)的變化。通過(guò)仿真和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)表明此方法的有效性。

（Q,R）模型是庫(kù)存管理中的重要控制模型，但它缺乏利用供應(yīng)鏈中豐富的商品流通信息，所以（Q,R）模型不能動(dòng)態(tài)地及時(shí)調(diào)整訂購(gòu)策略。為此，我們?cè)冢≦,R）模型的基礎(chǔ)上利用RFID信息采集的優(yōu)勢(shì)構(gòu)建了復(fù)合的（Q,R）模型，研究在對(duì)商業(yè)零售庫(kù)存數(shù)據(jù)及時(shí)采集情況下的庫(kù)存管理問(wèn)題，并應(yīng)用在紅河（軟甲）香煙庫(kù)存管理分析中，采用遺傳算法進(jìn)行仿真優(yōu)化求解，得出與傳統(tǒng)的（Q,R）庫(kù)存控制模型相比能夠降低庫(kù)存水平、更好地節(jié)約庫(kù)存成本和滿(mǎn)足顧客需求，庫(kù)存管理控制效果更優(yōu)。

目前RFID技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用，且還未形成統(tǒng)一的全球化標(biāo)準(zhǔn)，市場(chǎng)為多種標(biāo)準(zhǔn)并存的局面，由于各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)于調(diào)制方式的定義不同，給不同標(biāo)準(zhǔn)間的通信和檢測(cè)帶來(lái)了較大的障礙。因此，正確地識(shí)別出RFID調(diào)制方式是實(shí)現(xiàn)通信互聯(lián)和信號(hào)測(cè)試等處理的前提，RFID調(diào)制識(shí)別的研究逐漸成為國(guó)內(nèi)外RFID測(cè)試中的研究熱點(diǎn)。提出一種新的基于瞬時(shí)信息的調(diào)制識(shí)別方法，該方法是以RFID調(diào)制信號(hào)的瞬時(shí)信息為基礎(chǔ)，提出了兩個(gè)新的特征參數(shù)Ra和Rf，設(shè)計(jì)了調(diào)制識(shí)別分類(lèi)器進(jìn)行有效識(shí)別。仿真結(jié)果表明，該方法的復(fù)雜度降低，且RFID調(diào)制信號(hào)的識(shí)別正確率有了很大程度的提高。

提出了一種由水平和豎直方向上蝕刻的I型諧振體構(gòu)成的雙極化無(wú)芯RFID新型標(biāo)簽。采用雙極化編碼技術(shù)和頻移編碼技術(shù)設(shè)計(jì)了該種新型標(biāo)簽的編碼方法，實(shí)現(xiàn)了編碼容量加倍，同時(shí)在減少諧振單元的情況下，仍然可獲得更加理想的編碼容量。最后，設(shè)計(jì)了一個(gè)16 bit的雙極化無(wú)芯標(biāo)簽,通過(guò)仿真驗(yàn)證了其可行性，為無(wú)芯標(biāo)簽的研究提供了新的思路。

研究了不同角度、不同階數(shù)的基于Koch曲線的天線性能，仿真和測(cè)試結(jié)果表明，在保持天線長(zhǎng)度不變的條件下，隨著角度和階數(shù)的增加，天線的諧振頻率下降，而天線的方向圖依然具有半波振子的低方向性。在此基礎(chǔ)上，綜合Koch和Hilbert曲線，設(shè)計(jì)了一款尺寸為55mm×10mm的小型化電子標(biāo)簽。該標(biāo)簽天線不僅具有半波陣子的低方向性，而且簡(jiǎn)單、便于調(diào)諧。

筆者采用了多傳感技術(shù)、RFID電子標(biāo)簽以及機(jī)械傳動(dòng)理論，以SolidWorks為建模平臺(tái)，設(shè)計(jì)出了一種能克服諸多局限的智能輪胎，實(shí)現(xiàn)了輪胎的智能化。

長(zhǎng)期以來(lái)，由于輪胎而導(dǎo)致的各種問(wèn)題頻頻出現(xiàn)，為此對(duì)汽車(chē)輪肭進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，以SolidWorks軟件為三維建模平臺(tái)，運(yùn)用多傳感技術(shù)對(duì)輪胎和路面情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，采用RFID射頻技術(shù)標(biāo)識(shí)和跟蹤輪胎，使用機(jī)械傳動(dòng)方式控制輪胎的花紋形狀和深度，能夠?qū)崿F(xiàn)輪胎的智能化，保障道路行車(chē)安全。項(xiàng)目組運(yùn)用壓力、溫度傳感器對(duì)轄胎內(nèi)壓強(qiáng)、溫度進(jìn)行撞測(cè)，在輪胎中增加RFID電子標(biāo)簽對(duì)輪胎出廠信息，車(chē)輛輪胎匹配信息進(jìn)行記錄，在不同路況下，改變輪胎花紋，使輪胎的摩擦因數(shù)跟路面信息相適應(yīng)。

為了使RFID在物流業(yè)中有更好的應(yīng)用，分別采用雙點(diǎn)饋電和結(jié)構(gòu)變形的方法，設(shè)計(jì)并仿真了雙饋電點(diǎn)圓形貼片天線和寬帶雙極化全向變形倒L天線。經(jīng)HFSS仿真得出，在中心頻率點(diǎn)為2．85 GHz時(shí)，雙饋電點(diǎn)圓形貼片天線獲得了雙極化，變形倒L天線獲得了32．3％(VSWR<2)的寬帶。

針對(duì)基于聲表面波技術(shù)的射頻識(shí)別系統(tǒng)工作原理，提出利用COMSOL軟件進(jìn)行ZnO單晶材料射頻波標(biāo)簽特性研究，進(jìn)行多物理域耦合建模與仿真。提取出符合聲表面波特性的模態(tài)圖，得到正特征頻率和反特征頻率分別為268 MHz和275 MHz。通過(guò)對(duì)特征頻率的仿真分析，計(jì)算ZnO單晶的相速度達(dá)到2 715 m/s；通過(guò)頻率響應(yīng)分析，畫(huà)出標(biāo)簽位移與頻率之間的關(guān)系圖，獲得了標(biāo)簽的幅頻特性；最后討論脈沖幅度編碼對(duì)回波脈沖的影響。

文章以門(mén)禁控制為例，介紹一款基于RFID應(yīng)用的通用型控制器的設(shè)計(jì)原理，并給出了利用Proteus軟件進(jìn)行仿真調(diào)試的方法。該控制器由RFID卡、天線、讀卡模塊、單片機(jī)、LCD1602顯示器等組成，采用AT89SXX系列單片機(jī)作為控制芯片，采用EEPROM保存卡號(hào)，不怕掉電。

射頻識(shí)別系統(tǒng)中UHF階段的Q值防碰撞算法，利用參數(shù)Q值的變化動(dòng)態(tài)地改變識(shí)別幀中的時(shí)隙數(shù)，以獲得更高的識(shí)別效率?；诖怂惴?，本文提出了一種改進(jìn)算法。在識(shí)別幀開(kāi)始時(shí)，引入一種連續(xù)碰撞檢測(cè)機(jī)制，對(duì)識(shí)別標(biāo)簽數(shù)量進(jìn)行預(yù)測(cè)，迅速地調(diào)整出最佳的Q值。通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)，系統(tǒng)的效率得到了提高。

已有的RFID閱讀器防碰撞算法一般僅可解決部分類(lèi)型的閱讀器碰撞，或者由于采用中心控制設(shè)備導(dǎo)致延遲較高，對(duì)此提出一種分布式的全類(lèi)型RIFD閱讀器碰撞解決方案。設(shè)計(jì)了一種分布式多信道通知協(xié)議，主要包括詢(xún)問(wèn)與接收兩部分，從而合理地分布閱讀器間的網(wǎng)絡(luò)資源，在考慮全部閱讀器碰撞類(lèi)型的前提下，降低所有標(biāo)簽的平均詢(xún)問(wèn)延遲。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本算法可解決全部類(lèi)型的RFID碰撞，同時(shí)具有較低的延遲。

近幾年來(lái)，無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)越來(lái)越受各國(guó)重視。隨著 供應(yīng)鏈管理、集裝箱、工業(yè)、科研和醫(yī)藥等行業(yè)對(duì)3 m以上射頻識(shí)別技術(shù)的需求不斷增加，國(guó)內(nèi)外已經(jīng)把研究的熱點(diǎn)轉(zhuǎn)向超高頻段和微波頻段。射頻電路的設(shè)計(jì)主要圍繞著低成本、低功耗、高集成度、高工作頻率和輕 重量等要求進(jìn)行。本文對(duì)915MHz射頻收發(fā)系統(tǒng)做了進(jìn)一步的研究。

RFID技術(shù)中的防碰撞算法分為閱讀器的防碰撞以及標(biāo)簽的防碰撞兩種。文章通過(guò)對(duì)RFID中各種主流防碰撞方法的思想、實(shí)現(xiàn)及算法的研究，在現(xiàn)有的二進(jìn)制搜索算法的基礎(chǔ)之上，提出了一種改進(jìn)算法，并對(duì)改進(jìn)算法的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了Matlab仿真。結(jié)果證實(shí)：改進(jìn)后的算法相較其他算法在標(biāo)簽長(zhǎng)度較短的情況下，可以表現(xiàn)出極其優(yōu)越的性能。

該文通過(guò)仿真研究發(fā)現(xiàn)包裝箱內(nèi)容積和物品的等效介電常數(shù)是影響包裝箱射頻識(shí)別(RFID)標(biāo)簽天線的兩大因素,其中物品的介電常數(shù)對(duì)RFID標(biāo)簽天線阻抗的影響最大。為了實(shí)現(xiàn)通用的"RFID包裝箱",設(shè)計(jì)了一種對(duì)包裝箱內(nèi)物品不敏感的紙基RFID標(biāo)簽天線。標(biāo)簽天線采用懸置微帶多層介質(zhì)結(jié)構(gòu),天線地板面積是輻射單元面積的兩倍。仿真和測(cè)試結(jié)果表明:在多種介電常數(shù)的物品包裝箱中,此RFID標(biāo)簽天線均較好地與標(biāo)簽IC阻抗匹配。

在RFID防碰撞算法中，平均時(shí)延是影響識(shí)別性能的關(guān)鍵因素。平均時(shí)延主要取決于識(shí)別每個(gè)標(biāo)簽所需的平均比特?cái)?shù)。在二進(jìn)制搜索防碰撞算法的基礎(chǔ)上，提出了一種新的二叉樹(shù)形搜索算法,該算法顯著減少了識(shí)別標(biāo)簽的平均比特?cái)?shù)，且當(dāng)閱讀器檢索到樹(shù)的底層時(shí),可向二叉樹(shù)的上層回溯，最終連續(xù)識(shí)別出所有的標(biāo)簽。對(duì)算法進(jìn)行了仿真分析，證明該算法在性能上有明顯提高。

針對(duì)目前市場(chǎng)上射頻識(shí)別閱讀器只能識(shí)別單協(xié)議標(biāo)簽的情況，設(shè)計(jì)了一種能夠識(shí)別ISO/IEC15693和ISO/IEC14443-3 TYPE A兩種協(xié)議標(biāo)簽的射頻識(shí)別閱讀器。采用TI公司的13.56 MHz頻段下的芯片S6700作為射頻模塊，現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯器件作為控制器，和單片機(jī)相比，減少了外圍電路。同時(shí)針對(duì)同時(shí)讀取多標(biāo)簽的情況，提出了一種改進(jìn)的動(dòng)態(tài)二進(jìn)制防碰撞算法，用計(jì)數(shù)器保存標(biāo)簽的休眠程度，理論分析和仿真結(jié)果表明其性能優(yōu)于動(dòng)態(tài)二進(jìn)制算法。

本文設(shè)計(jì)的RFID閱讀器天線，基于FPC軟板印制，天線尺寸只有普通閱讀器天線的30%～50%，為閱讀器節(jié)省了空間，減輕了重量，也為天線在閱讀器中的空間布局提供了很大的便利。仿真結(jié)果表明，S11低于-30dB，天線實(shí)現(xiàn)了很好的匹配。經(jīng)實(shí)際測(cè)量驗(yàn)證，天線的讀卡距離達(dá)到35mm。該天線在小型便攜式RFID閱讀器中具有廣闊的應(yīng)用前景。