基于射頻技術(shù)的無(wú)線(xiàn)識別系統設計

O 引言
射頻識別是一種非接觸式的自動(dòng)識別技術(shù)，它通過(guò)射頻信號自動(dòng)識別目標對象并獲取相關(guān)數據。射頻識別工作無(wú)須人工干預、非接觸、閱讀速度快、無(wú)磨損、不受環(huán)境影響、壽命長(cháng)、便于使用。目前，射頻識別技術(shù)在國外發(fā)展非常迅速，產(chǎn)品種類(lèi)繁多，已廣泛用于工業(yè)自動(dòng)化、商業(yè)自動(dòng)化、交通運輸控制管理等眾多領(lǐng)域，如汽車(chē)、火車(chē)等交通監控；高速公路自動(dòng)收費系統；停車(chē)場(chǎng)管理系統；物品管理；倉儲管理：車(chē)輛防盜等。由于我國射頻識別技術(shù)起步較晚，除用于中國鐵路的車(chē)號自動(dòng)識別系統外，僅限于射頻公交卡的應用。本文給出一種實(shí)現簡(jiǎn)單射頻識別系統的方式。閱讀器和應答器均包含在單片機控制系統中，利用ASK調制與解調電路以及匹配網(wǎng)絡(luò )電路，使整個(gè)系統的可識別有效距離約為8．3cm，有一定的使用價(jià)值。

1 總體方案設計
無(wú)線(xiàn)射頻識別(RFID)系統是由應答器、閱讀器及應用支撐軟件等幾部分組成。應答器采用直流電源供電，它主要由編碼電路、載波振蕩電路、調制電路和發(fā)射電路構成。其原理如圖1所示。該方案簡(jiǎn)單易行，電路簡(jiǎn)單。但這種應答器必須采用電源供電，否則電路無(wú)法工作。

將應答器看作有源應答器，在閱讀器設計部分，將接收到的微弱電壓信號進(jìn)行放大，在利用解調電路取出有用信號，經(jīng)過(guò)判別電路后再利用解碼芯片，最后利用顯示控制電路顯示閱讀器接收到的數據，其原理如圖2。所示該方案電路設計簡(jiǎn)單，容易硬件實(shí)施，可行性好。

2 電路的理論分析與計算
2．1 耦合線(xiàn)圈的匹配理論
作為電磁能量的發(fā)射裝置一耦合線(xiàn)圈，必須考慮其匹配問(wèn)題。耦合線(xiàn)圈在無(wú)線(xiàn)識別系統的工作頻率范圍內表現為阻抗ZL，為了實(shí)現與系統的功率匹配，必須通過(guò)無(wú)源的匹配電路實(shí)現阻抗轉換，使功率無(wú)反射地傳輸到耦合線(xiàn)圈?？梢岳蒙倭拷M件來(lái)實(shí)現相配的匹配電路。在現實(shí)應用中有多種不同的13．56MHz的無(wú)線(xiàn)識別系統采用了如圖3的匹配電路。

本設計使用了該匹配電路，實(shí)現了阻抗匹配。要確定匹配電路的參數，需要測量出線(xiàn)圈的電感LS和導線(xiàn)的歐姆電阻RLS。
2．2 應答器的發(fā)射電路分析
在應答器的發(fā)送器部分，首先由頻率穩定的石英晶體振蕩器產(chǎn)生所需的工作頻率的信號。振蕩器信號被饋送到由信號編碼的基帶信號控制的調制級。此基帶信號就是鍵控的恒壓信號，在此將二進(jìn)制數據以串行碼的形式表示出來(lái)。根據調制器的類(lèi)型，執行對振蕩器信號的ASK或FSK調制。此時(shí)基帶信號會(huì )被直接饋送到頻率合成器，再通過(guò)功率放大使調制后的信號達到所需電平，然后將調制后的放大信號輸出耦合到初級線(xiàn)圈。