智能搜索與防失竊系統

　　摘要：在當今的現代化社會(huì )，科技發(fā)展迅速，物品向小型化、微型化發(fā)展已經(jīng)成為一種必然^[1]。本設計通過(guò)在指定的物品上掛載標簽，采用UHF射頻卡讀寫(xiě)器作為控制核心對目標標簽加以識別與讀取，配合鏈接MSP430處理器^[2]及自制的圓極化天線(xiàn)，實(shí)現了物品的定位功能，并通過(guò)配合使用GSM模塊，以短消息的方式告知主人物品的位置及安全信息。標簽的信息可通過(guò)PC機鍵盤(pán)輸入進(jìn)行更改。UHF射頻卡讀寫(xiě)器中的防碰撞算法保證了標簽讀取的抗干擾性和穩定性^[3]，自制天線(xiàn)的高增益和優(yōu)良性能為有效搜索范圍提供了保障。

　　1 原理分析與硬件電路圖

　　1.1 整體原理結構圖

　　按圖1所示，整個(gè)系統由UHF射頻讀寫(xiě)器與天線(xiàn)、GSM模塊、MSP430處理器、屏顯設備及輸入設備相連接而成。有效地實(shí)現了物品——系統——用戶(hù)的緊密聯(lián)接，從而達成了設計功能要求。

　　1.2 天線(xiàn)部分

　　1.2.1 天線(xiàn)的設計原理

　　根據腔模理論，微帶貼片天線(xiàn)用帶線(xiàn)或同軸探針激勵時(shí)，電磁場(chǎng)在貼片和接地板間建立。矩形貼片可當成一個(gè)等效的開(kāi)路邊界的諧振腔，它四周為理想磁壁，周壁磁場(chǎng)等于零; 上下壁為理想電壁^[4]。

　　貼片形狀結構的不同會(huì )導致天線(xiàn)性能的迥異，在方形貼片對角線(xiàn)上像波導拐彎那樣切掉一個(gè)45°的角。該分離單元就可以使饋電場(chǎng)形成兩個(gè)空間正交簡(jiǎn)并模的諧振頻率發(fā)生分離。為實(shí)現圓極化, 這兩個(gè)模必須達到幅值相等、相位相差90°。相等幅值可以通過(guò)適當選擇饋電位置實(shí)現，需選取饋電點(diǎn)選取位于切角貼片中心線(xiàn)上。90°相移的產(chǎn)生有兩個(gè)因素，一個(gè)是饋電點(diǎn)位置，另一個(gè)是分離單元的尺寸。由腔模理論知微帶貼片天線(xiàn)激勵?？傻刃橐徊⒙?lián)的RLC 諧振電路^[5]。為了使電子標簽在各個(gè)位置都能被識別，設計采用圓極化天線(xiàn)。微帶天線(xiàn)的圓極化帶寬近似與其Q值成反比，因此為了得到寬頻帶的圓極化微帶天線(xiàn)，我們選擇空氣作為介質(zhì)，既節約了成本也降低了天線(xiàn)的損耗，并且也能保證天線(xiàn)擁有良好的圓極化特性。用4個(gè)輔助支撐柱配合金屬探針固定貼片，保證了貼片平整穩固的同時(shí)，讓金屬探針起到更好的饋電作用。通過(guò)仿真、測試，可以最終選定天線(xiàn)的特性及優(yōu)化其性能。

　　1.2.2 天線(xiàn)的結構及尺寸

　　本設計天線(xiàn)為圓極化貼片天線(xiàn)，具體設計要求和參數性能如表1所示。

　　1.3 UHF射頻讀寫(xiě)器模塊

　　1.3.1 UHF射頻讀寫(xiě)器基本原理

　　UHF系統結構如圖3所示，讀寫(xiě)器作為整個(gè)系統的重要組成部分，其基帶處理性能的優(yōu)劣將直接影響讀寫(xiě)器性能的優(yōu)劣。

　　讀寫(xiě)器通過(guò)射頻信號與標簽進(jìn)行通信，完成信息交換。在 UHF RFID 系統中，一般讀寫(xiě)器先發(fā)送一條命令給電子標簽，標簽收到命令后進(jìn)行應答響應。標簽根據命令返回有用數據信息給讀寫(xiě)器。讀寫(xiě)器對標簽返回信號處理后再傳回上位機。