RFID读写器六端口射频通道分析及扩展研究

摘要

射频识别(RFID)技术是一种利用无线电波及收发天线实现对目标的远距离自动识别。相比传统的IC卡和磁卡等，它有着读写距离更远和使用更为方便的优点，因此正在获得越来越广泛的应用。本文在对现有的UHF频段RFID读写器的射频通道技术研究的基础上，总结分析了读写器射频通道方案的研究方法，并深入分析和扩展研究了微带六端口射频通道方案，在此基础上又设计了分立元件六端口射频通道方案，对于两种方案讨论了网络参数测量方法，并从实际工程应用的角度出发，介绍了微带线走线结构与布线应注意的问题，最后基于两种方案基础之上，又研究了读写器的多天线端口控制设计方案。 文中对微带六端口射频通道方案进行深入的扩展分析，采用ADS建模及仿真研究，分析了发射通道和接收通道的特性，通过对通频带扩展及适应性仿真的分析，设计了集总一分布式微带滤波器，最后也与零中频混频方案比较了各自的差异性。 论文进一步分析设计了分立元件六端口射频通道方案，此方案仍然采用的是多通道零中频技术，并通过PCB制板验证与测量。实验与工程实践证明可以得到完全正交的两路基带信号，实现读写器的自动识别功能，并且此方案的电路板面积能够大大减小。在一定程度上，该方案与微带六端口方案具有等效性。 论文还分析了六端口射频通道网络的网络参数测量方法，并从工程的角度分析了微带线走线结构和最优排版，阐述了微带线布线应注意的实际问题，为六端口射频通道网络单片集成化问题的研究提供一定的参考。 最后分析了采用射频集成开关和PIN管控制微带线开、短路实现多天线端口的控制设计方案，其中着重分析了PIN管工作特性和器件选型，对所设计的控制电路进行仿真分析，论证了方案的可实现性。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1研究背景

1.2读写器射频通道特点和读写器国内外研究现状

1.3论文选题的目的和意义

1.4本论文的主要工作

第二章RFID读写器射频通道综述

2.1读写器射频通道简介

2.1.1微带六端口射频通道方案

2.1.2分立元件电路六端口射频通道方案

2.1.3集成化射频通道方案

2.1.4多天线端口设计方案

2.2分析研究方法的选择

2.2.1理论分析研究

2.2.2 ADS软件建模与仿真分析

2.2.3理论仿真分析的实验验证

2.3本章小结

第三章微带六端口射频通道方案

3.1微带六端口射频通道方案概述

3.2微带六端口射频通道方案分析

3.2.1发射通道分析与仿真

3.2.2接收通道分析与仿真

3.3微带六端口射频通道通频带扩展分析

3.3.1微带线参数对通频带影响的理论分析

3.3.2微带六端口通频带扩展及适应性仿真

3.3.3分析结果与讨论

3.3.4 集总—分布式微带滤波器的分析设计

3.4微带六端口方案与零中频混频方案比较

3.4.1零中频混频方案分析

3.4.2零中频混频方案优缺点评价

3.4.3两种方案的优劣比较

3.5本章小结

第四章分立元件六端口射频通道方案

4.1分立元件六端口射频通道方案的实现

4.1.1理论分析及电路实现

4.1.2软件仿真及分析

4.2分立元件六端口射频通道方案的实验验证

4.2.1分立元件射频六端口读写器简介

4.2.2读写器射频六端口网络制板测试结果

4.3本章小结

第五章网络参数测量六端口射频通道及微带走线分析

5.1网络参数测量射频六端口网络

5.1.1驻波比及阻抗测量方法

5.1.2相位测量方法

5.2微带走线结构及实际布线分析

5.2.1微带“一”字形走线结构分析

5.2.2微带“几”字形走线结构分析

5.2.3微带线实际布线分析

5.3本章小结

第六章多天线系统端口控制设计方案

6.1射频开关实现多天线系统端口控制设计

6.2 PIN管控制微带线的开、短路实现多天线

6.2.1 PIN管工作特性与器件选型

6.2.2 PIN管实现电路的仿真及其结果分析

6.3两种多天线设计方案比较

6.4本章小结

第七章总结与展望

参考文献

在读期间发表的论文

致谢