遠(yuǎn)距離射頻識(shí)別系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的研究.pdf

1、射頻識(shí)別(RFID)是一種非接觸自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，具有數(shù)據(jù)量大、保密性高、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，目前已廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化、商業(yè)自動(dòng)化、交通運(yùn)輸管理等眾多領(lǐng)域。其中超高頻、微波遠(yuǎn)距離射頻識(shí)別系統(tǒng)具有讀寫速度快、識(shí)別率高、識(shí)別距離遠(yuǎn)等優(yōu)點(diǎn)，得到了世界各國(guó)的重視，成為RFID技術(shù)領(lǐng)域的重點(diǎn)。目前國(guó)內(nèi)的低頻近距離RFID技術(shù)已經(jīng)比較成熟，但超高頻、微波遠(yuǎn)距離RFID技術(shù)還處于實(shí)驗(yàn)階段，僅僅在政府行業(yè)部門如鐵路、海關(guān)等得到了試點(diǎn)。
　　 本文

2、主要研究了遠(yuǎn)距離射頻識(shí)別系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)，內(nèi)容可分為五個(gè)部分，具體來(lái)說(shuō)：針對(duì)無(wú)源UHF RFID系統(tǒng)技術(shù)復(fù)雜，設(shè)備昂貴，目前在國(guó)內(nèi)處于發(fā)展初級(jí)階段的狀況，本文研發(fā)了低中頻結(jié)構(gòu)和零中頻結(jié)構(gòu)的無(wú)源UHF RFID系統(tǒng)，所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)符合ISO18000-6B協(xié)議，性能穩(wěn)定，成本低廉，已通過國(guó)家相關(guān)部門的檢測(cè)，具有一定的推廣性。無(wú)源UHF RFID系統(tǒng)射頻收發(fā)電路同時(shí)同頻工作，收發(fā)隔離至今仍是很難攻克的難題。針對(duì)傳統(tǒng)收發(fā)隔離方法會(huì)導(dǎo)致硬件成本增

3、加問題，本文提出了兩種克服收發(fā)干擾的措施。首先在傳統(tǒng)定向耦合器的基礎(chǔ)上提出并設(shè)計(jì)了雙枝節(jié)耦合線定向耦合器。該耦合器能夠大大提高收發(fā)支路隔離度，降低閱讀器成本。同時(shí)將耦合線定向耦合器與缺陷地結(jié)構(gòu)(DGS)結(jié)合進(jìn)一步減小尺寸，從而有效解決了雙枝節(jié)耦合線定向耦合器尺寸較大的問題。另外，從理論上詳細(xì)分析和推導(dǎo)了多載波無(wú)源UHF RFID系統(tǒng)的工作原理，為無(wú)源UHF RFID系統(tǒng)收發(fā)隔離的改善提供了新的思路，具有十分重要的意義。
　　 本

4、文研發(fā)了一套價(jià)格低廉的微波RFID系統(tǒng)，適用于專用短程通信，符合國(guó)內(nèi)最新的ETC標(biāo)準(zhǔn)-GB/T20851-2007。接著設(shè)計(jì)了兩款適用于微波RFID系統(tǒng)的平面天線。提出雙十字型縫隙并將其應(yīng)用在微帶YAGI天線，從而解決傳統(tǒng)微帶YAGI天線尺寸較大的問題。結(jié)合新結(jié)構(gòu)--基片集成波導(dǎo)設(shè)計(jì)了SIW縫隙天線，該天線一方面繼承了傳統(tǒng)矩形波導(dǎo)縫隙天線增益高的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也擁有微帶天線尺寸小的特點(diǎn)。超寬帶(UWB)RFID技術(shù)是近年來(lái)國(guó)內(nèi)外學(xué)者提出的一

5、種新的遠(yuǎn)距離RFID技術(shù)，目前還處于理論研究階段。結(jié)合當(dāng)前研究熱點(diǎn)--缺陷地結(jié)構(gòu)(DGS)，研究和設(shè)計(jì)了UWB RFID系統(tǒng)中的關(guān)鍵器件：超寬帶帶通濾波器的設(shè)計(jì)。首先分析和仿真了傳統(tǒng)DGS單元、半圓型DGS單元和半圓型階梯阻抗并聯(lián)枝節(jié)的等效電路模型和傳輸特性。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合三線微帶線結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)了具有寬阻帶特性的超寬帶帶通濾波器。最后結(jié)合開路負(fù)載和螺旋縫隙設(shè)計(jì)了帶有陷波特性和寬阻帶特性的超寬帶帶通濾波器。所設(shè)計(jì)的超寬帶帶通濾波器結(jié)構(gòu)緊湊，

6、成本低廉，可以有效抑制窄帶干擾和高次諧波。隨著RFID技術(shù)的不斷推廣，一個(gè)區(qū)域內(nèi)同時(shí)出現(xiàn)多個(gè)電子標(biāo)簽或閱讀器的可能性越來(lái)越大，多個(gè)電子標(biāo)簽和閱讀器之間的干擾會(huì)影響遠(yuǎn)距離RFID系統(tǒng)的性能。本論文首先分析和仿真了各種常見的編碼方式，明確RFID系統(tǒng)選用編碼方式的條件。接著將二進(jìn)制樹搜索算法應(yīng)用在無(wú)源UHF RFID系統(tǒng)中成功實(shí)現(xiàn)多標(biāo)簽防碰撞。最后針對(duì)閱讀器防碰撞問題至今還沒有得到很好解決的狀況，提出一種新的閱讀器防碰撞算法，可減少閱讀器沖