動物食品安全可溯源系統(tǒng)有源電子標簽的設(shè)計

1、基金項目：國家科技支撐計劃子課題（編號：2006BAD14B04—4）作者簡介：趙金燕(1979)，女講師碩士研究生研究方向RFID技術(shù)在畜牧業(yè)中的應(yīng)用.Email：zhjy29502@通訊作者，張曦（1960），男，教授，碩士生導(dǎo)師，研究方向飼料加工與安全評價.Email：zhangxi_km@動物食品安全可溯源系統(tǒng)有源電子標簽的設(shè)計動物食品安全可溯源系統(tǒng)有源電子標簽的設(shè)計趙金燕1，2，陶琳麗2，張曦2（1.云南農(nóng)業(yè)大學基礎(chǔ)與信息工程

2、學院，云南昆明650201；2.云南省動物營養(yǎng)與飼料重點實驗室，云南昆明650201）摘要摘要:電子標簽的設(shè)計是動物食品安全可溯源系統(tǒng)的硬件基礎(chǔ)和關(guān)鍵技術(shù)之一。本文介紹了基于RFID技術(shù)的動物食品安全可溯源系統(tǒng)構(gòu)建方法，并提出基于2.4GHz微波芯片的動物食品安全可溯源系統(tǒng)可溯源系統(tǒng)有源電子標簽的設(shè)計方案。使用該有源電子標簽，可以提高動物食品安全可溯源系統(tǒng)的安全性。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞:RFID；可溯源系統(tǒng)；有源電子標簽DesignofActi

3、veTagonAnimalFoodSafetyTraceabilitySystemZhAOJinyan12TAOLinli2ZhANGXi2(1.CollegeofFoundationInfmationEngineeringYunnanAgriculturalUniversityKunming650201China2.YunnanAnimalNutritionFeedKeylabKunming650201China）Abstract:T

4、hedesignftagishardwarefoundationoneofkeytechnologyinanimalfoodsafetytraceabilitysystem.TheestablishingmethodwasintroducedaboutthesystembasedonRFIDtechnology.Thedesignofactivetagwasproposedinanimalfoodsafetytraceabilitysy

5、stembasedonthe2.4GHzmicrowavechip.Thesecuritywouldbeenhancedinanimalfoodsafetytraceabilitybyusingthisactivetag.Keywds:RFID；traceabilitySystem；activetag近年來，隨著人們生活水平的不斷提高，食品安全問題成為了國家、新聞媒體、群眾關(guān)注的熱點。例如“瘦肉精”、“蘇丹紅”等社會公共事件，受到社會各

6、界的高度關(guān)注。2007年7月26日，國務(wù)院頒布實施了《關(guān)于加強食品等產(chǎn)品安全監(jiān)督管理的特別規(guī)定》，表明了我國加強食品安全監(jiān)督管理的決心和態(tài)度[1]。從動物食品產(chǎn)業(yè)鏈來看，動物的養(yǎng)殖過程是動物食品監(jiān)管的源頭，如何有效地對動物進行識別和跟蹤管理，加強動物性食品安全的監(jiān)督管理工作，解決動物性食品安全中存在的問題，已成為當前一項十分緊迫的任務(wù)。目前國內(nèi)外一般采用的是低頻無源標簽系統(tǒng)來對動物進行識別和跟蹤管理，主要是因為無源標簽的成本較低，技術(shù)簡

7、單，但該系統(tǒng)最主要的缺點是通信速率低、工作距離短（小于10cm）、天線尺寸大；而且無源標簽芯片本身只有一個唯一ID號碼[2]，動物飼養(yǎng)管理的基本信息還依賴于人工錄入，所以在監(jiān)督食品安全方面可能存在隱瞞部分疾病信息的可能，使整個系統(tǒng)提供的信息可信度有所降低。相比較而言，高頻有源標簽系統(tǒng)由于傳輸距離遠，比較適合動物追蹤，它的通信速率快，標簽的信息存儲量大，可以每天定時自動更新數(shù)據(jù)，最大限度的降低人為因素的干預(yù)，提高整個系統(tǒng)信息的可信度。而且

8、有源標簽系統(tǒng)采用分布式管理，即使系統(tǒng)中某個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，也不會導(dǎo)致整個系統(tǒng)崩潰，提高了系統(tǒng)的安全性。因此越來越受到大家的關(guān)注，在動物食品安全監(jiān)管中使用高頻有源電子標簽也成為一種發(fā)展趨勢。ADC轉(zhuǎn)換ADCtransfer頻率合成器frequencysynthesizer混頻器mixer相位轉(zhuǎn)換phasetransfer調(diào)制解調(diào)器ModemFEC校準FECcalibration信息處理infmationprocessingMCU數(shù)據(jù)接口MC

9、Udatainterface接收receive發(fā)送transmitRF信號單元RFsignalunitLNAPARFPRFN圖2.無線射頻結(jié)構(gòu)圖Fig2.Thediagramofradiofrequencystructure有源電子標簽與無源電子標簽的主要區(qū)別是對RF信號的處理，也就是射頻收發(fā)模塊部分[5、6]。有源電子標簽的射頻收發(fā)功能模塊比較復(fù)雜，其無線射頻收發(fā)原理為：把接收到的RF信號通過低噪聲放大器（LNA）和功率放大器（PA）

10、，進行積分轉(zhuǎn)換，輸入到混頻器中，再經(jīng)過頻率合成器和90度的相位轉(zhuǎn)換，以及模數(shù)轉(zhuǎn)換（ADC），調(diào)制解調(diào)（Modem）和同步信號校準（FEC）、信息包處理，然后送入RXTX中，再通過嵌入式的微控制單元（MCU）進行數(shù)據(jù)的傳輸。具體無線射頻收發(fā)結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。2.2有源電子標簽原理圖無源電子標簽本身沒有電池，利用耦合的讀寫器發(fā)射電磁場能量最為自己的能量。有源電子標簽使用標簽內(nèi)電池的能量，識別距離較遠。根據(jù)選用芯片的特性，其主要電路原理圖如圖

11、3所示。圖3.有源電子標簽原理圖Fig3.Theschematicofactivetags有源電子標簽的外圍元件功能：偏置電阻R1用于設(shè)置一個精確的偏置電流；去藕電容C1用于提供PCB板精確的功率供給；C5、C6和C7、C8分別為晶體X3和X4的負載電容。RF端口由C4、C8、L1和L2共同組成不平衡變壓器，用于芯片不同RF端口信號轉(zhuǎn)換成單個RF信號，再通過一個型LC濾?波器（C9、C10、L3）的作用，最終輸出50歐姆的RF信號，和天