無源超高頻RFID系統(tǒng)設計與優(yōu)化

前言

　　射頻識別(RFID)是一種自動識別技術，通過采用被稱為RFID標簽或應答器的器件，利用數(shù)據(jù)存儲和遠程讀取數(shù)據(jù)來實現(xiàn)識別過程。RFID標簽體積很小，可以附著在或注入到產(chǎn)品、動物或人體上。RFID標簽包括用來對RFID閱讀器或問詢器發(fā)出的射頻(RF)問詢信號進行接收和作出響應的天線。無源標簽無需內(nèi)部電源，而有源標簽則需要電源?！　∑駷橹梗瑹o處不在的計算和環(huán)境感知智能設備已遍布世界。為了將其加以實現(xiàn)，需要一系列關鍵技術。簡而言之，這些技術必須具有靈敏度高、響應迅速、互聯(lián)化、融合性、透明性和智能性等特點。RFID，尤其是無源RFID，就是這樣一種技術。然而，要達到可以實現(xiàn)環(huán)境感知智能所要求的必要特性，還需要解決一些挑戰(zhàn)性的關鍵技術?！　撕灥倪h距離供電可能是最為重要的挑戰(zhàn)。有關天線標簽接口以及整流器設計的問題是最優(yōu)先考慮的，首先，實現(xiàn)了將RF信號轉(zhuǎn)換為直流(DC)電源。其次，應該對通信鏈路和閱讀器進行優(yōu)化。由于含有標簽數(shù)據(jù)的RF信號隨著標簽與閱讀器之間距離的四次方衰減，所以，閱讀器的靈敏度和標簽反向散射的能量效率都必須實現(xiàn)最大化。為此，實現(xiàn)遠距離供電以及足夠好的通信質(zhì)量是本文的設計原則?！　”緯岢隽艘环NN級改進型Greinacher全波整流器的線性二端口模型。預測了低功耗水平下的總轉(zhuǎn)換效率，得出二極管工作在閾值電壓附近。計算得出整流器的輸出電學特性是其接收功率和天線參數(shù)的函數(shù)。此外，僅利用實測的單個二極管I-V和C-V特性，就可以計算出完整N級整流器電路給定輸入電壓和輸出電流下的二端口參數(shù)值。

內(nèi)容概要

本書對用于遠距離應用的無源超高頻RFID系統(tǒng)的分析、設計與優(yōu)化進行探討。主要包括：無線功率傳輸、標簽到閱讀器的反向散射通信、閱讀器與標簽的架構(gòu)及標簽芯片設計。對采用整流器（基本的標簽組成模塊）的無線功率傳輸進行研究，并對反向散射調(diào)制進行理論分析，討論了標簽一側(cè)阻抗調(diào)制測量的實驗過程，以及對閱讀器信號的影響。最后，提出2．45GHz（4w EIRP）下閱讀距離達12m的完整標簽設計。在寫入數(shù)據(jù)操作時，本書所設計的結(jié)果優(yōu)于許多IC標簽。    本書既可供研究、開發(fā)RFID系統(tǒng)、各種非接觸感應器件和電路專業(yè)領域的工程師閱讀，也可作為高等院校相關專業(yè)師生的參考書。

書籍目錄

第1章  緒論  1.1  本書的目的  1.2  本書的結(jié)構(gòu)第2章  無線功率傳輸  2.1  無線功率傳輸?shù)臍v史  2.2  硅整流二極管天線  2.3  整流器組成模塊    2.3.1  鉗位電路    2.3.2  整流器電路    2.3.3  電壓倍增器    2.3.4  全波整流器    2.3.5  全波倍壓整流器  2.4  天  線    2.4.1  損耗電阻    2.4.2  輻射電阻    2.4.3  天線-整流器接口    2.4.4  數(shù)值示例    2.4.5  WPT目前和將來的可能應用  2.5結(jié)論第3章  改進型倍壓整流器分析  3.1  匹配方法  3.2  整流器的等效電路  3.3 分析方法  3.4  理想狀態(tài)    3.4.1  理想整流器的穩(wěn)態(tài)解    3.4.2  確定R1    3.5  實際狀態(tài)    3.5.1  穩(wěn)態(tài)解    3.5.2  確定Ci      3.5.3  確定Rl      3.5.4  確定Rmn    3.5.5  整流器的效率  3.6  結(jié)果與比較  3.7 設計    3.7.1  折中    3.7.2  電容器設計    3.7.3  天線和匹配問題  3.8  結(jié)論第4章  RFID簡介  4.1  引言  4.2  標簽的類型  4.3  低頻系統(tǒng)  4.4  高頻系統(tǒng)  4.5  標準    4.5.1  EPC標準    4.5.2  ISO標準  4.6  規(guī)范    4.6.1  功率規(guī)范  4.7  雷達截面  4.8  反向散射調(diào)制技術  4.9  鏈路預算  4.10  環(huán)境影響  4.11  數(shù)據(jù)完整性    4.11.1  標簽驅(qū)動方式    4.11.2  閱讀器驅(qū)動方式  4.12  結(jié)論第5章  反向散射架構(gòu)和調(diào)制類型的選擇  5.1  調(diào)制類型  5.2  調(diào)制器架構(gòu)  5.3  ASK調(diào)制器  5.4  PSK調(diào)制器  5.5  分析方法  5.6  ASK串聯(lián)-并聯(lián)模式    5.6.1  電壓分析    5.6.2  功率分析    5.6.3  通信分析  5.7 PSK串聯(lián)-串聯(lián)模式    5.7.1  電壓分析    5.7.2  功率分析    5.7.3  通信分析  5.8  ASK與PSK比較  5.9  基于ASK的PSK與偽PSK    5.10  偽PSK    5.10.1  通信分析  5.11  無線功率傳輸與通信優(yōu)化  5.12  結(jié)論第6章  反向散射調(diào)制分析  6.1  引言  6.2  理論分析  6.3  實驗特性    6.3.1  實際流程    6.3.2  結(jié)果  6.4  對RFID系統(tǒng)的影響  6.5  圖形解釋  6.6  對無線功率傳輸?shù)挠绊? 6.7  結(jié)論第7章  RFID標簽設計  7.1  UHF和微波RFID電路目前的技術水平  7.2  標簽指標  7.3  技術問題  7.4  工作原理    7.4.1  通信協(xié)議  7.5  標簽架構(gòu)  7.6  標簽組成模塊    7.6.1  整流器和限壓電路    7.6.2  上電復位電路    7.6.3  檢波器、數(shù)據(jù)分割器和解碼器    7.6.4  移位寄存器和邏輯單元    7.6.5  IF振蕩器    7.6.6  調(diào)制器    7.6.7  電流參考源  7.7  天線    7.7.1  標簽輸入阻抗    7.7.2 天線的選擇  7.8  實驗結(jié)果  7.9  結(jié)論第8章  高頻閱讀器的結(jié)構(gòu)與分析  8.1  引言  8.2  通信協(xié)議  8.3  閱讀器架構(gòu)描述  8.4  直接耦合    8.4.1  系統(tǒng)輸入IP3      8.4.2  直接耦合補償    8.4.3  DC成分抑制  8.5  相位噪聲    8.5.1  對下變頻的影響      8.5.2  相互混頻    8.6  天線噪聲溫度  8.7  接收器設計  8.8  IF調(diào)制頻率  8.9  IF處理  8.10  結(jié)論第9章  結(jié)論參考文獻附錄專業(yè)術語中英文對照

章節(jié)摘錄

　　UHF或微波系統(tǒng)的開發(fā)中存在三個關鍵問題。首先是無線功率傳輸(Wireless Power Transmission，WPT)問題。第2章和第3章將著重討論整流器架構(gòu)的選擇，天線設計與集成電路工藝。這些章節(jié)是在參考文獻的基礎上所作的進一步探討?！　撕灥介喿x器的通信是第二個關鍵問題，將在第4和第5章進行研究，其中會對可能的信號調(diào)制進行完整研究。第6章提出實驗方法來量化任何天線反向散射功率的相位與幅度。在第7章，我們利用先前章節(jié)的結(jié)論，來設計全集成無源標簽，該標簽工作在900MHz～5GHz，這還有賴于天線的尺寸。在2.45GHz下，閱讀距離達到i2m。這一章是參考文獻的擴充?！　〉谌齻€限制RFID系統(tǒng)性能的問題是閱讀器的設計。第8章主要闡述這方面的問題，提出閱讀器中RF和基帶系統(tǒng)的構(gòu)架?！　∽詈螅?章通過所獲得的研究結(jié)果以及新的研究思想對本書所介紹的研究工作進行全面總結(jié)。

編輯推薦

　　《無源超高頻RFID系統(tǒng)設計與優(yōu)化》既可供研究、開發(fā)RFID系統(tǒng)、各種非接觸感應器件和電路專業(yè)領域的工程師閱讀，也可作為高等院校相關專業(yè)師生的參考書。

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