射频识别前端仿真报告.docx

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射频识别前端仿真报告

北京科技大学天津学院

射频识别技术课程设计报告

题目：

射频识别前端系统设计

班级：

物联网1301

姓名：

齐亨

学号：

13516110

2014年12月31日

摘　　要

无线射频识别（RFID）技术作为物联网的核心技术，具有数据存储量大，读写速度快，数据安全性高，物理性能优越，防止冲突，内容可以修改等优点，因此在感应，识别，追踪等方面的应用存在很大的潜力和优势。

根据应用场合的不同，不同的RFID系统对协议，工作频段，读写距离上都存在不同要求。

本文从研究射频前段仿真系统入手，就如何根据不同应用场合的需求，搭建软件开发与验证平台，高效开发出射频前段仿真及相应的应用系统，做了一定程度的探索研究。

靠近天线部分的是射频前端，包括发射通路和接收通路。

发射通路东西不多，功率放大、滤波之类的。

一般讲得比较多的是接收通路，包括低噪声放大器（LNA）、滤波器等器件，包括增益、灵敏度、射频接收带宽等指标，要根据产品特点进行设计，目的是保证有用的射频信号能完整不失真地从空间拾取出来并输送给后级的变频、中频放大等电路。

本文主要研究了射频前段仿真及应用系统开发中所涉及到的系统结构设计，模块划分，系统实现，测试方案等一系列关键问题。

首先，本文在简要介绍了射频识别原理的基础上，完成15693协议下VICC->VCD的信号发送和接收过程的仿真设计和分析。

其次本文详细介绍了系统的设计与实现。

读写器子系统利用MATALAB控制模拟前端芯片的方式搭建，支持对符合15693协议的各种标签的识别与读写，以用于对提供芯片仿真子系统的测试；芯片仿真子系统基于MATALAB平台，外围搭建RFID模拟前端电路，MATALAB内部设计了可拓展的数字系带电路，以满足对不同应用条件下芯片系带电路的自定义开发。

最后本文介绍了系统的测试方案，记录了对主要信号节点以及主要通信指令的测试过程，给出了系统的运行情况和测试结果。

关键词：

无线射频识别系统开发射频前端仿真MATALAB15693协议

目录

摘　　要0

目录1

1[综述]2

1.1[分原理说明]2

2[设计]3

2.1[分模块说明]4

3[结果分析]5

4[心得体会]9

参考文献10

附　　录11

1[综述]

射频前端的仿真设计与实现

1）要求：

完成15693协议下VICC->VCD的信号发送和接收过程的仿真设计和分析

要求：

信源用伯努利信源

编码调制方式：

曼彻斯特码编码，单副载波高数据速率调制，ASK负载调制

载波频率：

不要求真实的频率（13.56MHz），在满足信源、副载波以及载波之间满足对应的频率关系的前提下，假定一个载波频率

2）提示：

曼彻斯特码编码：

单副载波调制（开关控制法或者相乘法）

载波调制：

（开关控制法或者相乘法）

思考下如何实现调制系数10%至30%之间

解调：

相乘法，判决（开关电平设置）等

1.1[原理]

靠近天线部分的是射频前端，包括发射通路和接收通路。

发射通路东西不多，功率放大、滤波之类的。

一般讲得比较多的是接收通路，包括低噪声放大器（LNA）、滤波器等器件，包括增益、灵敏度、射频接收带宽等指标，要根据产品特点进行设计，目的是保证有用的射频信号能完整不失真地从空间拾取出来并输送给后级的变频、中频放大等电路。

本文要做的就是用MATALAB软件模拟射频前端，并实现在15693协议下VICC到VICD的信号发送和接收过程。

2[设计]

设计方面主要在MATALAB软件中进行，射频前段仿真主要用到的模块有曼彻斯特码调制，单副载波调制，ASK负载波调制，单副载波解调，ASK负载波解调，曼彻斯特码解调，接收等，以下是MATALAB中的设计图。

2.1[分模块说明]

曼彻斯特码调制，在曼彻斯特码中，1码是前半（50%）位为高，后半位为低；0码是前半位为低，后半位为高。

单副载波调制，应答器将需要传送的信息首先组成相应的帧，然后将帧的基带编号调制到副载波频率上，最后再进行载波调制，实现向阅读器的信息传输。

ASK负载波调制，负载调制通过对电子标签振荡回路的电参按照数据流的节拍进行调节，使电子标签的阻抗和相位随之改变，从而完成调制过程。

负载调制技术主哟有电阻负载调制和电容负载调制两种。

单副载波解调，副载波解调是指在阅读器中将载波解调后获得的副载波调制信号恢复数据基带信号的过程。

ASK负载波解调，ASK是一种相对简单的调制方式，幅移键控相当于模拟信号中的调幅，只不过与载频信号相乘的是二进制数码而已。

幅移就是把频率，相位作为常量，而把振幅作为变量，信息比特是通过载波幅度来传递的。

曼彻斯特码解调，曼彻斯特码与数据时钟异或便可回复出NRZ码数据信号。

曼彻斯特码工作是阅读器的任务，阅读器中都有MCU，其解码工作可由MCU的软件程序实现。

3[分析]

下图为曼彻斯特码调制波形图

下图为单副载波调制波形图

下图为ASK负载波调制波形图

下图为单副载波解调波形图

下图为ASK负载波解调

下图为曼彻斯特码解调波形图

下图为接收端波形图

以上就是各个模块运行的显示结果，结果非常正确，说明我们设计的射频前端仿真系统很成功。

在15693协议下，成功实现了VICC到VICD的信号发送和接收过程！

4[心得体会]

在做射频前端仿真的操作前,我以为不会难做,就像以前做物理实验一样,做完实验,然后两下子就将实验报告做完.直到是开进行设计射频前端识别系统时,我才知道其实并不容易做,但学到的知识与难度成正比,使我受益匪浅. 

在设计系统前,一定要将课本上的知识吃透,因为这是设计系统的基础,比如曼彻斯特码的原理，ASK副载波调制与解调等等。

否则,在老师讲解时就会听不懂,这将使你在设计系统时的难度加大,浪费设计系统的的宝贵时间.比如利用MATALAB画图的时候,你要清楚各种模块的各种数据和原理,如果你不清楚,在做系统时才去摸索,这将使你极大地浪费时间,使你事倍功半.设计系统时,一定要亲力亲为,务必要将每个步骤,每个细节弄清楚,弄明白,不能一概的依靠老师和同学，否则你就会不会的东西越来越多,还要复习,思考,这样,你的印象才深刻,记得才牢固,否则,过后不久你就会忘得一干二净,这还不如不做.设计系统时,老师还会根据自己的亲身体会,将一些课本上没有的知识教给我们,拓宽我们的眼界,使我们认识到这门课程在生活中的应用是那么的广泛. 

最后，我们设计的射频前端仿真系统终于成功了，我们成功完成了在15693协议下VICC到VICD的发送和接收过程，通过这次设计系统的实验,使我学到了不少实用的知识,更重要的是,做实验的过程,思考问题的方法,这与做其他的实验是通用的,真正使我们受益匪浅！

感谢老师，感谢同学！

参考文献

[1]王颖.对RFID在现实应用的的思考[J].RFID工作与研究,2009,（02）. 

[1]刘筱霞,陈春霞.现代电子标签及其印刷技术[J].物联网工程2008,（05）. 

[2]程雪,周修理,李艳军.射频识别（RFID）技术在动物食品溯源中的应用[J].东北农业大学学报,2008,（10）. 

[3]石蕾,陈敏雅.RFID系统中阅读器的设计与实现[J].电脑开发与应用,2008,（07）. 

[4]钱莹,凌云.RFID中间件设计研究[J].电脑与信息技术,2008,（05）. 

[5]陈冲,徐志,何明华.一种新的RFID防碰撞算法的研究[J].福州大学学报（自然科学版）,2009,（03）. 

[6]周永明.一种改进的查询树射频识别防冲突新算法[J].广东轻工职业技术学院学报,2006,（02）. 

[7]李辉,刘国栋,胡小云,高丽芳,沈烨,郑映钦.电子标签技术在出口产品监管中的应用研究[J].中国国境杂志,2007,（06）. 

[8]蔡志刚.集装箱无线射频识别技术应用研究[J].港口装卸,2005,（05）. 

[9]谢洁锐,胡月明,刘才兴,常薇.基于无线传感器和RFID的农产品安全全程监控平台[J].中国农机化,2007,（01）. 

[10]朱成,陈明,刘成智.Zigbee与RFID技术在医院信息化建设中的应用[J].华夏医学,2008,（03）.

附　　录

一、RFID行业应用系统与解决方案供应商

?

AgriSignalInc--农场动物识别系统

?

AleisInternational--牛的养殖与饲育管理系统

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AMB-i-t--摩托赛计时系统

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Amskan--澳洲工业级RFID系统解决方案供应

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A.P.T.SmartSolutions--英国著名的信息系统与RFID标签系统的供应商

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ATLAgriculturalTechnologyLimited--专门为奶牛管理设计的阅读设备供应商

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Avid，Inc--宠物与牲畜识别系统

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AvonwoodDevelopmentsLtd--工业级标识管理系统

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BaumerIdentAB--工业级标签系统供应商

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BeigelTechnologyCorporation--RFID应用系统设计

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Biomark--被动识别标签动物识别应用系统

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DorianIndustrierPtyLtd--摩托车与赛马计时系统产品制造

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ELPASLtd--智能医院与智能建筑RFID集成系统

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EscortMemorySystems--工业应用标签系统生产

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Euchner&Co--工具与货盘标记系统

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eXIWirelessInc--病人与婴儿关怀监护系统，办公室人员与资产管理系统

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Extelsrl--PROXIMA2000RFID车辆与人员门禁系统

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GnuCoTechnologyCorp--标签设计与应用商

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HERMOSInformatikGmbH--半导体生产线晶片盒标记系统

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Hi-G-TekLtd--货车贵重货物装卸管理中特殊的阅读设备与标签的供应

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Idesco--工业自动化，门禁，产品销售，门票管理解决方案提供商

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Infotronics--考勤管理

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KastenChaseAppliedResearchLtd--传输与邮政市场的RFID解决方案供应商.

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MagnatecTechnologieGmbH--RFID与GSM结合的监视警卫人员的解决方案

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MessageXpress--车辆监控管理

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Pepperl+FuchsInc--工业级工业自动化RFID解决方案

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RFTechnologies--医院病人与婴儿监护

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RFIDSystemsCorporation--RFID应用系统集成

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RJISolutions，Inc--洗衣店与纺织品租用行业GEMPLUS解决方案提供商

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Scemtec--磁耦合读写系统制造商

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SchneiderElectricIndustries--电容耦合标签组装供应商

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SedcoEngineering--地下矿井应用系统

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SiemensAG--制造业物流系统MOBY标签系统供应

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TadiranTelematicsLtd.--FASTPASS电子车辆收费与交通管理系统

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TrafficSupervisionSystemsA/S--城市交通，铁路，运输等交通管理RFID应用系统