無線射頻識別系統(tǒng)電路設(shè)計與應(yīng)用

　　射頻識別技術(shù)，射頻識別技術(shù)是20世紀(jì)90年代開始興起的一種自動識別技術(shù)，射頻識別技術(shù)是一項利用射頻信號通過空間耦合實現(xiàn)無接觸信息傳遞并通過所傳遞的信息達(dá)到識別目的的技術(shù)。從信息傳遞的基本原理來說，射頻識別技術(shù)在低頻段基于變壓器耦合模型，在高頻段基于雷達(dá)探測目標(biāo)的空間耦合模型（雷達(dá)發(fā)射電磁波信號碰到目標(biāo)后攜帶目標(biāo)信息返回雷達(dá)接收機(jī)）。 1948年哈里斯托克曼發(fā)表的“利用反射功率的通信”奠定了射頻識別技術(shù)的理論基礎(chǔ)。

　　耦合線圈的匹配理論

　　作為電磁能量的發(fā)射裝置一耦合線圈，為了實現(xiàn)與系統(tǒng)的功率匹配，必須通過無源的匹配電路實現(xiàn)阻抗轉(zhuǎn)換，使功率無反射地傳輸?shù)今詈暇€圈?？梢岳蒙倭拷M件來實現(xiàn)相配的匹配電路。本設(shè)計使用了該匹配電路，實現(xiàn)了阻抗匹配。要確定匹配電路的參數(shù)，需要測量出線圈的電感LS和導(dǎo)線的歐姆電阻RLS.

　　應(yīng)答器的發(fā)射電路分析

　　應(yīng)答器：一種用于地面向列車信息傳輸?shù)狞c式設(shè)備，分為固定（無源）應(yīng)答器和可變（有源）應(yīng)答器。主要用途是向列控車載設(shè)備提供可靠的地面固定信息和可變信息。應(yīng)答器是一種能向車載子系統(tǒng)發(fā)送報文信息的傳輸設(shè)備，既可以傳送固定信息，也可連接軌旁單元傳送可變信息。在應(yīng)答器的發(fā)送器部分，首先由頻率穩(wěn)定的石英晶體振蕩器產(chǎn)生所需的工作頻率的信號。根據(jù)調(diào)制器的類型，執(zhí)行對振蕩器信號的ASK或FSK調(diào)制。此時基帶信號會被直接饋送到頻率合成器，再通過功率放大使調(diào)制后的信號達(dá)到所需電平，然后將調(diào)制后的放大信號輸出耦合到初級線圈。

　　應(yīng)答器電路設(shè)計計算

　　編碼器設(shè)計由撥碼開關(guān)和編碼芯片VD5026構(gòu)成，信息由撥碼開關(guān)生成。

　　編碼器電路

　　編碼器（encoder）是將信號（如比特流）或數(shù)據(jù)進(jìn)行編制、轉(zhuǎn)換為可用以通訊、傳輸和存儲的信號形式的設(shè)備。 編碼器把角位移或直線位移轉(zhuǎn)換成電信號，前者成為碼盤，后者稱碼尺。按照讀出方式編碼器可以分為接觸式和非接觸式兩種。接觸式采用電刷輸出，一電刷接觸導(dǎo)電區(qū)或絕緣區(qū)來表示代碼的狀態(tài)是“1”還是“0”;非接觸式的接受敏感元件是光敏元件或磁敏元件，采用光敏元件時以透光區(qū)和不透光區(qū)來表示代碼的狀態(tài)是“1”還是“0”，通過“1”和“0”的二進(jìn)制編碼來將采集來的物理信號轉(zhuǎn)換為機(jī)器碼可讀取的電信號用以通訊、傳輸和儲存。

　　載波振蕩器采用74HC14構(gòu)成的環(huán)行振蕩器，功耗小，最小工作電壓低，適合于3V電池供電。振蕩器反饋中接入13.56MHz晶體濾波器，載波頻率穩(wěn)定度高。調(diào)制器由高速CMOS器件74HC00構(gòu)成，實現(xiàn)ASK調(diào)制。調(diào)制波形如圖所示。調(diào)制輸出信號經(jīng)反向后直接送諧振回路。

　　振幅鍵控信號波形

　　總電路圖設(shè)計

　　根據(jù)前面的分析設(shè)計，在面包板上安裝調(diào)試正確后，焊接印刷電路板，測試結(jié)果正確。

　　識別裝置工作流程圖

　　識別裝置工作流程如圖所示。此無線識別裝置由手動輸入信息，經(jīng)編碼器編碼，采用ASK調(diào)制方式，載波為13.56MHz，經(jīng)線圈耦合發(fā)送。閱讀器將接收到的ASK信號放大后，經(jīng)二極管包絡(luò)檢波，送至數(shù)字恢復(fù)電路后，再解碼。解碼正確時，由單片機(jī)顯示結(jié)果。

　　識別裝置工作流程圖