无线识别装置

2007年全国大学生电子设计大赛设计报告题目：无线识别装置学校：哈尔滨工程大学队员姓名：李永萍，柳震，宋家佳编号：HB24目录1.方案选择与论证...........................................................................................................................41.1各种方案比较....................................................................................................................41.1.1发射信号产生电路................................................................................................41.1.2信号检测与识别电路............................................................................................41.2所选方案论证....................................................................................................................41.2.1耦合线圈的匹配理论:..........................................................................................41.2.2阅读器发射电路分析............................................................................................41.2.3阅读器接收电路分析............................................................................................41.2.4应答器电路分析....................................................................................................51.2.5可行性分析............................................................................................................52系统硬件设计................................................................................................................................52.1系统总体设计方框图........................................................................................................52.2单元电路的设计................................................................................................................52.2.1应答器振荡电路设计............................................................................................52.2.2应答器高频放大器................................................................................................52.2.3应答器编码器........................................................................................................62.2.4模拟开关................................................................................................................62.2.5阅读器小信号调谐放大器....................................................................................62.2.6倍峰检波器............................................................................................................62.2.7阅读器解码器........................................................................................................72.3发挥部分的设计与实现....................................................................................................73系统的组装与调试........................................................................................................................83.1整机组装的考虑................................................................................................................83.2面板图及可调部件说明....................................................................................................83.3系统的测试........................................................................................................................83.3.1数据记录...............................................................................................................83.3.2测试结果分析........................................................................................................93.3.2测试仪器................................................................................................................94.结论..............................................................................................................................................9摘要本系统利用耦合线圈的匹配理论，实现了无线高频通信，系统结构简单，经济。整个系统由耦合线圈实现信息的传输。由编码器，解码器，实现信息的发射与准确接收。用模拟开关键控由高频振荡产生的载波以得到ASK信号。由低频振荡产生的低频信号经过整流滤波，提供应答器部分所需的能量，实现无源应答器的目的。各部分放大器均用来对信号进行放大以便传输和通信。关键词：耦合线圈匹配，ASK,无源，经济1.方案选择与论证1.1各种方案比较系统有两部分组成:应答器(如图1所示)和阅读器(如图2所示)。图1应答器部分图2阅读器部分根据题目的技术指标和要求，每一功能电路有几种方案,如下:1.1.1发射信号产生电路方案一:通过拨码开关预置二进制编码经编码器输出，利用输出的高低电平来控制模拟开关的闭合,以发射高频波，即ASK调制。方案二：利用乘法器将调制信号与载波相乘，以发射所产生的AM波。但由于我们现有的乘法器是双电源供电的，不符合题目的要求。所以我们选择方案一。1.1.2信号检测与识别电路方案一：针对发端的编码器，在信号耦合过来后，直接采用解码器译码输出。此方法简单，有效。方案二：由于耦合过来的信号是幅值不同的波，所以可以采用包络检波，然后采样输出。但是，这样做比较复杂，还要运用到单片机，会提高功率，恐怕不能满足发挥部分的题目要求。综上，我们选择方案一。1.2所选方案论证1.2.1耦合线圈的匹配理论:阻抗匹配是指负载阻抗与激励源内部阻抗互相适配，得到最大功率输出的一种工作状态。当激励源内阻抗与负载阻抗含有电抗成分时,为使负载得到最大功率负载阻抗与内阻必须满足共扼关系,这种匹配条件称为共扼匹配。为了提高功率，使线圈中的电流最大，就要使耦合线圈达到阻抗的匹配，即：在传输的高频信号频率确定后，线圈的阻抗与负载阻抗相同。为了达到这一目的，我们有必要在负载部分加入匹配网络,使之与耦合线圈内阻达到匹配.1.2.2阅读器发射电路分析在发挥部分中,要求应答器无源，我们的方案是在阅读器中加入了低频振荡，然后经过功率放大，得到足够大的输出功率后到达耦合线圈。线圈将这部分电磁能发射并耦合到应答器，整流后输出的直流用于给应答各部分供电。考虑到可以利用应答器高频载波的能量反射来供电，但是为了干扰，所以我们在阅读器中做了一个低频的信号来供能。1.2.3阅读器接收电路分析将接收到的信号选频后放大再倍增检波，输出到解码器，解码器1将解出高低电平，从而在LED管中得到显示。1.2.4应答器电路分析通过拨码开关拨出需要传输的码字,如：1010。通过编码器将此并入数据转换成串出,用来控制模拟开关的使能端,0表示关,1表示开。当开关闭合时,高频振荡产生的高频信号经大后发射，当开关闭断开时无输出,从而产生的ASK信号经过耦合线圈发射出去。1.2.5可行性分析本方案中的应答器部分里面的所有元件如VD5026,4066等都可以工作在3V,完全满足题目要求,另外,利用模拟开关控制高频信号的ASK调制方式具有创新性.阅读器中解码的结果通过LED显示,直观,快捷.运用编码器/解码器避免了使用单片机,使系统简单化.同时,器件价格便宜,经济,易于实现。目前国内的无线识别技术(RFID)还处于初级阶段，RFID技术的应用普及和推进工作存在着很大的难度.而在国外，该项技术已经开始逐步走向应用与普及。这说明该技术在国内还有着广大的发展空间。2系统硬件设计2.1系统总体设计方框图根据方案论证得到如图3，4，5所示：图3应答器电路图4阅读器发射电路图5阅读器接收电路2.2单元电路的设计2.2.1应答器振荡电路设计选择4MHz的有源晶振振荡出4M