基于自主标准的UHF RFID读写器的设计与实现

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RFID(Radio Frequency Identification)技术,尤其是UHF(Ultra High Frequency)RFID技术正在军事后勤管理、装备保障维护、民用物流管理等方面发挥着巨大的作用。2011年我国颁布了自主的国家军用UHF RFID空中接口标准。该标准对我军RFID技术的应用提供了更好的安全性与保密性。随着该标准的发布,出于信息安全以及标准统一的原则,基于自主标准的读写器的研制工作也随之展开。本文正是基于此,围绕着基于自主标准的UHF RFID读写器的设计,以及对读写器中的功放预失真以及载波抑制等关键问题的研究进行展开,最终将研究成果应用到了自主RFID设备当中。本文首先对UHF RFID系统的工作原理进行了介绍,分析了系统中读写器与电子标签的能量交互过程,接着对读写器的设计方案进行了阐述,并指出了设计与实现过程中所面临功放失真、载波泄漏、接收灵敏度以及系统集成四大挑战。接着,本文对UHF RFID读写器的功放失真问题进行了研究。通过对几种常见的功放预失真方法的研究与对比,以及结合UHF RFID读写器研制的实际情况,提出了一种自适应的、基于FPGA的查找表搜索数字功放预失真方法。仿真和实测结果表明,该方法可有效改善功放的非线性以及由于温度、湿度等原因造成的功放特性曲线漂移等问题,提高10d B的发射频谱,使读写器满足自主标准中发射指标的要求。最后本文对UHF RFID读写器所特有的载波泄漏问题进行了深入研究,通过对载波泄漏机理的分析,提出了一种快速收敛的、可实现360度移相的、不引入噪声的载波抑制方法。该方法采用无源网络,不会在接收端再次引入噪声,恶化接收信号的信噪比。实测结果表明,在发射功率为28d Bm的情况下,该方法可以对泄漏信号达到40d B的抑制效果;在误码率为10-5时,对读写器的灵敏度提高了14d B,并且该方法具有12.5ms的快速收敛速度。
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