B题_无线识别装置_杭州电子科技大学_黄春良、来意哲、陈军.doc

题目 无线识别装置（B题） 作者：黄春良、来意哲、陈军 赛前辅导教师：张福洪 戴绍港 文稿整理辅导教师：张福洪 戴绍港 摘　要 本文介绍基于标准的RFID实现方式的无线识别装置，它利用阅读器和应答器两个线圈的互感关系实现功率传输，使应答器能够无源工作；应用了负载调制的方式来实现应答器向阅读器的数据传输，使得双方通信完全不依靠任何其他耦合方式；同时，采用稳压二极管的正向导通及反向稳压特性成功解决了由于应答器接近与离开读写器时读写器检波电路直流工作点的瞬态漂移问题，具有一定的创新性。 Abstract This paper introduces the wireless identification device which based on standard RFID.In order to make the transponder passive working, the device applies with the mutual inductance between the two coils of the readers and transponders to achieve power transmission. Applying load modulation to transmit data from transponder to the reader in order that they can communicate with each other but not to rely on any other coupling manners.At the same time, the problem of the transient drift of DC working spot of the reader’s detector circuit when the transponder reach or leave the reader is successfully resolved ,which using two traits of regulator diode(forward direction leaded and Opposite direction stabilivolt ), which is the innovation of the design. 一、方案论证与比较 方案一 ：采用供能、通信相分离的方式来实现无线识别 该方案的原理就是将供能和通信分开，用线圈的耦合作用实现应答器的无源供电；而通信则使用无线收发电路制作，比如应用10米波段的MC2833、MC3363收发电路或者315MHz、433MHz等频段的无线数据传输模块来制作。这样的设计，线圈主要完成能量的传输，比较容易实现，而信号的耦合则是通过其他无线通信途径来完成的，与题目中的“不依靠任何其他耦合方式”这一要求不符。 方案二：采用负载调制的方式，实现供能、通信的统一，如图1所示。 图 1 采用负载调制方式的无线识别方案 电感耦合系统，本质上来说是一种互感耦合，即作为初级线圈的阅读器和作为次级线圈的应答器之间的耦合。如果应答器的固有谐振频率与阅读器的发送频率相符合，则处于阅读器天线的交变磁场中的应答器就能从磁场获得最大能量。同时，与应答器线圈并接的阻抗变化能通过互感作用对阅读器线圈造成反作用，从而引起阅读器线圈回路变换阻抗ZT的变化，即接通或关断应答器天线线圈处的负载电阻会引起阻抗ZT的变化，从而造成阅读器天线的电压变化。根据这一原理，我们可以通过数据控制应答器线圈并接负载电阻的接通和断开,使这些数据以调幅的方式从应答器传输到阅读器。在阅读器端，对阅读器天线上的电压信号进行包络检波，并放大整形得到所需的逻辑电平，实现数据的回收。 综上所述，方案二符合题意且便于实现，因此我们选用方案二。 二、理论分析、系统实现方框图与主要特色电路的计算 1、耦合线圈的匹配理论 对于电感耦合系统来说，只要应答器线圈处于发送天线的近场之内，则互感耦合就是有效的。 根据题目所设置的要求，选用漆包线直径为0.76毫米，所绕制的两个线圈L1、L2，测试得其电感量分别为12.00uH和12.49uH，在4MHz频率上测得其Q值约为56左右，折算成等效串联损耗电阻约为5.5欧姆。如果要实现耦合线圈的匹配，为了实现最大的能量传输，初、次级两端分别设置成并联谐振。设计中谐振频率取4MHz，则通过谐振计算公式，算得初、次级的谐振电容分别为131.93pF和126.65pF。实际电路调试通过电容微调可得到最佳匹配。 2、阅读器电路分析与设计 阅读器总体设计框图如图2所示： 图 2 阅读器系统总体框图 电路的设计关键点主要是：如何把晶振信号通过功率放大并将能量高效