声表面波射频识别系统的FMCW信号源设计

频率调制连续波(FMCW)的产生(即FMCW信号源)是声表面波射频识别系统频域采样阅读器的重要组成部分。为了满足扫频速度、带宽和线性度等要求,采用直接数字频率合成器(DDS)与锁相环(PLL)混频,并结合IQ调制的方式设计了超高频FMCW信号源。实际制作了信号源电路,DDS芯片输出I、Q两路正交信号,并分别以差分形式传输至IQ调制芯片进行上变频。测试了DDS输出信号的差分、正交特性,分别对信号源产生的单频信号和扫频信号进行了测试。最后搭建系统对声表面波标签进行测试。测试结果表明信号源设计的有效性。     

声表面波标签的FSCW频域阅读器设计

基于频率步进连续波(FSCW)的声表面波频域阅读器采用类似矢量网络分析仪(VNA)测量频域响应的原理,对声表面波标签回波信息进行解算。首先对基于FSCW的频域采样原理进行理论推导,指导阅读器参数的设计;再将直接数字频率合成器(DDS)与内置锁相环(PLL)的IQ调制器相结合设计了可快速变频的发射链路,接收链路采用双向耦合器与硬件IQ解调芯片完成正交相干混频,实现了绝对相位的稳定测量;最后实际制作了阅读器电路板,并结合声表面波标签对阅读器性能进行测试,通过与网络分析仪测量结果对比,结果表明该文设计的阅读器有效。     

基于软件无线电方案无线无源SAW温度阅读器设计

目前谐振型声表面波(SAW)阅读器射频电路大多采取分立器件设计,针对系统整体工作频段受限,硬件设计繁琐的问题,该文提出了一种软件无线电方案。软件无线电系统主体由ZYNQ和AD9361组成,射频收发端口添加LNA、PA进行信号功率放大,使用射频开关隔离收发。通过发射步进频率5 kHz、带宽1 MHz扫频信号,并对回波进行频谱分析求取最大值,最终得到谐振频率。针对SAW传感器回波持续时间较短而导致FFT计算分辨率的不足,使用重复采集增加数据长度,将阅读器的分辨率提高到468.75 Hz。实验结果表明,该阅读器能够正确探测传感器温度变化。     

高精度DDFS信号源FPGA实现

为进行高精度信号源的设计,同时降低设计成本,以Cyclone Ⅱ系列低端FPGA为核心,利用直接频率合成技术,对正弦信号等数据进行1/4周期压缩存储到ROM中,在外部时钟频率为50 MHz,实现了正弦信号源的设计,同时,实现三角波、锯齿波、矩形脉冲及2-ASK、2-PSK和2-FSK等数字调制信号,系统还具有扫频、指定波形次数等功能.仿真结果表明,信号源精度高,频率调整步进可达0.034 92 Hz,频率范围为0.034 92 Hz~9.375 MHz,制作成本低,功能丰富.     

基于功率检波技术的声表面波标签识别方法

声表面波射频识别系统应用前景广阔,选择结构简单、解码可靠的声表面波标签识别方法十分重要。分析比较了基于IQ解调和功率检波两种不同技术的声表面波标签识别方法,基于功率检波技术的识别方法更具优势。设计制作了基于功率检波技术的阅读器,在测试了阅读器关键元件对数功率检波器静态性能和动态性能的基础上,结合声表面波标签进一步验证了阅读器识别标签编码的能力。实验结果表明,采用功率检波技术可以实现声表面波标签编码的准确识别,且阅读器电路结构更简单,成本更低。     

基于AD9959与STM32的DDS扫频信号源设计

设计并制作了一种DDS芯片AD9959配以STM32单片机控制的DDS扫频信号源,介绍了DDS基本原理,AD9959芯片主要功能以及系统软硬件实现。测试结果表明,扫频信号源可实现0.1M-68MHz范围正弦信号的点频输出与扫频输出,在频率范围内的各个频率点都能产生稳定、平滑的正弦波,输出电压峰峰值稳定在1Vpp左右,达到设计要求。     

声表面波扭矩检测系统的分段环状天线设计

天线设计是实现无线无源声表面波扭矩检测的重要环节。针对待测扭矩的转轴结构设计了阅读器的分段环状天线,使用三维电磁仿真软件HFSS仿真了天线的中心频率、带宽、输入阻抗和方向图,在仿真优化的基础上制作了分段环状天线,并进行了相应的测试。测试结果表明,天线中心频率为431.6 MHz、带宽为424~440 MHz、输入阻抗接近50 Ω,且天线所在平面具有较好的全向性。包括该阅读器天线的声表面波扭矩检测系统可实现较准确的扭矩测量,在-80~80 N·m时满量程误差为2.5%。     

一种简易数字控制频率特性测试仪的设计

设计了一个以STM32F407为控制核心的简易频率特性测试仪系统,可以实现了在1M～40MHz频率范围内,对双端口网络的幅频特性和相频特性进行测量。系统采用DDS芯片AD9854产生稳定的正交扫频信号源,根据零中频正交解调原理,由模拟乘法器AD835和二阶有源低通滤波器组成正交解调电路,实现被测网络幅度和相位参数模拟量的提取,然后由高精度ADC芯片ADS1271完成模数转换,再将信号送STM32F407处理后,最后由显示模块显示被测网络的幅频特性和相频特性。通过测试,本系统能正确的绘制被测网络的幅频特性曲线,显示其中心频率和3dB带宽,并且能够任意设置扫频步进和扫频范围,实现频率的粗扫描和精细扫描,其电压增益精度优于0.5dB,相位精度优于5度。     

基于AD9850的嵌入式信号源设计与实现

频率合成技术是目前研制信号源的关键技术,在此给出一种基于直接数字频率合成(DDS)芯片AD9850和超低功耗的MSP430F149单片机正弦渡方渡信号源设计方案.可输出频率范围为1Hz～10 MHz的正弦波和方波,且具有频率设定、多档步进调整和幅度调节的功能.重点介绍DDS技术原理、单片机与AD9850的硬件接口电路、杂散和噪声信号的消除方法以及整个系统的软件设计.实验结果表明,该方案设计的信号源精度较高、频率范围较宽、结构简单、使用方便、输出信号频率稳定,无明显波形失真.     

基于CycloneⅡ系列FPGA的DDFS信号源实现

直接频率合成技术为目前各种不同类型信号源设计的主要技术,本设计以QuartusⅡ为开发环境,利用VHDL语言,完成了正弦信号源的前端设计。并在CycloneⅡ系列EP2C35芯片上,不扩展外部存储器,时钟频率为40MHz的情况下,单片实现了频率步进为78Hz．频率范围为78Hz-1．25MHz的正弦信号源。     

一种小型化多协议超高频RFID读写器模块

设计了一种兼容国际标准ISO/IEC 18000-6C 和中国标准GB/T 29768-2013 的超高频射频识别读写器模块。基于定向耦合器的双调谐射频收发电路以紧凑的结构实现了较高的隔离度,降低了对接收前端电路的线性度要求。利用定向耦合器的耦合信号作为解调本振,以提高其与射频自干扰的相关性,降低下变频后的基带残留相位噪声。设计的读写器模块工作在920~925 MHz 频段,饱和输出功率为29.6 dBm,对6C和国标标签的盘存距离均超过15 m。读写器模块的小型化通过采用小尺寸的收发隔离电路和电路板的三维堆叠封装得以实现,其体积仅为70 mm*60 mm*15 mm。     

基于FPGA和DDS的声光调制器驱动电路的实现

以La~(3+)和Nb~(5+)分别为A、B位不等价取代离子,研究了A、B位不等价离子掺杂引起的空位比对[(Pb_(0.93)La_(0.07))1-αα][(Zr1-y-zTiyNbz)1-ββ]O3(PLZTN)陶瓷性能的影响,并找出了A、B位同时掺杂取代时影响锆钛酸铅(PZT)陶瓷性能的关键因素。在该文的y、z、α、β取值范围内制备出的压电陶瓷均具有较纯净的钙钛矿结构,表现出弛豫铁电体特性。当摩尔比r(Ti)/r(Zr)=39/61,Nb在B位的摩尔分数z=0.02,空位比α/β=2/1时,陶瓷样品具有最佳的压电性能:压电应变常数d33=800pC/N,平面机电耦合系数kp=71.85%。该陶瓷样品具有较大的电致伸缩系数。以其制作的0.22mm×7.8mm×45mm压电片的横向机电耦合系数k31达0.46。该陶瓷片组装的双晶片在180V电压驱动下,其悬臂梁结构的自由端推力为32g,空载位移量为0.8mm。该材料是纺织经编机压电贾卡制造的较理想材料。     

基于DDS 与PLL 的C 波段宽带线性扫频源

利用直接数字频率合成(DDS)和锁相环(PLL)技术相结合的混合频率合成方案,研制了一种C波段宽带、高频率分辨率、快速线性扫频的频率源。为了给PLL 提供低相位噪声的宽带扫频参考信号,选用ADI 的DDS芯片AD9914,并利用阶跃恢复二极管(SRD)高次倍频电路结合二倍频器产生高达3400 MHz 的时钟信号。通过上位机配置AD9914 内部频率调谐字和数字斜坡发生器,产生512.5-987.5MHz 的扫频参考信号,其频率分辨率可精细到赫兹量级。选用低附加噪声的鉴相器和宽带VCO 芯片设计C 波段锁相源,在宽带工作频率范围内对DDS 扫频信号进行快速跟踪,并有效抑制杂散信号。实测结果表明,该扫频源工作频率为4. 1- 7. 9 GHz,在频率分辨率配置为0. 38 MHz 时,单向扫频周期为1 ms,扫频线性度为1. 58×10-6 。单频点输出时相位噪声优于-114 dBc/ Hz@ 10 kHz和-119 dBc/ Hz@ 100 kHz,杂散抑制优于69 dBc。     

手持式声表面波射频识别系统

针对脉冲时延结合相位编码的声表面波标签,设计了相应的射频识别系统,阅读器接收链路采用零中频正交解调方案。实际制作了编码容量接近300万的标签和采用4层印制电路板(PCB)结构的小型化阅读器硬件电路。通过对硬件电路、陶瓷天线、液晶屏的一体化布局,搭建了一款手持式声表面波射频识别系统,并测试了阅读器的发射、接收链路及陶瓷天线的回波损耗。手持式系统的识别距离可达50 cm,液晶屏不仅能显示识别结果,还能显示图像信息以实时调试系统。     

Sensitivity improvement of the receiver module in the passive tag‐based RFID reader

In this paper, we have designed an RFID reader receiver system for improving the performance of the passive Tag‐based 908.5–914 MHz RFID reader, and analyzed the system performance vis‐à‐vis frequency, reader, and tag properties. The commercial receiver system causes a loss in sensitivity because of its 24 capacitors and six inductors. To improve the overall sensitivity of the receiver, we have designed a system using a circulator, low noise amplifier (LNA) and a SAW filter. The experimental results show that the use of a circulator to separate the Tx/Rx paths eliminates interference, the LNA improves the sensitivity of the Rx module and SAW filter eliminates the noise and spurious components in the received signal. Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于锯齿波信号控制的扫频信号发生电路的设计

为将示波器用于网络的幅频特性测试中，用集成函数发生器ICL8038设计成由锯齿波电压控制的扫频信号发生器，并通过实验测量给出了电路元件参数、频率调节范围和电压与频率的对应关系，该扫频发生器中心频率范围是10Hz-600kHz范围，调节电压小于0．2v／kHz。     

声表面波阅读器的发射链路设计与实现

在声表面波射频识别系统的实现过程中,性能稳定的阅读器发射链路不可或缺.在典型发射链路结构的基础上进行改进,设计了声表面波阅读器的发射链路.其改进结构采用零中频调制原理,通过射频开关实现了发射信号的调制和收发隔离,省略了上变频电路和环形器,在简化电路的同时减小了干扰.对本振、功放、射频开关等重要的发射链路组成部分进行了研究,完成了发射链路各功能电路的模块化设计与制作,并通过实验对设计要求进行了验证.