射頻識別(Radio Frequency Identification,RFID)是一種允許非接觸式數據采集的自動識別技術。其中工作在超高頻(Ultra High Frequency,UHF)頻段的無源RFID系統,由于在物流與供應鏈管理等領域的潛在應用,近年來得到了人們的廣泛關注。這種系統所使用的無源標簽具有識別距離長、體積小、成本低廉等突出特點。目前在市場上出現了各種品牌型號的UHF RFID無源標簽,由于不同品牌型號的標簽在設計與制造工藝上的差異,這些標簽在性能表現上各不相同,這就給終端用戶選擇合適自己應用的標簽帶來了困難。RFID基準測試就是在實際部署RFID系統前對RFID標簽的性能進行科學評估的有效手段。然而為了在常規實驗室條件下得到準確公正的測試結果,需要對基準測試的性能指標及測試方法學開展進一步的研究。本文正是研究符合EPC Class1 Gen2標準的RFID標簽基準測試。 本文首先分析了當前廣泛應用的超高頻無源RFID標簽基準測試性能指標與測試方法上的局限性與不足之處。例如,在真實的應用環境中,由于受到各種環境因素的影響,對同一品牌型號的標簽,很難得到一致的識讀距離測試結果。另外,在某些測試場景中,使用識讀速率作為測試指標,所得到的測試結果數值非常接近,以致分辨度不足以區分不同品牌型號標簽的性能差異。在這些分析基礎上,本文把路徑損耗引入了RFID基準測試,通過有限點的測量與數據擬合分別得到不同類型標簽的路徑損耗方程,結合讀寫器天線的輻射方向圖,進一步得到各種標簽受限于讀寫器接收靈敏度的覆蓋區域。無源標簽由于其被動式能量獲取方式,其實際工作區域仍然受限于前向鏈路。本文通過實驗測試出這些標簽的最小激活功率后,得出了各種標簽在一定讀寫器發射功率下的激活區域。完成這些步驟后,根據這兩種區域的交集可以確定標簽的工作區域,從而進行標簽間的比較并達到基準測試的目的,并能找出限制標簽工作范圍的瓶頸。 本文最后從功率損耗的角度研究了標簽之間的相互干擾,為用戶在密集部署RFID標簽的場景中設置標簽之間的最小間隔距離具有重要的參考意義。
高精度的信號源是各種測試和實驗過程中不可缺少的工具,在通信、雷達、測量、控制、教學等領域應用十分廣泛。傳統的頻率合成方法設計的信號源在功能、精度、成本等方面均存在缺陷和不足,不能滿足電子技術的發展要求,直接數字合成(Direct Digital Synthesis)DDS技術可以提供高性能、高頻高精度的信號源,方便地獲得分辨率高且相位連續的信號,基于FPGA的DDS技術提供了升級方便并且成本低廉的解決方案。
本文對DDS的基本原理和輸出頻譜特性進行理論分析,總結出雜散分布規律。同時以DDS的頻譜分析為基礎,給出了幾種改善雜散的方法。本文結合相關文獻資料采用傅立葉變換的方法對相位截斷時DDS雜散信號的頻譜特性進行了研究,得到了雜散分布的規律性結論,并應用在程序設計程中;DDS技術的實現依賴于高速、高性能的數字器件,本文將FPGA器件和DDS技術相結合,確定了FPGA器件的整體設計方案,詳細說明了各個模塊的功能和設計方法,并對其關鍵部分進行了優化設計,從而實現了波形發生器數字電路部分的功能。軟件部分采用模塊設計方法,十分方便調試。為了得到滿足設計要求的模擬波形,本文還設計了幅度調節、D/A轉換和低通濾波等外圍硬件電路。
實驗結果表明,本文設計的基于DDS技術的多波形信號源基本能夠滿足普通學生實驗室的要求。