基于MATLAB仪器控制工具箱的SAW标签阅读器系统设计

迈肯思工控
发布时间:2019-11-27

引言

声表面波(SAW)是一种能量集中在固体浅表面传播的弹性波。由于声表面波在介质表面进行换能和传播,所以信息的注入、提取、处理都可以方便地实现。目前声表面波器件主要应用在滤波器、延迟线、振荡器、触摸屏等方面,其中移动通信中的滤波器应用最广泛。基于声表面波技术的传感器也被较广泛的研究。随着信息技术特别是射频识别技术的发展,SAW标签成为声表面波领域的另一个研究热点。SAW标签的独特性使其成为射频识别领域的新生力军。

SAW标签系统

如图1所示,SAW标签系统包括阅读器和射频标签两部分。SAW标签通常是一个单口器件,其包括标签天线、叉指换能器、反射栅以及压电基体。标签天线与叉指换能器电气连接,叉指换能器一方面把标签天线接收的射频信号转换为声波信号,并延基体表面传播出去;一方面把接收到的延基体表面传播的声表面波信号转换为射频信号传输到标签天线。反射栅是一组蚀刻在基体表面的金属指条,其能够反射沿轨迹传播的声表面波信号。在声表面波轨迹上放置多个反射栅并安排不同的位置,则实现了SAW标签的编码。现在可实现的编码方法有脉冲键控编码、脉冲位置编码、相位编码以及脉冲位置和相位组合编码等编码方法。

基于MATLAB仪器控制工具箱的SAW标签阅读器系统设计
SAW-RFID独特的工作原理,使其与通用的基于IC技术的RF无源标签相比具有不同的特点:首先,在相同情况下,可读取的距离较大;更能在存在液体或金属物品等较恶劣环境下读取;此外,SAW标签是纯无源标签,多个目标标签的辨识只能在阅读器端解决。

SAW标签阅读器系统设计

在阅读器的发射机发射查询信号并在其接收机接收SAW标签信号的过程中,不可避免地要受到各种噪声的干扰而使信号发生一定程度的畸变,使得在阅读器接收机端对回波信号的检测发生困难。噪声是限制检测系统性能的决定性因素。SAW标签信号检测就是从噪声中提取回波信号的过程。

另外电波传播条件的变化、SAW标签的移动以及回波信号通过阅读器接收机等一系列因素,均会导致标签回波信号相位和幅度的变化。且由于信号持续时间总是比载波周期宽得多,因而回波信号时延上不大的变化也归结为相位的变化。因此,回波信号的振幅和相位可都被看作随机变量来处理。在确知信号的检测中,振幅-相位检测系统是最佳的检测系统,这说明信号存在与否的信息既包含在振幅中,也包含在相位中。由信号检测理论,标签回波信号加噪声的相位

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