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1、 大学毕 业 设 计（论 文）题目：射频识别系统中电路设计与分析姓 名 学 号 专业班级 通信工程 学院（系） 电子信息工程学院 班 级 通信 指导教师 2010年6月13日 大学毕业设计（论文）任务书学院（直属系）：电子信息工程学院 时间： 2009 年 12 月 20 日学 生 姓 名指 导 教 师设计（论文）题目射频识别系统中电路设计与分析主要研究内容1、 研究频率为13.56MHZ信号的调制解调电路2、 研究射频范围的发射与接收电路3、 研究选频网络电路设计研究方法1、根据RFID理论进行方案论证2、设计发射接收电路3、制作电路板，搭建调试主要技术指标(或研究目标)1、 了解RFID技
2、术的原理2、设计射频识别系统中阅读器和应答器的电路，实现数据通信教研室意见教研室主任（专业负责人）签字： 年 月 日 说明：一式两份，一份装订入学生毕业设计（论文）内，一份交学院（直属系）。目 录摘要IIIAbstractIV第1章 射频识别原理- 1 -1.1 RFID的工作原理及组成- 1 -1.2 RFID系统的组成- 2 -1.3 RFID系统的分类- 3 -1.4 RFID的应用- 4 -第2章 射频识别系统- 5 -2.1 系统方案论证- 5 -2.1.1 监测终端设计方案论证与比较- 5 -2.1.2 探测节点设计方案论证与比较- 5 -2.2 理论分析与计算- 6 -2.2.1
3、 发射电路分析- 6 -2.2.2 接收电路分析- 6 -2.2.3 通信协议分析- 7 -2.3 电路的设计- 7 -2.3.1 监测终端发射电路设计计算- 7 -2.3.2 探测节点发射电路设计计算- 8 -2.3.3 工作流程图- 9 -第3章 ASK调制- 10 -第4章 负载调制- 15 -第5章 二极管包络检波- 16 -第6章 选频网络- 17 -6.1 串联谐振回路- 17 -6.1.1 基本原理- 17 -6.1.2 电路分析- 18 -6.2 并联谐振回路- 19 -6.2.1 基本原理- 19 -6.2.2 电路分析- 21 -总 结- 22 -参考文献- 23 -致 谢
4、- 24 -附 录- 25 -射频识别系统中电路设计与分析摘要射频识别技术是从九十年代兴起的一项自动识别技术。它利用无线射频方式进行非接触双向通信，以达到识别目的并交换数据。与磁卡、IC卡等接触式识别技术不同，RFID系统的电子标签和读写器之间无须物理接触就可完成识别，因此它可实现多目标识别、运动目标识别，可在更广泛的场合中应用。本设计主要介绍无线监测模拟系统中的电路设计与分析。该系统由一个监测终端和2个探测节点组成。监测终端由AT89S52单片机控制，采用ASK调制方式发射编码，探测节点由C8051F330开发板控制，直接对接收的信号进行包络检波。探测节点采集到的温度和光照的信息通过负载调制
5、方式由线圈发射，经线圈耦合到监测终端并通过由液晶屏显示。主要的设计重点是ASK调制电路、包络检波电路、负载调制电路和选频网络电路。关键词： ASK调制解调，负载调制，二极管包络检波，选频网络。RFID System Design and Analysis of CircuitAbstractRFID technology is from the nineties, a rise of automatic identification technology. It means using non-contact radio frequency two-way communication, in
6、order to achieve identification purposes and to exchange data. And the magnetic card, IC card, contactless identification technology different, RFID system, tag and reader without physical contact between the identification can be completed, so it can achieve multi-target recognition, movingobject r
7、ecognition, in a more extensive occasions application.This design introduces the wireless monitoring system of the circuit design simulation and analysis. The system consists of a monitoring terminal and two detection nodes. Monitor terminal by the MCU AT89S52 using ASK modulation launch codes, dete
8、ction node by the C8051F330 development board control, directly receiving the signal in Enveloping. Node to detect the temperature and light collection of information through the load modulation means firing from the coil by coil coupled to the monitoring terminal and through the LCD screen display.
9、 The main design emphasis is ASK modulation circuit, envelope detector circuit, the load modulation circuit and the selected frequency network circuit.Key words: ASK modulation and demodulation, load modulation, diode envelope detector, frequency selective networks. 第1章 射频识别原理RFID是射频识别技术的英文(Radio Fr
10、equency Identification，RFID)的缩写，又称电子标签,射频识别技术是20世纪90年代开始兴起的一种自动识别技术，射频识别技术是一项利用射频信号通过空间耦合(交变磁场或电磁场)实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的的技术。 无线射频识别技术(RFID)已经成为一个很热门的话题。据业内人士预测，RFID技术市场将在未来五年内在新的产品与服务上带来30至100亿美金的商机，随之而来的还有服务器、资料储存系统、资料库程序、商业管理软件、顾问服务，以及其他电脑基础建设的庞大需求。或许这些预测过于乐观，但RFID将会成为未来的一个巨大市场是毫无疑问的。许多高科技公司正在加
11、紧开发RFID专用的软件和硬件，这些公司包括英特尔、微软、甲骨文、SAP和SUN，而最近全球最大的零售商沃尔玛的一项要求其前100家供应商在2005年1月之前向其配送中心发送货盘和包装箱时使用 RFID技术，2006年1月前在单件商品中使用这项技术的决议，把RFID再次推到了聚光灯下。因此可以说无线射频识别技术(RFID)正在成为全球热门新科技。1.1 RFID的工作原理及组成RFID的工作原理是：标签进入磁场后，如果接收到阅读器发出的特殊射频信号，就能凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息(即 Passive Tag，无源标签或被动标签)，或者主动发送某一频率的信号(即Acti
12、ve Tag，有源标签或主动标签)，阅读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。 RFID技术由Auto-ID中心开发，其应用形式为标记(tag)、卡和标签(label)设备。标记设备由RFID芯片和天线组成，标记类型分为三种：自动式，半被动式和被动式。现在市场上开发的基本上是被动式RFID标记，因为这类设备造价较低，且易于配置。被动标记设备运用无线电波进行操作和通信，信号必须在识别器允许的范围内，通常是10英尺(约3米)。这类标记适合于短距离信息识别，如一次性剃须刀或可移动刀片包装盒这类小商品。 RFID芯片可以是只读的，也可是读/写方式，依据应用需求决定。被动式标记设备采用E
13、2PROM(电擦写可编程只读存储器)，便于运用特定电子处理设备往上面写数据。一般标记设备在出厂时都设定为只读方式。Auto-ID规范中还包含有死锁命令，以在适当情形下阻止跟踪进程。Auto-ID中心开发的电子产品代码(EPC)规范能识别目标，以及所有与目标相关的数据。EPC系统运用正确的数据库链接到EPC码，厂商和零售商能依据权限进行查询、管理和变更操作。一旦标记贴到产品或设备上，RFID识别器便能读取存储于标记中的数据。Auto-ID计划将EPC系统发展成为全球标准，该标准主要包括：识别目标的特定代码(EPC)；定义数据的所有者(EPC管理器)；定义代码及标记的其余信息；定义货物参数，如库存
14、单元号；将EPC代码转换为Internet地址 (目标命名服务ONS)；对目标进行描述(物理置标语言PML)；聚集和处理RFID数据(专家软件)；分配给每类目标的特定号码(串行号)；用于互操作性的规范最小集(标记及识别规范)，采用RFID技术最大的好处是可以对企业的供应链进行透明管理，有效地降低成本1。1.2 RFID系统的组成射频识别系统至少应包括以下两个部分，一是读写器，二是电子标签(或称射频卡、应答器等，本文统称为电子标签)。另外还应包括天线，主机等。RFID系统在具体的应用过程中，根据不同的应用目的和应用环境，系统的组成会有所不同，但从RFID系统的工作原理来看，系统一般都由信号发射机
15、、信号接收机、发射接收天线几部分组成。下面分别加以说明： 信号发射机 在RFID系统中，信号发射机为了不同的应用目的，会以不同的形式存在，典型的形式是标签(TAG)。标签相当于条码技术中的条码符号，用来存储需要识别传输的信息，另外，与条码不同的是，标签必须能够自动或在外力的作用下，把存储的信息主动发射出去。 信号接收机 在RFID系统中，信号接收机一般叫做阅读器。根据支持的标签类型不同与完成的功能不同，阅读器的复杂程度是显著不同的。阅读器基本的功能就是提供与标签进行数据传输的途径。另外，阅读器还提供相当复杂的信号状态控制、奇偶错误校验与更正功能等。标签中除了存储需要传输的信息外，还必须含有一定
16、的附加信息，如错误校验信息等。识别数据信息和附加信息按照一定的结构编制在一起，并按照特定的顺序向外发送。阅读器通过接收到的附加信息来控制数据流的发送。一旦到达阅读器的信息被正确的接收和译解后，阅读器通过特定的算法决定是否需要发射机对发送的信号重发一次，或者知道发射器停止发信号，这就是命令响应协议。使用这种协议，即便在很短的时间、很小的空间阅读多个标签，也可以有效地防止欺骗问题的产生。 编程器 只有可读可写标签系统才需要编程器。编程器是向标签写入数据的装置。编程器写入数据一般来说是离线(OFF-LINE)完成的，也就是预先在标签中写入数据，等到开始应用时直接把标签黏附在被标识项目上。也有一些RF
17、ID应用系统，写数据是在线(ON-LINE)完成的，尤其是在生产环境中作为交互式便携数据文件来处理时。 天线 天线是标签与阅读器之间传输数据的发射、接收装置。在实际应用中，除了系统功率，天线的形状和相对位置也会影响数据的发射和接收，需要专业人员对系统的天线进行设计、安装2。 1.3 RFID系统的分类根据RFID系统完成的功能不同，可以粗略地把RFID系统分成四种类型：EAS系统、便携式数据采集系统、网络系统、定位系统。 ELECTRONIC ARTICLE SURVEILLANCE(EAS)是一种设置在需要控制物品出入的门口的RFID技术。这种技术的典型应用场合是商店、图书馆、数据中心等地方
18、，当未被授权的人从这些地方非法取走物品时，EAS系统会发出警告。在应用EAS技术时，首先在物品上粘付EAS标签，当物品被正常购买或者合法移出时，在结算处通过一定的装置使EAS标签失活，物品就可以取走。物品经过装有EAS系统的门口时，EAS装置能自动检测标签的活动性，发现活动性标签EAS系统会发出警告。EAS技术的应用可以有效防止物品的被盗，不管是大件的商品，还是很小的物品。应用EAS技术，物品不用再锁在玻璃橱柜里，可以让顾客自由地观看、检查商品，这在自选日益流行的今天有着非常重要的现实意义。典型的EAS系统一般由三部分组成，1)附着在商品上的电子标签，电子传感器；2)电子标签灭活装置，以便授权
19、商品能正常出入；3)监视器，在出口造成一定区域的监视空间。 EAS系统的工作原理是：在监视区，发射器以一定的频率向接收器发射信号。发射器与接受器一般安装在零售店、图书馆的出入口，形成一定的监视空间。当具有特殊特征的标签进入该区域时，会对发射器发出的信号产生干扰，这种干扰信号也会被接收器接收，再经过微处理器的分析判断，就会控制警报器的鸣响。根据发射器所发出的信号不同以及标签对信号干扰原理不同，EAS可以分成许多种类型。关于EAS技术最新的研究方向是标签的制作，人们正在讨论EAS标签能不能象条码一样，在产品的制作或包装过程中加进产品，成为产品的一部分。 便携式数据采集系统是使用带有RFID阅读器的
20、手持式数据采集器采集RFID标签上的数据。这种系统具有比较大的灵活性，适用于不宜安装固定式RFID 系统的应用环境。手持式阅读器(数据输入终端)可以在读取数据的同时，通过无线电波数据传输方式(RFDC)实时地向主计算机系统传输数据，也可以暂时将数据存储在阅读器中，在一批一批地向主计算机系统传输数据。 在物流控制系统中，固定布置的RFID阅读器分散布置在给定的区域，并且阅读器直接与数据管理信息系统相连，信号发射机是移动的，一般安装在移动的物体、人上面。当物体、人流经阅读器时，阅读器会自动扫描标签上的信息并把数据信息输入数据管理信息系统存储、分析、处理，达到控制物流的目的。 定位系统用于自动化加工
21、系统中的定位以及对车辆、轮船等进行运行定位支持。阅读器放置在移动的车辆、轮船上或者自动化流水线中移动的物料、半成品、成品上，信号发射机嵌入到操作环境的地表下面。信号发射机上存储有位置识别信息，阅读器一般通过无线的方式或者有线的方式连接到主信息管理系统3。1.4 RFID的应用一套完整的RFID系统解决方案包括标签设计及制作工艺、天线设计、系统中间件研发、系统可靠性研究、读卡器设计和示范应用演示六部分。可以广泛应用于工业自动化、商业自动化、交通运输控制管理和身份认证等多个领域，而在仓储物流管理、生产过程制造管理、智能交通、网络家电控制等方面更是引起了众多厂商的关注。第2章 射频识别系统2.1 系
22、统方案论证根据题目要求，该无线环境监测模拟装置由一个检测终端两个探测节点三部分组成，每个探测节点都能探测其环境温度和光照信息。其总体组成框图如图2.1所示。51单片机显示部分F330单片机系统F330单片机系统控制控制控制温度传感器光电传感器光电传感器温度传感器光电传感器光电传感器图2.1 系统总体框图2.1.1 监测终端设计方案论证与比较方案一：监测终端发射机的载波生成采用DDS技术，功放采用开关型功率放大器，采用数字FSK调制方式。优点：载波改频容易，容易找到最佳工作频点，功放效率高。缺点：成本较高，电路设计比较复杂，短时间内不易实现。方案二：载波由有源晶振产生，功放采用丙类谐振功率放大器
23、，采用ASK调制方式。优点：载波频稳度较高，电路比较简单，解调容易。缺点：载波频率不容易改变，调谐相对较难，但在调试时用信号源找频，缺点也能解决。基于以上分析，采用方案二。2.1.2 探测节点设计方案论证与比较方案一：温度采集选用数字温度传感器AD7416 ，I2C接口 精度0.25度 也可挂于IIC总线使用，进行多点监测，稳定性强，在恶劣环境下可以正常工作。光照信息采用硒光电池作为感光元件。方案二：温度采集选用数字温度传感器DS18B20,该传感器为单线IC，使用简单，编程容易，精度不算太高，对光照信息的采集选用光敏电阻，采用光敏电阻电路简单，而且方案可行。方案比较：方案一的温度传感器AD7
24、416可以实现采集但是程序复杂难以调试。用硒光电池电路复杂。方案二DS18B20的程序简单易于调试，虽然精度不高，不过对本设计可以满足要求，所以选用方案二。2.2 理论分析与计算2.2.1 发射电路分析监测终端发射电路要实现编码信号的发送，采用ASK数字调制方式。在振幅键控中载波幅度是随着基带信号的变化而变化的。使载波在二进制基带信号 1或 0 的控制下通或断，即用载波幅度的有或无来代表信号中的“1”或“0”，这样就可以得到 2ASK 的调制信号。用振荡器产生载波信号，基带信号即为单片机发送的编码信息。用13.56MHz的晶体振荡器产生固定频率的方波，然后通过RC高通滤波器输出13.56MHz
25、的正弦波作为载波。为了电路容易实现，调制深度选择100%。探测节点采集的环境信息的发射采用负载调制方式。在电感耦合方式的RFID系统中，负载调制有电阻负载调制和电容负载调制两种方法，选择电阻负载调制。电阻负载调制的原理电路如图2.2所示。图2.2 电阻负载调制原理图二进制数据编码信号用于控制开关S。当二进制数据编码信号为1时，设开关S闭合，则此时接收线圈负载电阻为R2和R4并联；当二进制数据编码信号为0时，开关S断开，接收线圈负载电阻为R2。所以在电阻负载调制时，接收线圈的负载电阻有两个对应值。2.2.2 接收电路分析探测节点接收监测终端的编码信息时，直接对从线圈接收到的信号进行二极管包络检波
26、，检出的信号和探测节点单片机自身的预置编码进行对比，相同时开始工作。2.2.3 通信协议分析监测终端通过开关控制，分别发送“5A”和“A5”，使监测终端始终处于接收状态。在探测节点A处将“5A”内置于单片机寄存器中。在探测节点B处单片机中内置“A5”。通过对比所接收的数据与单片机内预置编码相等与否来决定哪个探测节点工作。探测节点采集的温度和光照的信息存到单片机的寄存器中，温度和光照的数据信息及ID通过串行口发送出去，在监测终端接收并显示出来。2.3 电路的设计2.3.1 监测终端发射电路设计计算用13.56MHz的有源晶振产生载波信号，通过集成运算放大器对信号进行放大，单片机发送的数据信息作为
27、基带信号，通过电压比较器输出高低电平控制模拟开关的通断，以实现ASK的调制。ASK调制电路原理图如图2.3所示。图2.3 ASK调制发射原理图实测ASK已调信号的波形如图2.4所示:图2.4 ASK调制输出实测波形2.3.2 探测节点发射电路设计计算 探测节点的发射采用负了载调制的方式，电路如图2.5所示:图2.5 负载调制电路根据题目要求,线圈用线径为1毫米的漆包线密绕5匝而来，线圈直径为33毫米，线圈长度为5.5毫米，由电感的计算公式： （2-1）式中，真空磁导率（），线圈内部磁芯的相对磁导率(空心线圈时=1)，N线圈匝数，线圈长度（m），S线圈的截面积（）， R线圈半径，K系数, 查表得
28、K=0.3 ，计算结果L约为1.562uH。回路有载品质因数： （2-2）设计中取Q=100， 当，时，回路谐振，所以此时回路的谐振频率为: （2-3）计算得： 。2.3.3 工作流程图电路的工作流程如图2.6所示。终端发射编码确定工作节点与A/B预置编码比较工作节点对温度和光照采样工作节点发送采样信息终端接收采样信息终端显示温度光照信息图2.6 系统工作流程图第3章 ASK调制“幅移键控”又称为“振幅键控”，记为ASK。也有称为“开关键控”（通断键控）的，所以又记作OOK信号。ASK是一种相对简单的调制方式。幅移键控（ASK）相当于模拟信号中的调幅，只不过与载频信号相乘的是二进制数码而已。幅
29、移就是把频率、相位作为常量，而把振幅作为变量，信息比特是通过载波的幅度来传递的。二进制振幅键控（2ASK）， 由于调制信号只有0或1两个电平，相乘的结果相当于将载频或者关断，或者接通，它的实际意义是当调制的数字信号为“1”时，传输载波；当调制的数字信号为“0”时，不传输载波。其中s（t）为基带矩形脉冲。一般载波信号用余弦信号，而调制信号是把数字序列转换成单极性的基带矩形脉冲序列，而这个通断键控的作用就是把这个输出与载波相乘，就可以把频谱搬移到载波频率附近。ASK是幅移键控调制的简写，例如二进制的，把二进制符号0和1分别用不同的幅度来表示，就是ASK了。 而OOK则是ASK调制的一个特例，把一个
30、幅度取为0，另一个幅度为非0，就是OOK了。例如二进制符号0用不发射载波表示，二进制1用发射1表示。ASK跟OOK的频谱都比较宽。 FSK是频移键控调制的简写，即用不同的频率来表示不同的符号。例如2KHz表示符号0，3KHz表示符号1。GFSK是高斯频移键控的简写，在调制之前通过一个高斯低通滤波器来限制信号的频谱宽度。以正弦信号为载波的数字调制就是用数字基带信号改变正弦型载波的幅度、频率或相位，或这些参数中的两个或多个的组合，分别称为数字幅度调制（振幅键控）、数字频率调制（频移键控）、数字相位调制（相移键控）以及派生出的多种其它数字调制方式4。振幅键控（Amplitude Shift Keyi
31、ng，缩写为ASK）是载波的振幅随着数字基带信号而变化的数字调制。当数字基带信号为二进制时，则为二进制振幅键控（2ASK）。二进制振幅键控信号可以表示成具有一定波形形状的二进制序列（二进制数字基带信号）与正弦型载波的乘积，即 （3-1）式中,g(t)是持续时间为Ts的脉冲波形。An的取值满足 （3-2）二进制基带信号用B(t) 表示，则 （3-3）则式（2-1）变为 （3-4）通常，二进制振幅键控信号的产生方法有两种，如图3.1所示。图3.1(a)就是一般的模拟幅度调制方法，不过这里的B(t) 是由式（3.3）得到的；图3.1(b)就是采用数字键控方法实现的，这里的开关电路受B(t)的控制；图
32、3.1(c)为B(t)和S2ASK(t)的波形示例，2ASK信号的波形 随着 的通断变化，所以又称为通断键控信号（On Off Keying，缩写为OOK）。图3.1 2ASK信号的产生及波形示例图3.2 2ASK信号的解调器2ASK 信号有两种基本的解调方法：相干解调法和非相干解调法（包络检波法），如图2-2所示。相干解调需要在接收端产生一个本地载波，实现较复杂。下面分析2ASK信号的频谱特性。设B(t)和S2ASK(t)的功率谱密度分别为，由式（2-4）可得到（假设在频率轴上没有重叠部分） （3-5）当“1”和“0”出现的概率相等，是单极性随机矩形脉冲序列且不相关时，利用4.2节基带信号频
33、谱的计算方法求得 ，并代入式（3-6）可得到（3-6）根据式（3-6）可画出单极性矩形脉冲信号及其对应的2ASK信号的功率谱密度示意图，如图3.3所示。由图3.3可以看出，2ASK信号的功率谱由连续谱和离散谱两部分组成，连续谱取决于g(t) 经线性调制后的双边带谱，而离散谱由载波分量确定；2ASK信号的带宽是基带信号带宽的2倍，若只计功率谱密度的主瓣（第一个谱零点的位置）。图3.3单极性矩形脉冲信号及其2ASK信号的功率谱密度图3.4升余弦滚降信号及其2ASK信号的功率谱密度图3.4给出了脉冲波形为升余弦滚降信号时的2ASK信号功率谱密度示意图。此时，基带信号带宽为， ，对应的2ASK信号带宽
34、 （3-7）式中， a为滚降系数5。第4章 负载调制反向负载调制电路的设计电路如图4.1所示。用负载调制方法。所谓负载调制方法是利用负载的某些差异 所进行的用于从电子标签到读写器的数据传输方法。通过电子标签振荡回路中电路参数在数据流的节拍中 的变化，电子标签变换阻抗的大小和相位都受到影响（调制），通过在读写器中的适当加工，可以重构从 电子标签发送的数据（解调）。负载调制也分为两种，电容负载调制和电阻负载调制3。电容负载调制是用附加的电容器C*代替调制电阻在数据流的时钟中接通或断开。因此，电子标签的谐振 频率在两个频率之间转换。由于电子标签谐振频率失调会严重地影响电子标签变换阻抗的大小和相位。电
35、容负载调制产生了调幅和调相混合的读写器天线电压。因此，在读写器的接收部分要作相应的处理。数据信号的解调类似于电阻负载调制中的解调过程。图4.1 反向负载调制设计电路图第5章 二极管包络检波包络检波是指检波器的输出电压直接反映高频调幅波包络变化规律的一种检波方法。由于普通调幅波的包络反映了调制信号的规律，与调制信号成正比，因此包络检波适用于普通调幅波的解调6原理电路及工作原理图5.1(a)是二极管峰值包络检波器的原理电路。它是由输入回路、二极管VD和RC低通滤波器组成。在该电路中一般要求输入信号的幅度在0.5V以上，所以二极管处于大信号工作状态，又称为大信号检波电路。 (5-1)式中,c为输入信
36、号的载频,在超外差接收机中则为中频I为调制频率。在理想情况下,RC网络的阻抗Z应为 (5-2) 图5.1二极管峰值包络检波器(a) 原理电路 (b)二极管导通 (c)二极管截止 第6章 选频网络选频网络作用：选出需要的频率分量，滤除不需要的频率分量。谐振回路：由电感和电容元件组成。LC谐振回路有串联回路和并联回路两种形式，属于无源滤波网络串联谐振回路：适用于低内阻电源（理想电压源），并联谐振回路：适用于高内阻电源（理想电流源）7。6.1 串联谐振回路6.1.1 基本原理图6.1 串联谐振回路阻抗：在具有电阻、电感和电容的电路里，对交流电所起的阻碍作用叫做阻抗。阻抗常用Z表示。阻抗由电阻、感抗和
37、容抗三者组成，但不是三者简单相加。阻抗的单位是欧。在直流电中，物体对电流阻碍的作用叫做电阻，世界上所有的物质都有电阻，只是电阻值的大小差异而已。但是在交流电的领域中则除了电阻会阻碍电流以外，电容及电感也会阻碍电流的流动，这种作用就称之为电抗，意即抵抗电流的作用。电容及电感的电抗分别称作电容抗及电感抗，简称容抗及感抗。它们的计量单位与电阻一样是欧姆，而其值的大小则和交流电的频率有关系，频率愈高则容抗愈小感抗愈大，频率愈低则容抗愈大而感抗愈小。此外电容抗和电感抗还有相位角度的问题，具有向量上的关系式，因此才会说：阻抗是电阻与电抗在向量上的和。对于一个具体电路，阻抗不是不变的，而是随着频率变化而变化
38、。在电阻、电感和电容串联电路中，电路的阻抗一般来说比电阻大。也就是阻抗减小到最小值。在电感和电容并联电路中，谐振的时候阻抗增加到最大值，这和串联电路相反8。上述电路阻抗： (6-1) (6-2) (6-3)电抗：回路电流： (6-4)6.1.2 电路分析随变化曲线先确定和两条曲线，两条曲线相加就得到的曲线，曲线必与x轴有一交点（,0），此时。时：，电容容抗：，小于零，因此说明电路阻抗呈容性，。，分母相位为负值，则的相位等于的相位减去（负值），故此时超前于。时：，电感感抗：，小于零，因此说明电路阻抗呈感性的。，分母相位为正值，则的相位等于的相位减去（正值），故此时滞后于。时：，阻抗为纯电阻，且为
39、最小值，即串联谐振，。，分母相位为零，则的相位等于的相位，故此时与同相9。此时由得， (6-5)6.2 并联谐振回路6.2.1 基本原理图6.2 并联谐振回路回路阻抗（实际中满足的条件）：设电流源电流为，并联回路两端的电压：采用导纳分析较方便，其中，电导，电纳则电压幅值当电纳时，回路电压，与电流同相，且达到最大值，叫做并联回路对外加信号频率发生并联谐振。由，并联谐振角频率和谐振频率为，谐振时导纳，为纯电导，且为最小值，因此谐振时电阻为最大值。（与串联谐振是对偶的，串联时电阻取最小值）品质因数：由上式可得则6.2.2 电路分析谐振时，电路的谐振电阻等于电感支路或电容支路电抗的倍，由于，所以此时回
40、路电阻很大，这是并联谐振回路的重要特性。分析（考虑到电感支路R的影响，滞后于角度小于90度）)：时，电纳（电抗），则阻抗虚部小于零，电抗小于零，呈容性，此时电容支路电抗较小，故流过电流较大，（Z虚部0），即超前于；谐振时，电容支路、电感支路的电流和分别为（谐振时）可见，谐振时电容支路和电感支路的电流大小相等，方向相反。谐振时，电路的总电流很小，但谐振电路内部电流很大，并联谐振又称为电流谐振。总 结 本设计介绍射频识别系统中发射与接收电路的设计与分析。该系统由一个监测终端和2个探测节点组成。监测终端由AT89S52单片机控制，采用ASK调制方式发射编码，探测节点由C8051F330开发板控制，直
41、接对接收的信号进行包络检波，与预置编码比较，选择工作节点。工作节点采集到的温度和光照的信息通过负载调制方式发射。 本设计的优点是能够成功实现通信，并且探测节点能够灵敏的采集到周围环境信息。设计的缺点是各探测节点不能够互相通信。设计改进：每个探测节点增加信息的转发功能，即探测节点B的探测信息，能自动通过探测节点A转发，以增加监测终端与节点B之间的探测距离。该转发功能应自动识别完成，无需手动设置，且探测节点A、B可以互换位置。参考文献1 丁玉美，高西全. 数字信号处理M.陕西：西安电子科技大学出版社，2001:151-2212 周耀华，汪凯仁. 数字信号处理M.上海：复旦大学出版社，2000:8-
42、93 胡广书编著，数字信号处理一理论、算法与实现M，清华大学出版社，199704 傅祖芸编著，信息论M，电子工业出版社，2001年8月。5 吴志忠移动通信无线电波传播M北京：人民邮电出版社，20026 郭梯云，邬国扬，李建东.移动通信M。西安电子科技大学出版社.66-767 王兆安、黄俊主编 电力电子技术(第四版) 机械工业出版社 20028 陆坤、奚大顺等编著 电子设计技术 19979 夏路易、石宗义编著 电路原理图与电路板设计教程 北京希望电子出版社 2002致 谢本论文在选题及研究过程中得到王老师的悉心指导。王华夏老师多次询问研究进程，并为我指点迷津，帮助我开拓研究思路，精心点拨、热忱鼓励。王老师一丝不苟的作风，严谨求实的态度，踏踏实实的精神，不仅授我以文，而且教我做人的道理，虽然只有短短的三个月时间，却给以终生受益无穷之道。对王老师的感激之情是无法用言语来表达。感谢宋仁旺老师、郑秀萍老师、石慧老师等对我的教育培养。他们细心指导我的学习与研究，他们开朗的个性和宽容的态度，帮助我能够很快的融入这个新的课题，在此，我要向诸位老师深深地鞠上一躬。同时还要感谢我的同学们，在论文的写作过程中，给了我很大的帮助。 在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、朋友、同学给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意！附 录
