智能搜索與防失竊系統(tǒng)

　　摘要：在當今的現(xiàn)代化社會，科技發(fā)展迅速，物品向小型化、微型化發(fā)展已經成為一種必然^[1]。本設計通過在指定的物品上掛載標簽，采用UHF射頻卡讀寫器作為控制核心對目標標簽加以識別與讀取，配合鏈接MSP430處理器^[2]及自制的圓極化天線，實現(xiàn)了物品的定位功能，并通過配合使用GSM模塊，以短消息的方式告知主人物品的位置及安全信息。標簽的信息可通過PC機鍵盤輸入進行更改。UHF射頻卡讀寫器中的防碰撞算法保證了標簽讀取的抗干擾性和穩(wěn)定性^[3]，自制天線的高增益和優(yōu)良性能為有效搜索范圍提供了保障。

　　1 原理分析與硬件電路圖

　　1.1 整體原理結構圖

　　按圖1所示，整個系統(tǒng)由UHF射頻讀寫器與天線、GSM模塊、MSP430處理器、屏顯設備及輸入設備相連接而成。有效地實現(xiàn)了物品——系統(tǒng)——用戶的緊密聯(lián)接，從而達成了設計功能要求。

　　1.2 天線部分

　　1.2.1 天線的設計原理

　　根據(jù)腔模理論，微帶貼片天線用帶線或同軸探針激勵時，電磁場在貼片和接地板間建立。矩形貼片可當成一個等效的開路邊界的諧振腔，它四周為理想磁壁，周壁磁場等于零; 上下壁為理想電壁^[4]。

　　貼片形狀結構的不同會導致天線性能的迥異，在方形貼片對角線上像波導拐彎那樣切掉一個45°的角。該分離單元就可以使饋電場形成兩個空間正交簡并模的諧振頻率發(fā)生分離。為實現(xiàn)圓極化, 這兩個模必須達到幅值相等、相位相差90°。相等幅值可以通過適當選擇饋電位置實現(xiàn)，需選取饋電點選取位于切角貼片中心線上。90°相移的產生有兩個因素，一個是饋電點位置，另一個是分離單元的尺寸。由腔模理論知微帶貼片天線激勵?？傻刃橐徊⒙?lián)的RLC 諧振電路^[5]。為了使電子標簽在各個位置都能被識別，設計采用圓極化天線。微帶天線的圓極化帶寬近似與其Q值成反比，因此為了得到寬頻帶的圓極化微帶天線，我們選擇空氣作為介質，既節(jié)約了成本也降低了天線的損耗，并且也能保證天線擁有良好的圓極化特性。用4個輔助支撐柱配合金屬探針固定貼片，保證了貼片平整穩(wěn)固的同時，讓金屬探針起到更好的饋電作用。通過仿真、測試，可以最終選定天線的特性及優(yōu)化其性能。

　　1.2.2 天線的結構及尺寸

　　本設計天線為圓極化貼片天線，具體設計要求和參數(shù)性能如表1所示。

　　1.3 UHF射頻讀寫器模塊

　　1.3.1 UHF射頻讀寫器基本原理

　　UHF系統(tǒng)結構如圖3所示，讀寫器作為整個系統(tǒng)的重要組成部分，其基帶處理性能的優(yōu)劣將直接影響讀寫器性能的優(yōu)劣。

　　讀寫器通過射頻信號與標簽進行通信，完成信息交換。在 UHF RFID 系統(tǒng)中，一般讀寫器先發(fā)送一條命令給電子標簽，標簽收到命令后進行應答響應。標簽根據(jù)命令返回有用數(shù)據(jù)信息給讀寫器。讀寫器對標簽返回信號處理后再傳回上位機。