一种433MHz有源RFID标签的设计与实现

【摘要】：射频识别(RFID, Radio Frequency Identification)技术被公认为二十一世纪的十大技术之一，其中有源RFID技术因其识别距离远、易携带传感器等特点，在对识别距离要求较远的应用中有着广泛的应用。由于有源RFID标签一般采用能量有限的电池进行供电，在一些更换电池比较麻烦甚至不允许更换电池的应用场合中，就需要尽量延长标签的使用寿命，因此有源RFID的能量管理技术就非常重要。 本文针对有源RFID标签的能量消耗以及多标签识别时存在的碰撞问题，在深入研究目前国内外有源RFID标签低功耗技术以及标签防碰撞技术的基础上，对这两种技术进行深入的讨论和研究。主要内容为： 1、研究目前国内外有源RFID标签的低功耗技术，针对其中存在的响应延时大、能量浪费多、唤醒距离近等问题，提出了基于唤醒码识别的射频唤醒技术。该技术通过将阅读器发送的射频信号中的射频能量转化成电能，然后提取其中的唤醒码进行比较，如果相匹配就会产生一个外部中断信号将标签唤醒。采用该方法设计出的有源RFID标签具有唤醒距离远、响应延时小、超低功耗等优点。 2、研究目前国内外有源RFID标签的防碰撞算法，针对其中存在的时隙浪费问题而造成有源标签过多的能量消耗的不足，提出了改进的基于碰撞时隙预测的CP-ALOHA(Collision Prediction-ALOHA)算法。该算法通过碰撞扫描过程来提前了解标签选择时隙的情况，从而在查询过程中跳过碰撞时隙和空闲时隙，减少了时隙浪费，提高了信道的利用率。 3、设计并制作有源RFID阅读器、标签、射频唤醒信号发送电路以及接收电路。对标签的能量消耗、唤醒距离、通信距离以及防碰撞算法的效率进行测试与验证，并将这些参数与当前国内外成熟产品以及理论成果进行对比，结果表明本文设计的有源RFID标签在功耗、唤醒距离以及识别效率上都有很好的性能。