一种新型超高频射频识别阅读器的信号源设计
陈晓宇1，李建雄1，赵珊珊1，邢梅恩2，史伟光1，刘
崇1（1.天津工业大学电子与信息工程学院，天津300387；2.华北油田通信公司生产技术部，河北任丘
062550）摘要：介绍一种使用相控阵天线的超高频射频识别（UHF RFID ）阅读器发射机的设计方案，并设计了适用于此发射
机的信号源.该信号源采用STM32F407作为主控芯片，根据波束形成算法，应用直接数字频率合成技术，能够产生满足阅读器要求的信号.实际测试结果显示：此信号源的每路输出在1GHz 频率范围内的杂散抑制为-50dBc ，频偏100kHz 处的相位噪声为-100.6dBc/Hz ，能够输出调制深度为90%的ASK 调制信号.输出滤波器100MHz 带宽内的衰减小于-3dB ，在300MHz 以上频率范围内的衰减大于-40dB.该信号源能够完全适用于相控阵天线UHF RFID 阅读器，对于提高UHF RFID 阅读器的读写距离及RFID 技术的广泛应用具有参考价值.
关键词：射频识别阅读器；直接数字频率合成；信号源
中图分类号：TP311文献标志码：A 文章编号：1671-024X （2014）05-0069-05
Design of a novel signal generator for UHF RFID reader CHEN Xiao-yu 1，LI Jian-xiong 1，ZHAO Shan-shan 1，XING Mei-en 2，SHI Wei-guang 1，LIU Chong 1
（1.School of Electronics and Information Engineering ，Tianjin Polytechnic University ，Tianjin ，300387，China ；2.Production &Technology Department ，HuaBei Oil Communication CO ，Hebei Renqiu 062550，China ）Abstract ：A UHF RFID reader transmitter using phased array antenna is introduced ,and the design of signal generator used for this reader is presented.This signal generator with STM32F407as the main control chip can produce a signal meeting the requirements of the reader according to the beamforming algorithm and direct digital frequency synthesis technology.The actual measurement results show that each signal ′s spurious suppression is -50dBc in
the frequency lower than 1GHz and the phase noise is -100.6dBc/Hz at 100kHz offset.In addition ,it can produce modulation signals with 90%modulation depth.The attenuation of the output filter is less than -3dB with the frequency lower than 100MHz and greater than -40dB higher than 300MHz.The signal generator can be fully applicable to the UHF RFID reader using phased array antenna ,which has a very important significance for improving reading distance and widespread use of RFID technology.
Key words ：RFID reader ；direct digital synthesizer ；signal generator 收稿日期：2014-07-07基金项目：国家自然科学基金资助项目（61372011）
第一作者：陈晓宇（1989—），男，硕士研究生.
通信作者：李建雄（1969—），男，副教授，硕士生导师.E-mail ：lijianxiong@https://www.doczj.com/doc/bf1469664.html, 目前，射频识别（radio frequency identification ，RFID ）技术正在飞速地发展，并大量应用在供应链管理、购物等场所.RFID 技术按照工作频率可以分为工
作在125kHz 的低频RFID 技术、
工作在13.56MHz 的高频RFID 技术、工作在915MHz 的超高频RFID 技
术和工作在2.45GHz 的微波RFID 技术.而其中超高
频（UHF ）RFID 技术由于读写范围大、读写速度快、
成本低、体积小等优点而被广泛使用.但目前UHF RFID
阅读器的最大读写距离只能达到10m ，这极大地制约
了UHF RFID 技术的广泛使用.为此，许多人进行了相
关的研究和改进[1-3].其中，将相控阵天线技术引入RFID 系统中可以增大读写距离，这是UHF RFID 阅读器新的研究热点之一[4].通过控制每个天线阵元激励信号的幅度和相位，使每个天线阵元发射出的电磁波相互叠加，从而在不同时刻产生不同波束指向的高增益窄发射波束，增加阅读器的读写距离.目前这种RFID 阅读器使用模拟移相的方法来产生不同相位的信号，但是这种模拟移相的方法只能产生有限个固定波束，并不能灵活地改变波束指向.针对此，本文采用数字移相的技术，使用直接数字频率合成器（direct 天津工业大学学报JOURNAL OF TIANJIN POLYTECHNIC UNIVERSITY 第33卷第5期2014年10月Vol.33No.5October 2014