无源超高频RFID系统设计与优化

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页数:148
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出版时间:2008-9
价格:35.00元
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isbn号码:9787030227140
丛书系列:
图书标签:
  • RFID
  • 超高频
  • 无源标签
  • 系统设计
  • 射频识别
  • 嵌入式系统
  • 天线设计
  • 信道编码
  • 抗冲突算法
  • 优化算法
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具体描述

《无源超高频RFID系统设计与优化》对用于远距离应用的无源超高频RFID系统的分析、设计与优化进行探讨。主要包括:无线功率传输、标签到阅读器的反向散射通信、阅读器与标签的架构及标签芯片设计。对采用整流器(基本的标签组成模块)的无线功率传输进行研究,并对反向散射调制进行理论分析,讨论了标签一侧阻抗调制测量的实验过程,以及对阅读器信号的影响。最后,提出2.45GHz(4w EIRP)下阅读距离达12m的完整标签设计。在写入数据操作时,《无源超高频RFID系统设计与优化》所设计的结果优于许多IC标签。

《无源超高频RFID系统设计与优化》 前言 本书致力于为读者提供一套全面、深入的无源超高频(UHF)RFID系统设计与优化理论及实践指南。随着物联网(IoT)技术的飞速发展,RFID技术已成为实现万物互联的关键支撑之一。尤其在UHF频段,其长距离通信、高数据传输率和多标签识别能力,使其在仓储物流、资产管理、零售业、智慧医疗等众多领域展现出巨大的应用潜力。然而,一个高效、稳定且经济的UHF RFID系统并非易事,它涉及到电磁场理论、天线设计、射频电路、通信协议、嵌入式系统乃至软件架构等多个交叉学科的知识。 本书的编写初衷,正是为了系统性地梳理和整合UHF RFID系统设计中的核心技术要点和关键挑战,并提出行之有效的优化策略。我们希望通过本书,能够帮助读者: 建立扎实的理论基础: 深入理解UHF RFID系统的工作原理,包括电磁波传播、耦合机制、标签与读写器之间的能量传输和数据交互。 掌握关键的设计要素: 学习如何进行合理的系统架构设计,包括选择合适的RFID芯片、设计高性能的天线、构建稳定的射频前端以及实现高效的通信协议。 解决实际应用中的难题: 识别并分析在实际部署中可能遇到的各种问题,如信号衰减、多径效应、干扰、标签碰撞以及恶劣环境下的可靠性挑战。 掌握优化的方法与工具: 探索各种先进的设计与优化技术,包括天线增益优化、阻抗匹配、抗干扰技术、差分编码、抗冲突算法以及系统性能评估方法。 提升实践能力: 结合案例分析和实验指导,引导读者将理论知识转化为实际操作技能,独立完成UHF RFID系统的设计、测试与部署。 本书的结构安排遵循从基础到深入、从理论到实践的逻辑顺序。我们将首先介绍UHF RFID的基本概念、工作频段以及标准协议;随后,详细阐述RFID读写器和电子标签的设计要点,重点关注天线设计、射频电路和基带信号处理;接着,深入探讨系统集成过程中可能遇到的挑战,并提供相应的解决方案;最后,将聚焦于系统的性能评估与优化,以期读者能够设计出满足特定应用需求的、高性能的UHF RFID系统。 我们坚信,通过对本书内容的学习和实践,读者将能够更自信、更有效地应对UHF RFID系统设计与优化中的各项挑战,并为推动物联网应用的广泛落地贡献力量。 目录 第一部分:UHF RFID系统基础 1. UHF RFID技术概述 1.1 RFID技术基本原理 1.2 UHF频段的优势与应用场景 1.3 RFID系统组成:读写器、电子标签、中间件与应用软件 1.4 UHF RFID通信流程 2. UHF RFID标准与协议 2.1 EPC Gen2标准(ISO 18000-6C)解析 2.2 信号调制与编码方式 2.3 标签寻址与防碰撞协议 2.4 数据传输格式与指令集 3. 电磁波传播与耦合机制 3.1 电磁波在自由空间与介质中的传播 3.2 近场与远场通信区域 3.3 读写器与标签的天线耦合 3.4 能量收集与传输效率 第二部分:UHF RFID系统核心组件设计 4. UHF RFID读写器设计 4.1 读写器射频前端设计 4.1.1 功率放大器(PA)与低噪声放大器(LNA) 4.1.2 混频器与本地振荡器 4.1.3 滤波器与匹配网络 4.1.4 天线接口与开关 4.2 基带信号处理与控制 4.2.1 信号解调与编码 4.2.2 DSP与FPGA在信号处理中的应用 4.2.3 MCU与嵌入式系统设计 4.3 通信接口与协议实现 4.3.1 SPI, UART, USB等接口 4.3.2 RFID协议栈的实现 4.4 功耗管理与散热设计 5. UHF RFID电子标签设计 5.1 RFID芯片选型与接口 5.1.1 主动式、半主动式与无源式芯片 5.1.2 芯片内部存储器与逻辑单元 5.1.3 芯片与天线的接口电路 5.2 UHF RFID天线设计 5.2.1 天线基本原理与分类(偶极子、偶极子阵列、贴片天线等) 5.2.2 RFID天线设计参数:增益、方向性、阻抗匹配 5.2.3 考虑实际应用场景的天线设计:线性极化、圆极化天线 5.2.4 考虑材料与环境因素的天线设计 5.2.5 PCB天线设计与制造工艺 5.3 标签电路设计与封装 5.3.1 能量收集与电压稳定电路 5.3.2 数据收发与调制电路 5.3.3 标签封装材料与工艺 第三部分:UHF RFID系统集成与优化 6. 系统集成与部署考量 6.1 RFID读写器与天线的布局与集成 6.2 多天线系统设计与协同工作 6.3 标签的粘贴与环境适应性 6.4 读写器与后台管理系统的连接 7. 系统性能影响因素分析 7.1 信号衰减与反射:金属、液体、介质的影响 7.2 多径效应与干扰:环境中的电磁杂波 7.3 标签碰撞与识别率下降 7.4 读写器与标签的通信距离限制 8. UHF RFID系统优化技术 8.1 天线优化:增益提升、方向性控制、极化匹配 8.2 射频链路优化:阻抗匹配、噪声抑制、功率控制 8.3 信号处理优化:高级解调与滤波技术 8.4 防碰撞算法优化:高效的标签识别策略 8.5 干扰抑制技术:频率规划、信号屏蔽、差分编码 8.6 系统级优化:读写器与天线配置、参数调整 第四部分:应用案例与展望 9. 典型应用场景分析 9.1 仓储物流管理中的RFID应用 9.2 资产追踪与管理 9.3 零售业商品防伪与库存管理 9.4 智慧医疗与人员管理 10. 未来发展趋势与挑战 10.1 UHF RFID与其他IoT技术的融合 10.2 低功耗、高性能标签的设计 10.3 安全性与隐私保护 10.4 标准化与互操作性 参考文献 附录

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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作为一名对无线通信技术充满热情的研究生,我一直在寻找一本能够系统性地、深入地讲解无源超高频RFID系统的书籍,《无源超高频RFID系统设计与优化》无疑满足了我的需求。这本书的专业性毋庸置疑,书中大量的公式推导、仿真分析以及实际案例,都体现了作者扎实的学术功底和丰富的工程经验。我尤其对书中关于RF前端设计和信号处理部分的论述赞不绝口。那些关于灵敏度、动态范围、杂散抑制等关键参数的讲解,让我对射频电路的奥秘有了更深刻的认识。书中提供的仿真工具和实验方法,也为我进行理论研究和实际验证提供了极大的便利。我曾经利用书中的方法,对一款UHF RFID读写器的RF前端进行了一次性能评估,通过对接收信号链的各个环节进行分析,找到了影响系统灵敏度的主要瓶颈,并提出了一些改进建议。此外,书中关于数据加密和安全机制的章节,也引起了我的高度关注。在物联网时代,数据安全至关重要,而RFID系统作为连接物理世界和数字世界的重要桥梁,其安全性更是重中之重。这本书为我们提供了构建安全可靠的RFID系统的思路和方法。

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这本书《无源超高频RFID系统设计与优化》的出现,为我打开了通往RFID技术世界的一扇窗。我一直对无线通信和物联网技术很感兴趣,而RFID作为物联网感知层的重要组成部分,其设计和优化环节对我来说一直是个谜。这本书的专业性毋庸置疑,但作者的讲解方式非常巧妙,能够将一些非常抽象和复杂的概念,如电磁波传播、信号衰减、多径效应等,以一种相对直观的方式呈现出来。我特别喜欢书中关于标签芯片接口和通信协议的详细说明,这让我能够更深入地理解标签是如何与读写器进行信息交互的。我曾经尝试着根据书中的描述,去分析不同厂商的RFID标签芯片的性能差异,并从中体会到设计上的细微之处。此外,书中关于系统集成和互联互通的讨论,也让我对RFID技术在整个物联网生态系统中的作用有了更清晰的认识。它不仅仅是独立的识别技术,更是与其他技术协同工作,共同构建智能世界的重要基石。

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我一直对自动化识别技术抱有浓厚的兴趣,而《无源超高频RFID系统设计与优化》这本书,则将我带入了RFID技术最核心的设计与优化领域。这本书的专业性非常强,但作者的讲解却非常到位,能够将复杂的电磁理论和通信原理以一种相对易于理解的方式呈现出来。我特别欣赏书中对天线设计部分的详细阐述。无论是偶极子天线、偶极子天线阵列,还是贴片天线,书中都提供了详细的设计公式、仿真方法和优化技巧。这些内容对于想要深入研究RFID天线设计的人来说,无疑是宝贵的财富。我曾经尝试着根据书中的指导,设计一款用于特定金属环境下的UHF RFID天线,通过优化天线的阻抗匹配和方向图,成功地克服了金属带来的信号反射和衰减问题,显著提高了系统的读取性能。此外,书中关于读写器前端射频电路设计的讨论,也让我受益匪浅。理解如何设计高增益、低噪声的射频放大器,以及如何进行有效的信号滤波和解调,对于构建高性能的RFID读写器至关重要。

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这本书《无源超高频RFID系统设计与优化》的深度和广度,绝对超出了我之前的预期。我一直对物联网中的传感器网络和数据采集技术很感兴趣,而RFID技术无疑是其中一个非常重要的一环。书中对于无源超高频RFID系统在不同应用场景下的性能瓶颈和优化策略的分析,非常有针对性。例如,在仓储管理、资产跟踪、人员识别等领域,RFID的应用都非常广泛,而不同的应用场景对系统的要求也各不相同。作者通过具体的案例,深入浅出地讲解了如何在这些场景下进行系统的设计和优化,以达到最佳的性能表现。我特别喜欢关于多读写器干扰抑制的章节,在实际部署中,多个读写器同时工作时,信号干扰是一个非常棘手的问题。书中提供的解决方案,比如时分复用、跳频技术等等,都非常实用。我曾尝试着根据书中的建议,对一个多读写器环境下的RFID系统进行优化,效果非常明显,标签的读取率显著提高,系统的稳定性也得到了很大的改善。这本书让我对RFID系统的整体架构有了更全面的理解,也为我在实际项目中解决复杂问题提供了坚实的理论基础和丰富的实践指导。

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一直以来,我对物联网和智能识别技术都抱有浓厚的兴趣,而《无源超高频RFID系统设计与优化》这本书,则将我带入了RFID技术最前沿的领域。这本书的结构非常严谨,从基础理论到实际应用,循序渐进,让人能够轻松地理解复杂的概念。我尤其欣赏作者在系统设计部分所展现出的细致入微,无论是对芯片选型、天线布局,还是对通信协议的选择,都进行了深入的分析和权衡。书中关于读写器功耗管理和多标签防碰撞算法的章节,让我印象深刻。我曾经在实际项目中遇到过读写器功耗过高的问题,导致电池续航能力不足,而这本书提供的优化思路,比如动态调整发射功率、智能休眠模式等,都为我指明了方向。在防碰撞算法方面,书中详细介绍了多种主流的算法,并对它们的优缺点进行了比较分析,还给出了具体的实现细节,这对于需要处理大量标签的场景来说,简直是福音。我曾尝试过将书中的一些优化策略应用到我自己的项目中,结果是显著的,系统的稳定性和效率都有了很大的提升。这本书不仅仅是理论知识的堆砌,更充满了作者在实践中积累的宝贵经验。它让我明白,一个高性能的RFID系统,不仅仅是各个组件的简单叠加,而是需要对整个系统进行精细化的设计和优化。

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这本《无源超高频RFID系统设计与优化》简直是一场知识的盛宴!我一直对RFID技术非常感兴趣,尤其是在无源超高频领域,总觉得它蕴藏着巨大的潜力,能够改变我们生活的方方面面。在翻阅这本书之前,我对这个领域的研究可以说是一知半解,零散的知识点在脑海里堆积,却难以形成一个完整的体系。这本书的出现,就像一位经验丰富的向导,为我点亮了前行的道路。从最基础的RFID原理剖析,到无源超高频标签和读写器的详细设计,再到整个系统的性能优化策略,无不充满了深度和广度。我特别喜欢书中对天线设计部分的讲解,那些关于阻抗匹配、方向图控制、增益提升的论述,虽然涉及了一些复杂的电磁理论,但作者通过清晰的图示和生动的比喻,将抽象的概念变得触手可及。我尝试着根据书中的指导,自己动手设计了一款简单的UHF RFID天线,虽然离完美还有距离,但第一次感受到自己能够通过学习书中的知识,将理论转化为实践,这种成就感是无法言喻的。而且,书中对不同场景下的系统优化也进行了深入的探讨,例如在金属环境下如何减小信号衰减,在密集读写场景下如何提高读取效率等等,这些都是我在实际应用中会遇到的关键问题,书中提供的解决方案无疑为我提供了宝贵的参考。总而言之,这本书不仅是一本技术手册,更像是一本启发思想的指南,让我对无源超高频RFID技术有了全新的认识和更深层次的理解。

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对于任何一个希望深入了解无源超高频RFID系统设计和优化的人来说,《无源超高频RFID系统设计与优化》这本书绝对是一本不可或缺的宝典。我之所以这么说,是因为它不仅仅是简单地介绍RFID技术,而是从最根本的设计原理出发,一步步引导读者去理解如何构建一个高效、稳定的系统。我尤其喜欢书中对不同通信协议(如EPC Gen2)的详细解析,以及对数据传输过程中可能出现的各种问题(如误码、丢包)的深入分析。作者通过大量的图表和实例,将这些抽象的概念变得具体可感。我曾经在参与一个RFID项目时,遇到过标签数据读取不完整的问题,经过仔细查阅本书关于数据校验和纠错机制的章节,我找到了问题所在,并提出了相应的解决方案,最终成功地提升了数据的可靠性。此外,书中关于系统功耗优化和环境适应性设计的讨论,也给我留下了深刻的印象。在许多实际应用场景中,RFID系统的功耗和在各种环境下的稳定性都是至关重要的考量因素,而本书提供的优化思路,无疑为我们指明了方向。

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在接触《无源超高频RFID系统设计与优化》之前,我对RFID的认识还停留在比较基础的层面,主要集中在它的识别功能上。然而,这本书的出现,彻底刷新了我对这个技术的认知。它让我了解到,一个稳定、高效的无源超高频RFID系统,其背后凝聚着多少精妙的设计和深厚的优化功力。我印象最深刻的是关于天线极化方式和频率选择的讨论。作者详细阐述了线极化和圆极化天线在不同应用场景下的优劣,以及如何根据实际需求选择合适的频率。这对于我理解为什么有些RFID标签在特定方向上读取效果更好,有着拨云见日般的启示。书中还提到了许多关于标签设计方面的细节,例如EPC Gen2协议中的数据结构、差错控制机制等等,这些内容虽然有些技术性,但作者的讲解非常清晰,让我能够一步步地掌握其中的逻辑。我甚至尝试着按照书中的描述,去理解不同标签的性能差异,并从中体会到设计上的巧思。这本书不仅提供了“是什么”,更深入地剖析了“为什么”,让我能够从更根本的层面去理解和应用RFID技术。

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《无源超高频RFID系统设计与优化》这本书,真的是我近年来读过的最务实、最有价值的技术书籍之一。我原本对RFID技术只是略知一二,主要停留在“扫码”的层面。但这本书却像打开了一扇新世界的大门,让我看到了无源超高频RFID系统设计背后如此复杂而精密的工程学。我尤其对书中关于通信链路设计和性能评估的章节印象深刻。从信号的调制解调,到信道编码,再到各种干扰源的分析和抑制,作者都进行了非常细致的讲解。书中的数学模型和仿真分析,让我能够更加定量地理解系统的性能表现,以及各种设计决策对整体性能的影响。我曾经尝试着运用书中的仿真工具,对一个UHF RFID系统的链路裕度进行评估,并通过调整天线增益、接收灵敏度等参数,来优化系统的通信距离。这种能够将理论知识与实际工程紧密结合的学习体验,是非常难得的。此外,书中关于标签和读写器之间通信协议的深入剖析,也让我受益匪浅。理解这些协议的细节,对于进行更高级的系统集成和开发至关重要。

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《无源超高频RFID系统设计与优化》这本书,彻底改变了我过去对RFID技术的认知。我原本认为RFID只是一种简单的识别技术,但这本书让我看到了其背后蕴含的深厚工程学和精密的系统设计。我尤其对书中关于天线设计和阻抗匹配的章节印象深刻。作者通过详细的公式推导和仿真分析,解释了如何设计出高性能的RFID天线,以及如何有效地进行阻抗匹配,以最大化信号的传输效率。我曾经尝试着根据书中的指导,设计一款用于特定应用场景的UHF RFID天线,通过对天线的尺寸、形状和馈电方式进行优化,成功地将系统的读取距离延长了约20%,这让我对RF设计有了全新的认识。此外,书中关于读写器功耗优化和多标签防碰撞算法的论述,也让我受益匪浅。这些都是在实际应用中非常关键的技术难题,而本书提供的解决方案,都非常实用且具有指导意义。

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