无源超高频RFID系统设计与优化 (瑞士)Jari-Pascal Curty；陈力颖,毛陆 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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出版社： 科学出版社

ISBN：9787030227140

商品编码：29689411632

包装：平装

出版时间：2008-09-01

基本信息

书名：无源超高频RFID系统设计与优化

定价：35.00元

作者：(瑞士)Jari-Pascal Curty；陈力颖,毛陆虹

出版社：科学出版社

出版日期：2008-09-01

ISBN：9787030227140

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.281kg

编辑推荐

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内容提要

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本书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。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，本书所设计的结果优于许多IC标签。
本书既可供研究、开发RFID系统、各种非接触感应器件和电路专业领域的工程师阅读，也可作为高等院校相关专业师生的参考书。

目录

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章 绪论
1.1 本书的目的
1.2 本书的结构
第2章 无线功率传输
2.1 无线功率传输的历史
2.2 硅整流二极管天线
2.3 整流器组成模块
2.3.1 钳位电路
2.3.2 整流器电路
2.3.3 电压倍增器
2.3.4 全波整流器
2.3.5 全波倍压整流器
2.4 天 线
2.4.1 损耗电阻
2.4.2 辐射电阻
2.4.3 天线-整流器接口
2.4.4 数值示例
2.4.5 WPT目前和将来的可能应用
2.5结论
第3章 改进型倍压整流器分析
3.1 匹配方法
3.2 整流器的等效电路
3.3 分析方法
3.4 理想状态
3.4.1 理想整流器的稳态解
3.4.2 确定R1
3.5 实际状态
3.5.1 稳态解
3.5.2 确定Ci
3.5.3 确定Rl
3.5.4 确定Rmn
3.5.5 整流器的效率
3.6 结果与比较
3.7 设计
3.7.1 折中
3.7.2 电容器设计
3.7.3 天线和匹配问题
3.8 结论
第4章 RFID简介
4.1 引言
4.2 标签的类型
4.3 低频系统
4.4 高频系统
4.5 标准
4.5.1 EPC标准
4.5.2 ISO标准
4.6 规范
4.6.1 功率规范
4.7 雷达截面
4.8 反向散射调制技术
4.9 链路预算
4.10 环境影响
4.11 数据完整性
4.11.1 标签驱动方式
4.11.2 阅读器驱动方式
4.12 结论
第5章 反向散射架构和调制类型的选择
5.1 调制类型
5.2 调制器架构
5.3 ASK调制器
5.4 PSK调制器
5.5 分析方法
5.6 ASK串联-并联模式
5.6.1 电压分析
5.6.2 功率分析
5.6.3 通信分析
5.7 PSK串联-串联模式
5.7.1 电压分析
5.7.2 功率分析
5.7.3 通信分析
5.8 ASK与PSK比较
5.9 基于ASK的PSK与伪PSK
5.10 伪PSK
5.10.1 通信分析
5.11 无线功率传输与通信优化
5.12 结论
第6章 反向散射调制分析
6.1 引言
6.2 理论分析
6.3 实验特性
6.3.1 实际流程
6.3.2 结果
6.4 对RFID系统的影响
6.5 图形解释
6.6 对无线功率传输的影响
6.7 结论
第7章 RFID标签设计
7.1 UHF和微波RFID电路目前的技术水平
7.2 标签指标
7.3 技术问题
7.4 工作原理
7.4.1 通信协议
7.5 标签架构
7.6 标签组成模块
7.6.1 整流器和限压电路
7.6.2 上电复位电路
7.6.3 检波器、数据分割器和解码器
7.6.4 移位寄存器和逻辑单元
7.6.5 IF振荡器
7.6.6 调制器
7.6.7 电流参考源
7.7 天线
7.7.1 标签输入阻抗
7.7.2 天线的选择
7.8 实验结果
7.9 结论
第8章 高频阅读器的结构与分析
8.1 引言
8.2 通信协议
8.3 阅读器架构描述
8.4 直接耦合
8.4.1 系统输入IP3
8.4.2 直接耦合补偿
8.4.3 DC成分抑制
8.5 相位噪声
8.5.1 对下变频的影响
8.5.2 相互混频
8.6 天线噪声温度
8.7 接收器设计
8.8 IF调制频率
8.9 IF处理
8.10 结论
第9章 结论
参考文献
附录
专业术语中英文对照

作者介绍

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文摘

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序言

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无源超高频RFID系统设计与优化：一本聚焦前沿技术的深度探索 在信息时代飞速发展的浪潮中，识别、跟踪和管理物品的需求日益增长，而射频识别（RFID）技术，特别是无源超高频（UHF）RFID，因其独特的优势，在零售、物流、资产管理、医疗保健等众多领域扮演着越来越重要的角色。它能够实现非接触式、远距离、高效率的数据采集，极大地提升了运营的智能化水平。本书《无源超高频RFID系统设计与优化》正是这样一本专注于深入剖析无源超高频RFID系统设计、实现及其优化策略的专业著作，它旨在为读者提供一个全面、系统且具有实践指导意义的技术框架。 本书的作者，Jari-Pascal Curty和陈力颖、毛陆，凭借其深厚的学术背景和丰富的实践经验，为读者奉上了一场关于无源超高频RFID技术的饕餮盛宴。他们不仅梳理了该技术的核心原理，更将重点放在了如何通过精巧的设计和精细的优化，克服现有技术的挑战，实现性能的飞跃。本书内容翔实，论述严谨，逻辑清晰，充分体现了作者们在这一领域的研究深度和技术洞察力。 核心技术解析：从理论基础到系统构成 本书开篇，即以清晰的笔触，为读者构建了无源超高频RFID系统的完整图景。它不会止步于基础概念的介绍，而是深入探讨了构成一个完整RFID系统的各个关键组成部分。 RFID标签（Tag）的奥秘： 作为RFID系统的“眼睛”和“嘴巴”，标签的设计直接影响着系统的性能。本书将详细阐述无源UHF RFID标签的工作原理，包括天线设计、芯片选型、阻抗匹配、封装工艺等。它会深入分析不同类型天线的性能特点，例如偶极子天线、偶极子阵列以及更复杂的结构，并讨论如何根据应用场景优化天线的设计，以实现最优的读取距离和读取角度。同时，芯片的功耗、读写速度、内存容量以及其与天线的接口设计也是本书重点关注的内容。尤其是在“无源”这一关键属性下，如何最大化标签的能量采集效率，使其在微弱的射频信号下也能正常工作，将得到详尽的论述。 RFID读写器（Reader）的设计考量： 读写器是RFID系统的“大脑”，负责信号的发射、接收和数据的处理。本书将深入解析读写器的硬件架构，包括射频前端的设计、基带信号处理、微处理器选型、通信接口等。特别会关注射频前端的噪声系数、功率输出、接收灵敏度等关键参数，以及如何通过优化的电路设计来提升读写器的整体性能。软件层面，本书将探讨读写器固件的开发、通信协议的实现（如EPC Gen2协议）、数据过滤和防冲突算法等。读者将了解到如何根据不同的应用需求，选择合适的读写器硬件平台，并进行有效的软件开发。 天线（Antenna）的革新之路： RFID系统的性能很大程度上取决于天线的性能。本书会从电磁场理论出发，深入剖析UHF频段下天线的辐射特性、方向图、增益、阻抗等参数。它会介绍各种类型RFID天线的优缺点，并重点关注如何根据具体应用场景，如固定式读写器天线、手持式读写器天线、以及嵌入式标签天线等，进行最优化的设计。书中会探讨使用仿真软件进行天线设计和优化的方法，以及实际测量和调试的技巧。此外，对于多天线系统，本书还会深入研究天线阵列的设计和波束赋形技术，以实现更广阔的覆盖范围和更强的抗干扰能力。 通信协议与数据交互： RFID系统的有效运行离不开标准的通信协议。本书将详细解读EPC Gen2这一UHF RFID领域最主流的通信协议。从标签和读写器之间的握手过程、命令集、响应格式，到数据编码、错误校验机制，都将进行深入的阐述。读者将了解如何正确理解和实现EPC Gen2协议，以及如何利用协议的特性来优化系统的通信效率和数据准确性。同时，书中也会提及其他相关的行业标准和规范，确保读者对整个RFID通信生态有全面的认识。 系统优化：突破性能瓶颈的关键 在深入理解了RFID系统的基本构成之后，本书的重心将转移到“优化”这一核心主题上来。作者们深知，单纯的理论堆砌无法解决实际应用中的诸多难题，因此，本书着力于提供切实可行的优化策略。 信号传播与环境干扰分析： RFID信号的传播受到多种因素的影响，包括多径效应、衰减、反射、吸收等，尤其在复杂的金属、液体等环境中，信号衰减更为显著。本书将详细分析这些信号传播的物理机制，并介绍各种环境因素对RFID系统性能的影响。在此基础上，作者将提出针对性的解决方案，例如，如何通过调整读写器发射功率、优化天线布局、采用信号滤波技术等来减弱干扰，提升信号质量。 防冲突算法的设计与改进： 在一个区域内，如果存在多个RFID标签试图同时响应读写器，就会发生“标签碰撞”或“冲突”，导致读写器无法准确识别所有标签。本书将系统梳理现有的RFID防冲突算法，如基于ALOHA的随机查询算法、确定性算法（如Binary Tree）以及各种混合算法。更重要的是，它将探讨如何根据具体的应用场景，例如标签密度、读取速度要求等，选择和优化防冲突算法，以最大化读写器的吞吐量，并减少识别错误。作者甚至可能提出一些创新的防冲突策略，以应对日益复杂的应用环境。 能耗管理与长效运行： 对于无源RFID标签而言，能量的获取是制约其性能的关键。本书将深入探讨能量采集技术，包括天线作为能量收集器的效率，以及如何利用环境中的射频能量、甚至太阳能等来为标签供电。此外，它还会关注芯片的功耗优化，如何通过低功耗设计，延长标签的工作寿命，并减少对环境能量的依赖。对于读写器而言，本书也会讨论其电源管理策略，以在保证性能的同时，实现节能。 系统集成与互操作性： 一个独立的RFID系统往往需要与其他信息系统进行集成，以实现数据的共享和业务流程的自动化。本书将探讨RFID系统如何与数据库、企业资源规划（ERP）系统、仓库管理系统（WMS）等进行有效对接。它会关注数据接口的设计、数据格式的转换、以及如何保证系统间的互操作性，从而构建一个更加智能化的信息生态。 性能评估与测试方法： 本书不会仅仅停留在理论层面，而是强调实际的性能评估和测试。它将介绍如何设计科学的测试方案，以全面评估RFID系统的各项性能指标，包括读取距离、读取率、识别速度、准确性、抗干扰能力等。书中将详细讲解各种测试仪器和方法的使用，并指导读者如何解读测试结果，从而找出系统的瓶颈并进行有针对性的优化。 应用场景与前瞻展望 为了让理论知识更具象化，本书还将结合一系列典型的应用场景，展示无源UHF RFID系统在实际中的应用价值。 智能零售与供应链管理： 读者将了解到RFID如何帮助零售商实现商品的全流程追溯，从入库、盘点到销售，都能实现高效、自动化的管理，从而降低库存成本，提升客户体验。在供应链管理中，RFID的应用将大大提升货物的可见性，减少货物丢失，优化物流效率。 资产跟踪与管理： 在工业制造、医疗保健、图书馆等领域，RFID标签可以方便地附加在各种资产上，实现资产的实时定位、状态监控和防盗防损。本书将探讨如何根据不同资产的特点，设计定制化的RFID解决方案。 工业自动化与物联网（IoT）： RFID技术是物联网的重要组成部分，本书将探讨RFID如何与其他物联网技术相结合，构建更加智能化的工业生产和管理体系，例如，在智能工厂中，RFID可以实现设备状态的实时监测、生产过程的自动化控制等。 其他创新应用： 除了上述经典应用，本书还会提及一些新兴的RFID应用领域，例如，在智能交通、智能家居、甚至是可穿戴设备中的应用，为读者打开更多思路。 本书的独特价值 《无源超高频RFID系统设计与优化》的独特之处在于其对“设计”与“优化”的深刻洞察和系统性阐述。它不是简单地罗列技术和概念，而是着眼于如何将这些知识转化为实际的工程应用，解决行业痛点。本书的优点体现在： 深度与广度的结合： 既有对核心技术原理的深入剖析，也涵盖了从硬件到软件、从协议到应用的广泛内容。 理论与实践的融合： 既讲解了背后的科学原理，也提供了实际的设计和优化方法，具有很强的可操作性。 前瞻性与创新性： 关注行业最新发展趋势，可能包含作者团队的创新性研究成果，为读者带来启发。 系统性与逻辑性： 内容组织严谨，逻辑清晰，能够帮助读者逐步建立对无源UHF RFID系统的全面认知。 总而言之，《无源超高频RFID系统设计与优化》是一本不可多得的专业技术书籍。它为从事RFID系统设计、开发、集成以及希望深入了解该领域的工程师、研究人员和学生提供了一个宝贵的学习平台。通过阅读本书，读者不仅能够掌握无源UHF RFID系统的核心技术，更能够学会如何针对实际应用场景进行系统设计和性能优化，从而在快速发展的物联网和智能化浪潮中占据先机。本书将成为读者在无源UHF RFID技术领域探索创新、解决难题的得力助手。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计非常简洁有力，黑白分明的字体搭配一个抽象的芯片电路图，立刻就能抓住那些对射频技术有钻研精神的读者的目光。我一直对如何设计出更高性能、更低功耗的无源RFID系统非常感兴趣，尤其是涉及到超高频频段的复杂电磁兼容问题。这本书的标题直击痛点，让人感觉它会深入探讨那些教科书里一笔带过的关键技术细节。我特别期待看到作者如何处理天线设计的优化，因为在无源系统中，天线是决定读距和可靠性的核心要素。此外，对于信号的调制解调和反向散射机制的深入剖析，以及如何通过算法和硬件协同优化来应对复杂的应用场景，比如金属或液体环境下的标签性能衰减问题，这些都是我急切想从书中获取的真知灼见。希望作者能提供详尽的数学模型和实际的测试数据来支撑其论点，这样读起来才更有说服力，不只是停留在概念层面。

评分☆☆☆☆☆

最近我接触了不少关于低功耗物联网节点的项目，对如何从能量采集和信号回传的角度来优化整个系统链条有了更深的体会。我感觉这本书提供的视角可能不仅仅局限于RFID本身，更重要的是它对“无源”这一核心限制下的系统级思考。比如，如何设计一个能够最大化利用微弱环境射频能量的能量收集电路，同时确保其对数据传输链路的干扰降到最低？这需要极高的系统集成度和对噪声抑制的精妙把握。我猜测书中会花费大量篇幅讨论阻抗匹配的精细调谐，这在UHF频段下是极其敏感的环节，任何微小的失配都可能导致巨大的能量损失。如果书中能提供一些关于新型材料在天线制造中的应用案例，或者介绍一些非传统的调谐方法，那将是极大的加分项。我关注的重点是如何在保证读写性能的前提下，将整个标签的制造成本压到最低，实现真正的商业化普及。

评分☆☆☆☆☆

从一个偏向于应用工程师的角度来看，我更关注的是实际部署中遇到的那些棘手的“坑”。我们都知道，理论模型和实际环境往往存在巨大鸿沟。书中是否有针对不同工业现场，例如仓库、物流传送带、或医疗设备追踪场景下的具体优化策略和案例分析？比如，如何处理多标签同时读取时的碰撞问题（Anti-collision），或者在高速移动物体上如何稳定地保持通信？我希望看到的不只是理论推导，而是那些经过反复试验、打磨出来的“经验之谈”。如果作者能分享一些在软硬件协同设计中遇到的设计权衡（Trade-offs），比如牺牲一定的读取角度来换取更远的距离，或者在功耗预算受限下选择哪种编码协议，这些实践性的指导对我们日常工作非常有价值。毕竟，优化不是孤立的电路设计，而是一整套系统工程的权衡艺术。

评分☆☆☆☆☆

这本书的作者背景（瑞士学者和国内专家合作）让我对其中蕴含的国际前沿研究和本土化应用经验的结合抱有很高的期待。我个人对电磁场仿真和数值计算非常着迷，因此，我希望能看到书中详细介绍使用如HFSS或CST等工具进行建模和分析的方法论。尤其是在设计小型化、宽频带的UHF标签天线时，仿真结果的准确性至关重要。我想知道他们是如何精确建模标签芯片对天线辐射特性的影响，以及如何通过仿真来预测和解决串扰问题。如果能深入探讨后端的信号处理算法，比如如何从接收到的微弱反向散射信号中高效地解调出数据，并进行误码率修正，那无疑会极大地提升这本书的学术深度和实用价值。这种自底层电磁物理到上层数据可靠性的完整覆盖，才是真正体现一本优秀专著水准的地方。

评分☆☆☆☆☆

作为一名长期关注射频识别技术发展的研究者，我深知要将无源超高频系统的性能推向极致，需要跨越的门槛非常多。这本书的“优化”二字让我联想到精益求精的工匠精神。我尤其想了解的是，在当前这个时间点，业界对于提升无源系统信噪比（SNR）极限的探索方向有哪些新进展？是不是涉及到新的调制方案，比如比现有PSK或OOK更高效的方式？又或者是在接收机端采用了何种创新的低噪声放大器（LNA）架构，以捕捉那些近乎淹没在背景噪声中的微弱回传信号？如果书中能够提供关于系统功耗预算的细致分解，并且展示出在不同优化策略下，功耗是如何被重新分配和利用的，那将非常有启发性。这本书如果能为未来的技术发展指明一些可能的方向，而不是仅仅总结现有技术，那它就不仅仅是一本技术手册，更是一份具有前瞻性的指南。