智能搜索与防失窃系统

　　摘要：在当今的现代化社会，科技发展迅速，物品向小型化、微型化发展已经成为一种必然^[1]。本设计通过在指定的物品上挂载标签，采用UHF射频卡读写器作为控制核心对目标标签加以识别与读取，配合链接MSP430处理器^[2]及自制的圆极化天线，实现了物品的定位功能，并通过配合使用GSM模块，以短消息的方式告知主人物品的位置及安全信息。标签的信息可通过PC机键盘输入进行更改。UHF射频卡读写器中的防碰撞算法保证了标签读取的抗干扰性和稳定性^[3]，自制天线的高增益和优良性能为有效搜索范围提供了保障。

　　1 原理分析与硬件电路图

　　1.1 整体原理结构图

　　按图1所示，整个系统由UHF射频读写器与天线、GSM模块、MSP430处理器、屏显设备及输入设备相连接而成。有效地实现了物品——系统——用户的紧密联接，从而达成了设计功能要求。

　　1.2 天线部分

　　1.2.1 天线的设计原理

　　根据腔模理论，微带贴片天线用带线或同轴探针激励时，电磁场在贴片和接地板间建立。矩形贴片可当成一个等效的开路边界的谐振腔，它四周为理想磁壁，周壁磁场等于零; 上下壁为理想电壁^[4]。

　　贴片形状结构的不同会导致天线性能的迥异，在方形贴片对角线上像波导拐弯那样切掉一个45°的角。该分离单元就可以使馈电场形成两个空间正交简并模的谐振频率发生分离。为实现圆极化, 这两个模必须达到幅值相等、相位相差90°。相等幅值可以通过适当选择馈电位置实现，需选取馈电点选取位于切角贴片中心线上。90°相移的产生有两个因素，一个是馈电点位置，另一个是分离单元的尺寸。由腔模理论知微带贴片天线激励模可等效为一并联的RLC 谐振电路^[5]。为了使电子标签在各个位置都能被识别，设计采用圆极化天线。微带天线的圆极化带宽近似与其Q值成反比，因此为了得到宽频带的圆极化微带天线，我们选择空气作为介质，既节约了成本也降低了天线的损耗，并且也能保证天线拥有良好的圆极化特性。用4个辅助支撑柱配合金属探针固定贴片，保证了贴片平整稳固的同时，让金属探针起到更好的馈电作用。通过仿真、测试，可以最终选定天线的特性及优化其性能。

　　1.2.2 天线的结构及尺寸

　　本设计天线为圆极化贴片天线，具体设计要求和参数性能如表1所示。

　　1.3 UHF射频读写器模块

　　1.3.1 UHF射频读写器基本原理

　　UHF系统结构如图3所示，读写器作为整个系统的重要组成部分，其基带处理性能的优劣将直接影响读写器性能的优劣。

　　读写器通过射频信号与标签进行通信，完成信息交换。在 UHF RFID 系统中，一般读写器先发送一条命令给电子标签，标签收到命令后进行应答响应。标签根据命令返回有用数据信息给读写器。读写器对标签返回信号处理后再传回上位机。