基于SAW技术的车辆自动识别系统的实现

    摘要：介绍了基于SAW器件的无线识别技术的原理，详细阐述了一种采用SAW（声表面波）技术的高速运动车辆自动识别系统的实现。

    关键词：SAW技术 自动识别 超外差接收

车辆识别系统的研究起始于二十世纪70年代，最早采用光学与红外技术，其环境适应性较差，且车辆的最大车速限制为70km/h，已逐渐被淘汰。

SAW技术是一种新兴的识别技术。它采用编码的SAW传感器作为ID标签，无任何连线，具有低能耗、抗干扰能力强、体积小等优点，特别适用于强度电磁干扰环境下高速运动车辆的非接触式测量。

本文设计了一种基于SAW技术的车辆自动识别系统，可应用于不停车车辆识别，为高速公路车辆收费系统提供了一种高效的解决方案，车辆识别距离10m，最高车速120km/h。识别码长度32位，可识别的车辆数目为2 32。该系统可全天候工作于野外环境中。

1 系统组成及工作原理

SAW传感器构成的车辆识别系统由一个装载在高速运动车辆上的SAW传感器标签、一个带主动式天线的访问单元和一个信号后处理单元组成。如图1所示。

SAW标签由传感器天线、压电模式、叉指钢能器和经传感器体外编码的反射极组成。

传感器天线接收由远处访问机发送来的访问电磁脉冲信号，通过叉指换能器转化为声表面波，遇到反射条后形成回波，回波通过叉指换能器重新转化为电磁波并再次通过天线发射出去。这些回波信号形成了由晶体表面的反射条的数目和位置决定的脉冲序列，它类似于条形码图案，每个脉冲的时间延迟取决于SAW传播速度。信号后处理单元对脉冲延迟变化进行估计，实时解调出识别码。

2 硬件电路设计

2．1 询问单元设计

图2为询问单元方框图。它由发射机、接收机、本地振荡模块等部分组成。

（1）本地振荡模块

在本系统中共需要三个频率，即750MHz、330MHz和165MHz，它们由频率综合器产生。频率综合器采用AD公司的ADF4127L，它是一款电流型双频频率合成器，能同时提供射频/中频两个频率，采用SPI接口控制，通过FPGA芯片对其内部寄存器进行配置。

图2

    ADF4127L产生的输出频率，被VCO锁定在330MHz和750MHz。330MHz和VCO采用MAX2608，它可产生300MHz～1025MHz。

750MHz信号经功率分配器分别提供发射机的上变频和接收机前端的下变频部分。330MHz信号一路提供给接收机的检波器，另一路径二分频产生165MHz频率。功率分配器选用Mini公司的LRPS-2-4J，具有很低的电压驻波比。二分频选用Microwave公司的低噪声二分频器HMC361S8G。