關(guān)鍵詞：SAW技術(shù) 自動識別 超外差接收

車輛識別系統(tǒng)的研究起始于二十世紀(jì)70年代，最早采用光學(xué)與紅外技術(shù)，其環(huán)境適應(yīng)性較差，且車輛的最大車速限制為70km/h，已逐漸被淘汰。

SAW技術(shù)是一種新興的識別技術(shù)。它采用編碼的SAW傳感器作為ID標(biāo)簽，無任何連線，具有低能耗、抗干擾能力強、體積小等優(yōu)點，特別適用于強度電磁干擾環(huán)境下高速運動車輛的非接觸式測量。

本文設(shè)計了一種基于SAW技術(shù)的車輛自動識別系統(tǒng)，可應(yīng)用于不停車車輛識別，為高速公路車輛收費系統(tǒng)提供了一種高效的解決方案，車輛識別距離10m，最高車速120km/h。識別碼長度32位，可識別的車輛數(shù)目為2 32。該系統(tǒng)可全天候工作于野外環(huán)境中。

1 系統(tǒng)組成及工作原理

SAW傳感器構(gòu)成的車輛識別系統(tǒng)由一個裝載在高速運動車輛上的SAW傳感器標(biāo)簽、一個帶主動式天線的訪問單元和一個信號后處理單元組成。如圖1所示。

SAW標(biāo)簽由傳感器天線、壓電模式、叉指鋼能器和經(jīng)傳感器體外編碼的反射極組成。

傳感器天線接收由遠(yuǎn)處訪問機發(fā)送來的訪問電磁脈沖信號，通過叉指換能器轉(zhuǎn)化為聲表面波，遇到反射條后形成回波，回波通過叉指換能器重新轉(zhuǎn)化為電磁波并再次通過天線發(fā)射出去。這些回波信號形成了由晶體表面的反射條的數(shù)目和位置決定的脈沖序列，它類似于條形碼圖案，每個脈沖的時間延遲取決于SAW傳播速度。信號后處理單元對脈沖延遲變化進行估計，實時解調(diào)出識別碼。

2 硬件電路設(shè)計

2．1 詢問單元設(shè)計

圖2為詢問單元方框圖。它由發(fā)射機、接收機、本地振蕩模塊等部分組成。

（1）本地振蕩模塊

在本系統(tǒng)中共需要三個頻率，即750MHz、330MHz和165MHz，它們由頻率綜合器產(chǎn)生。頻率綜合器采用AD公司的ADF4127L，它是一款電流型雙頻頻率合成器，能同時提供射頻/中頻兩個頻率，采用SPI接口控制，通過FPGA芯片對其內(nèi)部寄存器進行配置。

圖2

    ADF4127L產(chǎn)生的輸出頻率，被VCO鎖定在330MHz和750MHz。330MHz和VCO采用MAX2608，它可產(chǎn)生300MHz～1025MHz。

750MHz信號經(jīng)功率分配器分別提供發(fā)射機的上變頻和接收機前端的下變頻部分。330MHz信號一路提供給接收機的檢波器，另一路徑二分頻產(chǎn)生165MHz頻率。功率分配器選用Mini公司的LRPS-2-4J，具有很低的電壓駐波比。二分頻選用Microwave公司的低噪聲二分頻器HMC361S8G。

（2）發(fā)射機

FPGA產(chǎn)生40ns的時間窗載取165MHz的載波，將其頻譜展寬，產(chǎn)生中心頻率為165MHz、帶寬為50MHz的脈沖信號，并送到SAW擴展器，形成一個線性調(diào)頻脈沖。SAW擴展器采用南京54所生產(chǎn)的聲表面波色散延遲線，帶寬為20MHz，經(jīng)過擴展后的脈沖只有20MHz帶寬，擴展器衰減30dB。此信號經(jīng)過中頻放大器AD8353放大后，與750MHz本振進行上變頻到915MHz，經(jīng)射頻帶通濾波器濾除帶外雜波，再經(jīng)MAX2235進行功率前置放大，由天線發(fā)射出去，形成詢問信號。上變頻芯片選用MAX2671，其射頻輸出范圍400MHz～2500MHz。射頻帶通濾波器采用F5CE-D2系列的SAW帶通濾波器，它使用了特殊的DMS雙模SAW技術(shù)，具有很好的帶外衰減和通帶平坦度，廣泛應(yīng)用在移動通信中。

詢問信號發(fā)射完畢后，天線開關(guān)立即打到接收位置，為接收做好準(zhǔn)備。轉(zhuǎn)換開關(guān)采用Mini公司的KSWHA-1-20，它是一種GsAs開關(guān)，具有很高的隔離度，開關(guān)轉(zhuǎn)換速度3ns。

    （3）接收機

采用了超外差式接收機的設(shè)計方案，如圖3。

回波信號到達接收機前端時，首先經(jīng)過濾波處理。在接收機中有兩個射頻濾波器：預(yù)選擇濾波器和鏡像抑制濾波器。預(yù)選擇濾波器除掉無用信號，以防止射頻前端發(fā)生飽和并產(chǎn)生交調(diào)失真。鏡像抑制濾波器抑制第一鏡頻、半中頻和本振雜散響應(yīng)。射頻濾波器選用FAR-F5CE-915M00-D236。濾波