期末試卷題型和分?jǐn)?shù)分布1、填空題10個每個2分，總計20分2、選擇題10個每個2分，總計20分3、問答題4題，每題4分，總計16分4、畫圖題5題，每題4分，總計20分5、計算題3題，每題8分，總計24分第一章1、物聯(lián)網(wǎng)的含義通過射頻識別（RadioFrequencyIdentification,RFIDX傳感器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按照約定的協(xié)議，把任何物體與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進(jìn)行信息交換和通訊，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。第_早1、 RFID系統(tǒng)的基本組成：由電子標(biāo)簽、讀寫器和系統(tǒng)高層這三大部分組成。2、 RFID系統(tǒng)的分類1.）按照頻率分類，低頻、高頻和微波系統(tǒng)。高頻典型工作頻率13.56MHZ。2） 按照耦合方式分類：電感耦合方式和電磁反向散射方式3） 按照工作方式分類：全雙工和半雙工、時序工作方式3、 電子標(biāo)簽的基本組成：標(biāo)簽專用芯片和標(biāo)簽天線標(biāo)簽芯片是電子標(biāo)簽的核心部分，它的功能包括標(biāo)簽信息存貯、標(biāo)簽接收信號的處理和標(biāo)簽發(fā)射信號的處理；天線是電子標(biāo)簽發(fā)射和接收無線信號的裝置。4、 讀寫器的基本組成1）讀寫器基本由射頻模塊、控制處理模塊和天線三部分組成。2）RFID的工作頻率是由讀寫器的工作頻率決定的。3）按照工作方式分類：全雙工和半雙工、時序工作方式華—第二早1、基于RFID的物聯(lián)網(wǎng)主要包括5個基本組成部分，分別為EPC碼、識別系統(tǒng)（RFIDX中間件、物聯(lián)網(wǎng)名稱解析服務(wù)（IOT-NSN物聯(lián)網(wǎng)信息發(fā)布服務(wù)（IOT-IS）。2、中間件的結(jié)構(gòu)3、ONS的工作原理圖

4、EPCIS的工作原理第四章1、 我國800/900MHZ頻段射頻識別(RFID^術(shù)應(yīng)用規(guī)定800/900MHz頻段RFID技術(shù)的具體使用頻率為840-845MHZ和920-925MHZ2、 我國第二代居民身份證采用的頻段：13.56MHZ3、 ISM頻段(IndustrialScientificMedicalBand)主要是開放給工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)用三個主要機(jī)構(gòu)使用的頻段。ISM頻段屬于無許可(FreeLicense)頻段，使用者無需許可證，沒有所謂使用授權(quán)的限制。RFID系統(tǒng)通常使用為工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)療特別保留的ISM頻段。主要包括：6.78MHZ\13.56MHZ\27.125MHZ\800MHZ/900MHZ\2.45GHZ\5.8GHZ4、 視距傳播視距傳播是指發(fā)射天線和接收天線在相互能看得見的距離內(nèi)電波直接從發(fā)射點傳到接收點的一種傳播方式。具體來說，就是微波波段時，發(fā)射點和接收點之間不希望有障礙物阻擋。5、 集膚效應(yīng)當(dāng)電磁波由一種媒質(zhì)(如空氣)入射到良導(dǎo)體時，因電磁波在良導(dǎo)體中衰減很快，折射波進(jìn)入良導(dǎo)體后很快就衰減掉了，電磁波只存在于良導(dǎo)體的表面，這個現(xiàn)象稱為集膚效應(yīng)。第五章互易定理某一天線作為接收天線的電參數(shù)，與作為發(fā)射天線的電參數(shù)相同，符合互易定理。任何天線用作接收時，它的方向性、阻抗、極化和有效長度等，均與用作發(fā)射天線時相同。第六章電子標(biāo)簽天線的一般要求RFID天線必須足夠小；RFID天線提供最大可能的信號和能量給標(biāo)簽的芯片；RFID天線具有魯棒性；RFID天線非常便宜。2.八木天線的主要結(jié)構(gòu)由有源振子、引向器、反射器和大梁組成。第七章1、 低頻和高頻RFID采用電感耦合方式進(jìn)行工作。線圈形式的天線相當(dāng)于電感，電感線圈產(chǎn)生交變磁場，使讀寫器與電子標(biāo)簽之間相互耦合，構(gòu)成了電感耦合的工作方式。同時，線圈產(chǎn)生的電感與射頻電路中的電容組合在一起，形成諧振電踣，諧振電路可以實現(xiàn)低頻和高頻RFID能量和數(shù)據(jù)的傳輸。2、 RFID讀寫器的射頻前端常采用串聯(lián)諧振電路，串聯(lián)諧振電路可以使低頻和高頻RFID讀寫器有較好的能量輸出。對讀寫器天線電路的構(gòu)造有如下要求。讀寫器天線上的電流最大，使讀身器線圈產(chǎn)生最大的磁通；(2)功率匹配，最大程度地輸出讀身器的能量；(3)足夠的帶寬，使讀身器信號無失真輸出。3、 RFID電子標(biāo)簽的射頻前端常采用并聯(lián)諧振電路，并聯(lián)諧振電路可以使低頻和高頻RFID電子標(biāo)簽從讀寫器耦合的能量最大。4、 電子標(biāo)簽通過與讀寫器電感耦合，產(chǎn)生交變電壓，該交變電壓通過整流、濾波和穩(wěn)壓后，給電子標(biāo)簽的芯片提供所需的直流電壓。5、 負(fù)載調(diào)制在RFID系統(tǒng)中，電子標(biāo)簽向讀寫器的信息傳輸采用的是負(fù)載調(diào)制技術(shù)。負(fù)載調(diào)制通過對電子標(biāo)簽振蕩回路的電參數(shù)按照數(shù)據(jù)流的節(jié)拍進(jìn)行調(diào)節(jié)使電子標(biāo)簽阻抗的大小和相位隨之改變，從而完成調(diào)制的過程。負(fù)載調(diào)制技術(shù)主要有電阻負(fù)載調(diào)制和電容負(fù)載調(diào)制兩種方式。

圖電阻負(fù)載調(diào)制的電路原理圖圖 電阻負(fù)載調(diào)制的波形變化過程圖電阻負(fù)載調(diào)制的電路原理圖圖 電阻負(fù)載調(diào)制的波形變化過程Rl=50Rl=50QL及 時Q及 時Q有載品質(zhì)因數(shù)質(zhì)因數(shù)的途徑。 0。討論通過改變電感和電容值提高有載品解有載品質(zhì)因數(shù)為50L= 牝533.5（nH）501.1x2兀x13.56x106所以電感為1①一2^f——TOC\o"1-5"\h\z諧振時的角頻率為 '所以電容為C一 F =258（pF）533.5x10-9x勺兀x13.56x106>2\o"CurrentDocument"n n可以通過將電感值降低倍同時將電容值提高倍的方法來提高有載品質(zhì)因數(shù)。例如n一253電感、電容和有載品質(zhì)因數(shù)分別為 、L-――-267inH）C-258x2-516（pF）Ql—1.1x2-2.2第八章1、微波RFID系統(tǒng)一般采用電磁反向散射方式進(jìn)行工作，其射頻前端主要包括發(fā)射機(jī)電路、接收機(jī)電路和天線，需要處理收、發(fā)兩個過程。發(fā)射機(jī)電路主要由混頻器、本地振蕩器、功率放大器和天線組成。接收機(jī)電路主要由混頻器、本地振蕩器、低噪聲放大器、濾波器和天線組成。2、掌握低通濾波器的設(shè)計。1）巴特沃斯低通濾波器原型二二2)-^slBBaassss^3?in?3.橢圓函數(shù)低通濾波器原型橢圓函數(shù)濾波器在通帶和阻帶內(nèi)都有等波紋響應(yīng)衰戒dB習(xí)題例8.1設(shè)計一個巴特澄斯低通濾波器其截止頻率為200MHz阻抗為50°在300MHz處插入損耗至少要有 —衰減。0.5①C解計算可以得到查表可知，5階濾波器可以滿足要求。使用圖8.5（a）所示的電路，實際濾波器的元件Cf=-^=-^^= 06^ 牝9.84（pF）值為iR^① Rs① 50x2兀x2x108

值為RLRg C——— ￡——□_RLRg C——— ￡——□_□ G 2\o"CurrentDocument"① ①c c50x1.618 () 澆64.38(nH)2兀x2x108C'=-^=-^= 2 牝31.83(pF)3Rs① Rs① 50x2兀x2x108，-RL-Rg_50x1.6184① ① 2兀x2x108c c澆64.38(nH)C'--^--^ 0618 牝9.84(pF)5Rs① Rs① 50x2兀x2x108源電阻和負(fù)載電阻為R'-R'-50(Q)SL巴特沃斯低通濾波器的電路為例8.2濾波器的截止頻率為4GHz,通帶內(nèi)波紋為3dB，在8GHz處插入損耗至少要有25dB衰減濾波器，系統(tǒng)阻抗為50Q。設(shè)計一個切比雪夫低通濾波器的電路。解可判斷采用3階，切比雪夫低通濾波器的原型電路如圖所示。例8.3濾波器要求截止頻率為3GHz，通帶內(nèi)波紋為0.5dB，在6GHZ處具有不小于30dB的衰減，系統(tǒng)阻抗為500。設(shè)計一個切比雪夫低通濾波器的電路。低噪聲放大器級聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的噪聲系數(shù)P噪聲系數(shù)F=&N。）Noi多級的級連的高增益放大器，彳1一級多級的級連的高增益放大器，彳1一級對總噪聲有較大影響。F-1

n

氣1氣2…氣”1功率放大器1） 1dB增益壓縮點當(dāng)輸入功率較低時，輸出與輸入功率成線性關(guān)系；當(dāng)輸入功率超過一定的量值之后，輸出與輸入功率為非線性關(guān)系，晶體管的增益開始下降。晶體管的輸入功率達(dá)到飽和狀態(tài)時，其增益開始下降，或者稱為壓縮。當(dāng)晶體管的功率增益從其小信號線性功率增益下降1dB時，對應(yīng)的點稱為1dB增益壓縮點。2） 三階截止點三階交調(diào)的輸出功率按輸入功率的3次方增長，線性產(chǎn)物和的輸出功率按輸入功率的1次方增長。

三階交調(diào)輸出功率隨輸入功率變化的斜率為3，線性產(chǎn)物輸出功率隨輸入功率變化的斜率為1,當(dāng)輸入功率增大時，三階交調(diào)輸出功率比線性產(chǎn)物輸出功率增長得快。兩條曲線的假想交叉點稱為三階截止點5、混頻器1)基本原理混頻器是一個三端口器件，其中兩個端口輸入，一個端口輸出。本機(jī)KF丫場E本機(jī)KF丫場E費(a)上支.瘢第九章1、RFID通信系統(tǒng)模型2、信號分為模擬信號和數(shù)字信號，RFID系統(tǒng)主要處理的是數(shù)字信號。3、RFID常用的編碼方式。1）曼徹斯特編碼：用電壓跳變的相位不同來區(qū)分1和0淇中從高到低的跳變表示1，從低到高的跳變表示0。例如：畫出數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)101100101001的曼徹斯特編碼。loiiooioiooioii2）單極性歸零碼，當(dāng)發(fā)1碼時發(fā)出正電流，但正電流持續(xù)的時間短于一個碼元的時間寬度，即發(fā)出一個窄脈沖；當(dāng)發(fā)0碼時，完全不發(fā)送電流。例如：請畫出數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)10110010100的單極性歸零編碼10I100101004、調(diào)制方式。1）振幅?控ASK.例如：畫出數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)01011001的振幅鍵控ASK波形。2)^移?控FSK例如：請畫出數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)01011001的頻移鍵控FSK波形第十章1、在讀寫器與電子標(biāo)簽的無線通信中，存在許多干擾因素，最主要的干擾因素是信道噪聲和多卡操作。在RFID系統(tǒng)中，為防止各種干擾和電子標(biāo)簽之間數(shù)據(jù)的碰撞，經(jīng)常采用差錯控制和防碰撞算法來分別解決這兩個問題。2差錯控制的基本方式差錯控制編碼可以分為檢錯碼和糾錯碼。其基本方式有。反饋糾錯(ARQ)前向糾錯(FEC)(3)混合糾錯3、 差錯編碼的基本原理信息碼元又稱為信息序列或信息位，通常以k表示。監(jiān)督碼元又稱為監(jiān)督位或附加數(shù)據(jù)比特，這是為了檢糾錯碼而在信道編碼時加入的判斷數(shù)據(jù)位，監(jiān)督碼元通常以r表示。編碼效率見公式："J—了一尸—1奇偶校驗碼奇偶校驗碼無論信息位有多少，監(jiān)督碼元只有一位。(1)偶數(shù)監(jiān)督碼：在偶數(shù)監(jiān)督碼中，它使碼組中"T的數(shù)目為偶數(shù)。奇數(shù)監(jiān)督碼：在奇數(shù)監(jiān)督碼中，它使碼組中"T的數(shù)目為奇數(shù)。習(xí)題：若對下列數(shù)字采用垂直偶校驗法，則在圖形中寫出最后一行的監(jiān)督碼元位/數(shù)字0123456789C10101010101C20011001100C30000111100C40000000011C51111111111C61111111111C70000000000偶校驗5.CRC校^書P234循環(huán)冗余校驗(CyclicRedundancyCheck,CRC)是RFID常用的一種差錯校驗方法。循環(huán)碼具有循環(huán)性，即循環(huán)碼中任意一個碼組循環(huán)一位(將最右端的碼移至最左端)以后，仍為該碼中的一個碼組。習(xí)題：選擇生成多項式為G(X)=x4+x+1，請把6位信息字段代碼110011編碼成CRC碼。任意一個由二進(jìn)制位串組成的代碼都可以和一個系數(shù)僅為‘0’和‘1’取值的多項式一一對應(yīng)。則寫出二進(jìn)制代碼10101對應(yīng)的多項式。(x4+x2+1)防碰撞問題數(shù)據(jù)傳輸中的防碰撞問題需用到多路存取法，其主要由空分多路法、頻分多路法、時分多路法和碼分多路法，在RFID系統(tǒng)中，根據(jù)讀寫器與電子標(biāo)簽的通信特點，主要采用時分多路法。電子標(biāo)簽的安全機(jī)制⑴存儲型電子標(biāo)簽(2)邏輯加密型電子標(biāo)簽(3)CPU型電子標(biāo)簽其中，MIFARE卡是邏輯加密型電子標(biāo)簽，CPU型電子標(biāo)簽的安全性最高。第十一章1、1位電子標(biāo)簽Y4g.滋酣r"Y4g.滋酣r"懈新身寸5掌握1位電子標(biāo)簽的射頻法工作原理主要應(yīng)用在電子商品防盜系統(tǒng)(EAS)2、 聲表面波標(biāo)簽的結(jié)構(gòu)主要由天線、叉揭換能器、反射器和壓電晶體組成，3、 具有存儲功能的電子標(biāo)簽沒有微處理器，地址和安全邏輯是數(shù)據(jù)載體的心臟，其通過狀態(tài)機(jī)對所有的過程和狀態(tài)進(jìn)行有關(guān)的控制。4、 MIFARE技術(shù)的IC卡應(yīng)用領(lǐng)域占世界80%的市場份額，是目前射頻IC卡的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，也是目前世界上使用量最大、內(nèi)存容量最大的一種感應(yīng)式智能IC卡。MIFARE卡具有的優(yōu)點(1)操作簡單、快捷⑵抗干擾能力強(qiáng)可靠性高適合于一卡多用第十二章1、讀寫器的功能讀寫器在RFID系統(tǒng)中有著舉足輕重的作用，它是負(fù)責(zé)讀取或?qū)懭霕?biāo)簽信息的設(shè)備，讀寫器的主要功能是將數(shù)據(jù)加密后發(fā)送給電子標(biāo)簽，并將電子標(biāo)簽返回的數(shù)據(jù)解密，然后傳送給計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。讀寫器的頻率決定7RFID系統(tǒng)工作的頻段，同時讀寫器的發(fā)射功率和接受靈敏度直接影響了系統(tǒng)識別的距離。讀寫器的硬件讀寫器的硬件一般由天線、射頻模塊、控制模塊和接口組成基于U2270B芯片的讀寫器基站芯片U2270B通過天線以125KHZ的調(diào)制射頻信號為RFID電子標(biāo)簽提供能量（電源），同時接收來自RFID電子標(biāo)簽的信息，并以曼徹斯特編碼輸出。MFRC500芯片Philips公司的MFRC500芯片主要應(yīng)用于13.56MHz，是非接觸?高集成的IC讀卡芯片。第十三章1、RFID中間件具有以下特征。

2、RFID中間件的作用控制RFID讀寫設(shè)備按照預(yù)定的方式工作，保證不同讀寫設(shè)備之間配合協(xié)調(diào)。按照一定規(guī)則過濾數(shù)據(jù)，篩除絕大部分冗余數(shù)據(jù)，將真正有效的數(shù)據(jù)傳送給后臺信息系統(tǒng)。保證讀寫器和企業(yè)級分布式應(yīng)用系統(tǒng)平臺之間的可靠通信，為分布式環(huán)境下異構(gòu)的應(yīng)用程序提供可靠的數(shù)據(jù)通信服務(wù)。3、RFID硬件設(shè)備與中間件集成架構(gòu)從中間件的體系結(jié)構(gòu)上來看，它分為邊緣層和業(yè)務(wù)集成層兩個部分。在該構(gòu)架中，各種規(guī)格的讀寫設(shè)備通過RFID中間件邊緣層接入到中間件。RFID標(biāo)簽數(shù)據(jù)通過邊緣層的過濾和消減，以一定的格式發(fā)送到業(yè)務(wù)集成層，業(yè)務(wù)集成層是指RFID中間件與應(yīng)用系統(tǒng)的銜接部分。4、RFID中間件的系統(tǒng)框架中間件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括讀導(dǎo)器接口(ReaderInterface