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。

（2）发射机

FPGA产生40ns的时间窗载取165MHz的载波，将其频谱展宽，产生中心频率为165MHz、带宽为50MHz的脉冲信号，并送到SAW扩展器，形成一个线性调频脉冲。SAW扩展器采用南京54所生产的声表面波色散延迟线，带宽为20MHz，经过扩展后的脉冲只有20MHz带宽，扩展器衰减30dB。此信号经过中频放大器AD8353放大后，与750MHz本振进行上变频到915MHz，经射频带通滤波器滤除带外杂波，再经MAX2235进行功率前置放大，由天线发射出去，形成询问信号。上变频芯片选用MAX2671，其射频输出范围400MHz～2500MHz。射频带通滤波器采用F5CE-D2系列的SAW带通滤波器，它使用了特殊的DMS双模SAW技术，具有很好的带外衰减和通带平坦度，广泛应用在移动通信中。

询问信号发射完毕后，天线开关立即打到接收位置，为接收做好准备。转换开关采用Mini公司的KSWHA-1-20，它是一种GsAs开关，具有很高的隔离度，开关转换速度3ns。

    （3）接收机

采用了超外差式接收机的设计方案，如图3。

回波信号到达接收机前端时，首先经过滤波处理。在接收机中有两个射频滤波器：预选择滤波器和镜像抑制滤波器。预选择滤波器除掉无用信号，以防止射频前端发生饱和并产生交调失真。镜像抑制滤波器抑制第一镜频、半中频和本振杂散响应。射频滤波器选用FAR-F5CE-915M00-D236。滤波