射频识别（RFID）气体传感器系统是将RFID技术与气体传感器技术相融合,利用RFID系统非接触式、传输距离远、读取速度快等优点获取气体传感器所采集的信息,使得气体测量能够实现远距离化和便捷化。读卡器是RFID气体传感器系统的技术核心,因此,开发适用于RFID气体传感器系统的实用性、经济性、高性能读卡器就越来越受到人们的关注。本文设计了一款915MHz RFID气体传感器的读卡器,由发射和接收模块两部分组成,发射模块包含锁相环频率合成器、功率放大器和发射天线三部分,实现915MHz信号的合成、功率放大和发射功能;接收模块包含接收天线、低噪声功率放大器、滤波器、功率检波器和显示模块五部分,实现信号接收、转换、采集和显示功能。最后,以碳纳米管为气敏材料设计了一款标签气体传感器,通过对其氨敏特性测试验证了所设计读卡器的正确性。发射模块利用ADS软件分别建立锁相环频率合成器和功率放大器仿真模型,通过仿真对计算得到的环路滤波器参数值进行优化和功率放大器的阻抗匹配设计,并完成了性能仿真,实现了版图设计。仿真结果显示:锁相环频率合成器在142μs时锁定于915MHz;功率放大器在915MHz处增益为40.207dB,输出功率1dB压缩点为57.022dBm。硬件测试表明:锁相环频率合成器在915MHz处频率稳定,信号功率达到-7.4dBm;功率放大器在915MHz处增益为38.24dB,输出功率达到30.84dBm。接收模块利用ADS软件分别建立低噪声放大器和检波器模型,完成低噪声放大器阻抗匹配,并进行性能仿真,实现了版图设计。仿真结果显示:两级低噪放大器在915MHz处增益达到27.925dB,噪声系数为0.708;检波器动态输入范围为-25dBm¹1.28dBm,检波电压输出范围0⁵V。硬件测试表明:两级低噪放大器在915MHz处增益达到24.95dB,检波器动态输入范围为-25dBm¹3dBm,显示模块工作正常。利用HFSS软件设计了一个折弯偶极子天线,使其回波损耗S₁₁在915MHz时达到-31.66dB,将碳纳米管气敏薄膜涂覆在印制的天线输入端口,实现标签气体传感器。依据天线反射系数原理设计了读卡器对标签气体传感器氨敏特性测试系统。实测结果显示,印制的折弯偶极子天线S₁₁达到-25.75dB;在6min内,读卡器测试标签气体传感器所接受的功率变化量达到2.292dBm,表明检测到了氨气,说明本文研制的915MHz RFID气体传感器的读卡器能够结合标签气体传感器完成氨气检测,具有性能稳定、测试距离远、操作简单等优点。