超高頻RFID閱讀器接收機射頻前端電路的研究與設計.pdf

1、現(xiàn)在自動識別技術在制造、物流、銷售及服務行業(yè)變得不可缺少。條形碼標簽在過去的幾十年里使識別系統(tǒng)發(fā)生了重大的革命,但是由于其存儲空間小,不可再編程,而且識別過程中必須可視等問題,需要新的技術來改善這些問題。近場電感耦合RFID系統(tǒng)發(fā)展成熟,但是讀取速率慢,識別范圍距離有限。為了能夠實現(xiàn)更遠的讀取距離(10m以上)、更快的讀取速率(640kbps以上),工作于860-960MHz超高頻范圍的無源RFID標簽得到了迅速發(fā)展,尤其是在供應鏈管理

2、方面[1][2]。本文主要介紹了單芯片 RFID閱讀器接收機的結構,以及關鍵模塊的設計,包括混頻器、晶體振蕩器和頻率綜合器。本文完成的工作如下:
　　設計了一款900MHz零中頻正交下變頻混頻器,該混頻器采用共跨導級正交結構,并利用電流注入技術減小噪聲,在UMC0.18μm CMOS工藝下流片實現(xiàn),總面積為1mm×1.1mm。最終芯片測試結果為:混頻器在1.8V電壓下消耗電流3.7mA,帶寬范圍880MHz到940MHz,增益16

3、.42dB,三階截點為?4.625dBm,在100kHz處噪聲系數(shù)為15.2dB。芯片能夠達到閱讀器的性能要求。
　　通過使用石英晶體作為參考可以獲得很高的頻率精度(100ppm以下),所以設計了一個晶體振蕩器作為頻率綜合器的參考頻率。本文選擇了Pierce結構的振蕩器并進行了分析。通過電路阻抗軌跡圓的方式詳細分析了線性模型,并考慮到損耗的影響,在無損耗的條件下推導了基本振蕩情況和牽引頻率、臨界跨導等公式。由于電路非線性的問題會對

4、振幅和頻率穩(wěn)定性造成影響,本文也進行了分析。晶體振蕩器使用自動幅度控制環(huán)路降低功耗,保證晶體的穩(wěn)定,并降低非線性對頻率的影響。振蕩器建立時間為1.2ms,在100kHz和1MHz處,輸出相位噪聲分別為?148dBc/Hz和?149dBc/Hz。
　　設計了應用于RFID閱讀器的小數(shù)N頻率綜合器,為了獲得更大的頻率輸出范圍,壓控振蕩器采用了開關電容陣列和自動頻率控制技術,VCO的輸出范圍從880Mz到1.02GHz,增益為30MHz