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正在进行安全检测...

发布时间：2023-11-20 20:43:43 来源：文档文库

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第３１卷第６期　电子器件　ＶＯ１．３１　Ｎｏ．６　２００８年１２月　Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ｊｏｕｍａｌ　Ｏｆ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｄｅｖｉｃｅｓ　Ｄｅｃ．２００８　Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　Ｃｉｒｃｕｉｔ　ｆｏｒ　ａ　ＵＨＦ　ＲＦＩＤ　Ｒｅａｄｅｒ　ＲＦ　Ａｎａｌｏｇ　Ｆｒｏｎｔ　Ｅｎｄ　ＣＨＥＮ　Ｙｉｎｇ，ＺＨＡＮＧ　Ｆｕ—ｈｏｎｇ　，ＣＨＥＮ　Ｓｈａｏ－ｊｉｅ　（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ，ＨａｎｇｚｈｏｕＤｉａｎｚｉ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ３１Ｏ０１８，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＲＦＩＤ　ｄｅｖｅｌｏｐｓ　ｒａｐｉｄｌｙ　ｉｎ　ｒｅｃｅｎｔ　ｙｅａｒｓ，ａｎｄ　ｉｔ　ｉｓ　ａｐｐｌｉｅｄ　ｉｎ　ｇｏｇｉｓｔｉｃｓ，ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ，ｍｉｌｉｔａｒｙ　ａｎｄ　ｏｔｈｅｒ　ｆｉｅｌｄｓ．Ｗｅ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ　ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｐｒｏｊｅｃｔ　ｏｎ　ＲＦ　ａｎａｌｏｇ　ｆｒｏｎｔ　ｅｎｄ（ＡＦＥ）ｏｆ　ＵＨＦ　ＲＦＩＤ　ｒｅａｄｅｒ　ｗｈｉｃｈ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＥＰＣ　Ｃｌａｓｓ一１。Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ－２　Ｓｔａｎｄａｒｄ．Ｔｈｅ　ｃｉｒｃｕｉｔ　ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ＩＦ　ｆｉｌｔｅｒ　ｍｏｄｕｌｅ　ａｎｄ　１ｏｗ－ｎｏｉｓｅ　ａｍｐｌｉ—　ｆｉｅｒ　ｍｏｄｕｌｅ　ｗａｓ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　０．１　８“ｍ　ＣＭＯＳ　ｓｔａｎｄａｒｄ　ｃｅｌｌｌｉｂｒａｒｙ，ＥＤＡ　ｔｏｏｌｓ　ｗｅｒｅ　ｕｓｅｄ　ｉｎ　ｄｅｓｉｇｎ　ｔｏ　ａｎａｌｙｓｅ　ｔｈｅ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｉｒｃｕｉｔ．Ｔｈｅ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ａｒｅ　ｃｏｍｐａｔｉｂｌｅ　ｗｉｔｈ　ＥＰＣ　Ｃｌａｓｓ一１，Ｇｅｎｅｒａ—　ｔｉｏｎ－２　Ｓｔａｎｄａｒｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ＵＨＦ　ｒｅａｄｅｒ；ｃｉｒｃｕｉｔ　ｄｅｓｉｇｎ；ＥＤＡ；ＲＦ　ａｎａｌｏｇ　ｆｒｏｎｔ　ｅｎｄ　ＥＥＡＣＣ：１２７０；６２５０　ＵＨＦ　ＲＦＩＤ读写器射频前端电路设计　陈　颖，张福洪　，陈少杰　（杭州电子科技大学通信工程学院，杭州３１００１８）　摘　要：ＲＦＩＤ近年来发展迅速，广泛应用在物流、交通、军事等领域。在研究ＲＦＩＤ读写器设计的基础上，提出了符合ＥＰＣ　Ｃｌａｓｓ－１，Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ－２标准的ＵＨＦ　ＲＦＩＤ读写器射频前端的电路设计方案，着重设计了射频前端中频滤波模块和低噪声放大　模块的电路。电路设计基于０．１８　ｔ￣ｍＣＭＯＳ工艺标准的单元库，采用ＥＤＡ工具对电路进行了性能分析。仿真结果表明中频　滤波模块和低噪声放大模块性能良好，符合ＥＰＣ　Ｃｌａｓｓ－１，Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ－２标准。　关键词：ＵＨＦ　ＲＦＩＤ；电路设计；ＥＤＡ；射频前端　中图分类号：１＇Ｎ９９；ＴＰ３９３　文献标识码：Ａ　文章编号：１００５－９４９０（２００８）０６－１８５７－０３　射频识别技术［　］（ＲＦＩＤ，即Ｒａｄｉｏ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｉ—　ｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ），是一种利用无线射频技术在阅读器　１　ＵＨＦ　ＲＦＩＤ读写器工作原理　和标签之间进行非接触双向数据传输，以达到目标　ＵＨＦ　ＲＦＩＤ系统［５书］如图１所示，包括读写器、　识别和数据交换目的的自动识别技术。　标签、天线和ＰＣ控制系统组成。ＰＣ机发出命令控　ＲＦＩＤ技术起源于第二次世界大战并已经发展　制阅读器处理器，阅读器处理器根据不同的命令对　了五十多年。近年来，由于该技术成本的急剧下降　标签要求发出不同的读写命令。基带信号经过双边　以及功能的提升，使得零售业、服务业、制造业、物流　带振幅键控（ＤＳ　ＡＳＫ）或单边带振幅键控（ＳＳ　业、信息产业、医疗和国防领域对ＲＦＩＤ技术的关注　ＡＳＫ）或反向振幅键控（ＰＲ－ＡＳＫ）调制到射频信号，　迅速升温。　通过阅读器专用天线发送给标签。发送命令外的空　本文主要介绍工作在９１５　Ｍ频段，符合ＥＰＣ　闲时间内，阅读器持续发送１　Ｗ的射频ＵＨＦ连续　Ｃｌａｓｓ－１，Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ－２标准［２　］的读写器射频前端　波，标签从这些信号中获得工作所需的能量。标签　的电路设计。电路设计基于０．１８　ｍ　ＣＭＯＳ工　通过反向散射调制射频载波信号的幅度或相位来发　艺标准的单元库，采用ＥＤＡ工具对电路进行了　送信息。标签的命令数据编码方法由阅读器通过指　性能分析。　令来选择。阅读器监听来自标签的反向散射信号，　收稿日期：２００８—０４—０８　作者简介：陈颖（１９７８一），女，浙江东阳人，讲师，硕士，主要研究方向为无线通信技术，ｃｈｅｎｙｉｎｇｈｚｉｅｅ＠ｙａｈｏｏ．ｃｏｍ．ｃｎ　
１８５８　电　子　器件　第３１卷　从而接收到来自标签的信息。信号经过射频前端接　收电路的放大、解调、滤波送入基带经过判决识别出　命令，处理器根据命令来做相关处理，进而发出下一　个命令。同时处理器与上位机（ＰＣ）通信，将获取的　信号（标签的ＥＰＣ号等）发送给ＰＣ。　ｓ　ＰｓＫ　＃ｉ　々Ｂ　鼍曰　图１　ＵＨＦＲＦＩＤ系统结构框图　２　ＵＨＦ　ＲＦＩ射频前端的电路设计　射频前端的结构如图２所示。射频前端电路设　计包括两大模块：发射模块电路设计和接收模块电　图２　ＵＨＦ　ＲＦＩＤ读写器射频前端的结构框图　路设计＿７＿８＿。发射模块电路分为：中频滤波模块，上　变频及射频滤波模块，功率放大模块，功率检测模　块。接收模块电路分为：低噪声放大模块，下变频及　中频滤波模块。因为阅读器的发送信号与阅读器的　接收信号就处于同频、同时的境地，而阅读器的发送　信号因为需要激活远距离的标签，所以功率远远大　于从标签反射回来的信号，发送路大功率信号泄漏　到接收路就会使接收路各个部分的器件饱和，从而　无法解调接收信号，因此，对射频前端的技术指标要　求就很高。根据ＥＰＣ　Ｃｌａｓｓ－１，Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ－２标准，　射频前端的主要技术指标：频率范围９０２～９２８　ＭＨｚ发射接收同频率；信道宽度５００　ｋＨｚ；发射功　率２０￣３０　ｄＢｍ可调；天线发射ＥＩＲＰ　４　ｗ；邻道功率　泄漏比２０　ｄＢ（第一邻道），４０　ｄＢ（第二邻道）；杂散发　射限值一５２　ｄＢｍ（测试带宽１００　ｋＨｚ）；调制方式　ＤＳＢ－ＡＳＫ、ＳＳＢ－ＡＳＫ、ＰＲ－ＡＳＫ；调制深度９０　额定；　射频脉冲宽度（ＰＷ）ＭＡＸ（０．２６５Ｔａｒｉ，２）＜　ＰＷ＜０．５２５Ｔａｒｉｕｓ；发射数据速率２６．７￣１２８　ｋｂｉｔ／ｓ；　接收数据速率ＦＭ０　４０￣６４０　ｋｂｉｔ／ｓ；本振相位噪声优　于－－６０　ｄＢｃ＠１０　ｋＨｚ、一８０　ｄＢｃ＠１００　ｋＨｚ、－－８５　ｄＢｃ　＠２００　ｋＨｚ；接收灵敏度一８０　ｄＢｍ；接收路动态范围　一８０～一１０　ｄＢｍ；误码率１×１０一；双天线发射对接　收干扰一３５～４５　ｄＢｍ。在本文中主要介绍中频滤波　模块和低噪声放大模块的电路设计。　２．１中频滤波模块　基带板输出信号为７０　ＭＨｚ中频，该中频信号　中包含了ＤＡＣ输出产生的量化噪声以及后面混频　部分本振的反向串扰信号，因此需要滤波器滤除干　扰。本方案采用ＬＣ设计一个中心频率为７０　ＭＨｚ，　３　ｄＢ带宽为１０　ＭＨｚ左右的切比雪夫滤波器。滤　波器阶数定为２阶，带内抖动０．２５　ｄＢ。利用Ｇｅｎｅ—　ｓｙｓ设计，并将电容电感值进行微调，以满足标称值　的要求，设计出来的滤波器电路图如图３所示。仿　真结果如图４和图５所示。　Ｃ　Ｓ２　ｐＦ　Ｃ　４３　ａＦ　