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UHF RFID阅读器接收机整合式高线性度射频前端研究

作　者: 徐倩龙
导　师: 赖宗声; 石春琦
学　校: 华东师范大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: 超高频射频识别零中频射频接收机前端整合式高线性度载波泄漏
分类号: TP391.44
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 63次
引　用: 2次
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内容摘要

射频识别技术RFID (Radio Frequency Identification)具有数据容量大、无接触读写、保密性高的优点,逐渐被用于门禁、自动收费等场合。超高频射频识别技术(UHF RFID)作为远场耦合的RFID系统更是具有传输速度高、识别距离远、适于强干扰环境和可识别运动目标等优点,得到了极大的重视。现在,低成本、高性能的单芯片UHF RFID(?)(?)读器已成为RFID技术的研究热点之一。本文设计了一款支持超高频射频识别国际标准EPCglobal C1Gen2的UHFRFID|阅读器接收机的射频前端,取得的主要成果如下：(1)根据EPC C1G2协议要求,阅读器在读写状态下,通过发射大功率无调制载波给标签提供能量,而标签将会反射部分载波信号至阅读器接收机的输入端,对接收机造成载波泄漏干扰。本文提出的阅读器接收机射频前端具有高线性度优点,可有效地克服载波泄漏的影响。(2)对于载波泄漏问题,传统的射频前端采用低噪声放大器(LNA)与有源／无源下变频器(down-conversion Mixer)级联,或者仅由有源／无源下变频器构成的结构,很难兼顾读写(或监听)模式下线性度和噪声性能。为此,本文基于0.18μm SiGe BiCMOS工艺,在零中频接收机架构的基础上设计了一款整合式的射频前端,该电路由三部分构成：将输入射频电压转化成电流且实现射频前端高线性度的跨导级,实现混频且几乎不引入噪声的无源开关级以及将开关级输出电流转化成输出电压并实现射频前端增益的跨阻级。(3)本文所设计的整合式射频前端电路芯片面积为670μm×580μm。后仿真结果显示,在3.3V电源电压条件下,输入1dB压缩点IP1dB为6.05dBm,输入三阶交调点IIP3为15.5dBm,无泄漏条件下噪声系数NF为18.88dB。为了解在此线性度条件下载波泄漏对噪声性能的影响,仿真了-30dBm和-10dBm载波泄漏下的噪声系数NF分别为19dB和28.04dB,在系统可以承受的噪声范围内。结果表明,在此高线性度条件下,可基本克服载波泄漏对射频前端的影响。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-11
第一章绪论  11-16
  1.1 射频识别技术的研究背景  11-13
  1.2 超高频射频识别阅读器技术的研究现状  13-14
  1.3 研究内容  14-15
  1.4 论文组织结构  15-16
第二章 UHF RFID阅读器接收机系统及射频前端分析  16-33
  2.1 UHF RFID协议分析  16-18
    2.1.1 EPC C1G2协议物理层  16-18
    2.1.2 EPC C1G2协议标签识别层  18
  2.2 UHF RFID阅读器接收机结构  18-26
    2.2.1 超外差式接收机  18-20
    2.2.2 零中频接收机  20-22
    2.2.3 低中频接收机  22-24
    2.2.4 UHF RFID阅读器及其接收机的结构  24-26
  2.3 射频前端主要指标分析  26-32
    2.3.1 转换增益  26-28
    2.3.2 线性度  28-30
    2.3.3 噪声系数  30-31
    2.3.4 端口隔离度  31
    2.3.5 阻抗匹配  31-32
  2.4 本章小结  32-33
第三章 UHF RFID接收机整合式射频前端的电路设计  33-55
  3.1 引言  33
  3.2 整合式射频前端电路性能分析  33-38
    3.2.1 转换增益分析  35
    3.2.2 噪声系数分析  35-37
    3.2.3 线性度分析  37-38
  3.3 电路设计  38-45
    3.3.1 I/V转换跨导电路设计  38-40
    3.3.2 电流开关级混频电路设计  40-42
    3.3.3 V/I转换跨阻电路设计  42-44
    3.3.4 偏置电路设计  44-45
  3.4 电路前仿真结果  45-53
  3.5 本章小结  53-55
第四章电路版图设计与后仿真结果讨论  55-66
  4.1 UHF RFID接收机射频前端的版图设计  55-56
  4.2 电路后仿真  56-61
  4.3 测试准备  61-63
    4.3.1 直流和输入匹配特性测试  61-62
    4.3.2 时域波形测试  62
    4.3.3 频域特性和线性度测试  62
    4.3.4 噪声特性测试  62-63
  4.4 本章小结  63-66
第五章总结与展望  66-68
  5.1 总结  66-67
  5.2 展望  67-68
附录  68-69
参考文献  69-73
致谢  73

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