UHF RFID接收機(jī)前端射頻電路的設(shè)計與研究.pdf

1、射頻識別（RFID）技術(shù)是一種無接觸的自動識別技術(shù)，其可以通過射頻信號識別特定目標(biāo)并對其讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)。其中超高頻（UHF） RFID具有識別距離遠(yuǎn)，閱讀速度快，且能適應(yīng)多標(biāo)簽識別等優(yōu)點，因此，UHF RFID閱讀器得到廣泛的應(yīng)用；而UHF RFID接收機(jī)射頻前端電路技術(shù)作為UHF RFID閱讀器關(guān)鍵技術(shù)是目前研究的難點及熱點。
　　本文在對目前接收機(jī)射頻前端電路所面臨的挑戰(zhàn)進(jìn)行剖析的基礎(chǔ)上提出了一種雙模式射頻前端電路結(jié)構(gòu)，在對經(jīng)典

2、的UHF RFID接收機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析比較后，確定了該結(jié)構(gòu)對應(yīng)的系統(tǒng)架構(gòu)為直接變換接收機(jī)結(jié)構(gòu)。采用標(biāo)準(zhǔn)0.18μm RF CMOS工藝，針對所提出雙模射頻前端電路結(jié)構(gòu)，分別設(shè)計了雙模低噪聲放大器（LNA）、直接下變頻混頻器，以及實現(xiàn)了兩者的級聯(lián)，并分別對其進(jìn)行了仿真分析、版圖設(shè)計以及后仿真，最后流片測試。
　　雙模式LNA可以滿足偵聽模式和閱讀模式對接收機(jī)不同的需求。該低噪聲放大器通過一種開關(guān)可控雙模偏置電路，可使其在高增益與高

3、線性度兩種模式間進(jìn)行自由切換；運用復(fù)制型偏置技術(shù)，抑制PVT變化對電路的影響；采用共模反饋技術(shù)和交叉耦合電容技術(shù)改善其線性度及噪聲性能。芯片測試結(jié)果表明，高增益模式下，增益為9dB，噪聲系數(shù)為3.56dB，1dB壓縮點為-10dBm；高線性度模式下，增益為4dB，噪聲系數(shù)為5.5dB，1dB壓縮點為-3.5dBm，達(dá)到預(yù)期設(shè)計要求。
　　高線性度直接下變頻混頻器采用帶交叉耦合電容的共柵晶體管對作為跨導(dǎo)增益級，來同時獲得高線性度、高

4、增益以及低噪聲系數(shù)；采用動態(tài)電流注入結(jié)構(gòu)開關(guān)級，來減小閃爍噪聲；采用復(fù)制型偏置電路技術(shù)，提高抗PVT變化的能力。仿真結(jié)果表明，在各種PVT變化條件下，轉(zhuǎn)換增益高于4.5dB，噪聲系數(shù)優(yōu)于15dB，1dB壓縮點大于-0.35dBm。
　　雙模式LNA與高線性度下變頻混頻器級聯(lián)方式采用電容交流耦合的方式，雙模LNA采用阻抗較高的PMOS管作為輸出負(fù)載，與高輸入阻抗的混頻器跨導(dǎo)級形成級聯(lián)阻抗匹配結(jié)構(gòu)。出于節(jié)省面積的考慮，LNA與混頻器之