UHF RFID接收機(jī)前端射頻電路的設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、射頻識(shí)別（RFID）技術(shù)是一種無(wú)接觸的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，其可以通過(guò)射頻信號(hào)識(shí)別特定目標(biāo)并對(duì)其讀寫(xiě)相關(guān)數(shù)據(jù)。其中超高頻（UHF） RFID具有識(shí)別距離遠(yuǎn)，閱讀速度快，且能適應(yīng)多標(biāo)簽識(shí)別等優(yōu)點(diǎn)，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(diǎn)及熱點(diǎn)。
　　本文在對(duì)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(duì)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(duì)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(duì)所提出雙模射頻前端電路結(jié)構(gòu)，分別設(shè)計(jì)了雙模低噪聲放大器（LNA）、直接下變頻混頻器，以及實(shí)現(xiàn)了兩者的級(jí)聯(lián)，并分別對(duì)其進(jìn)行了仿真分析、版圖設(shè)計(jì)以及后仿真，最后流片測(cè)試。
　　雙模式LNA可以滿足偵聽(tīng)模式和閱讀模式對(duì)接收機(jī)不同的需求。該低噪聲放大器通過(guò)一種開(kāi)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(yùn)用復(fù)制型偏置技術(shù)，抑制PVT變化對(duì)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(cè)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(diǎn)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(diǎn)為-3.5dBm，達(dá)到預(yù)期設(shè)計(jì)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(duì)作為跨導(dǎo)增益級(jí)，來(lái)同時(shí)獲得高線性度、高

4、增益以及低噪聲系數(shù)；采用動(dòng)態(tài)電流注入結(jié)構(gòu)開(kāi)關(guān)級(jí)，來(lái)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(diǎn)大于-0.35dBm。
　　雙模式LNA與高線性度下變頻混頻器級(jí)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(jí)形成級(jí)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