本文關鍵詞：超高頻射頻識別閱讀器關鍵模塊設計

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【摘要】：超高頻射頻識別(UHF RFID)技術是一種利用無線信號耦合實現的識別技術。具備通信安全、無需接觸、性能穩(wěn)定等優(yōu)點,正越來越多地應用到我們的日常生活中。本文從UHF RFID閱讀器芯片接收機模塊的系統(tǒng)架構以及UHF RFID的通信協(xié)議要求開始,分析確定了接收機采用的電路形式以及各個模塊的性能參數,對其關鍵模塊進行優(yōu)化。針對UHF RFID閱讀器芯片系統(tǒng)中接收機需要較低的噪聲和較低的功耗等要求,本文設計了兩款混頻器電路,分別為一步變頻和兩步變頻結構。首先,以傳統(tǒng)一步變頻結構為核心,加入交叉耦合動態(tài)電路注入結構,并且采用了電容電阻并聯形式的負載進一步濾除高頻噪聲,電路最終的噪聲系數僅為12.79dB;其次,針對高線性度的特性,設計了一款輸入1-dB壓縮點為-7.8d Bm的兩步變頻混頻器電路。針對下混頻器中需要用到的低噪聲本振信號,文本設計了一種LC振蕩器電路。通過對壓控振蕩器的的工作原理進行分析,并基于系統(tǒng)要求進行設計折衷,采用了電流偏置性的交叉耦合差分LC振蕩器,推導并給出電感、固定電容、可變電容的具體設計方法,確定了負阻電路的尺寸選擇依據,設計出了一款輸出頻率覆蓋范圍從1.717GHz到1.949GHz的振蕩器電路;在100kHz處,其相位噪聲為-97.98dBc/Hz,頻率為1MHz時,相位噪聲進一步減小為-126.0dBc/Hz。論文同時針對UHF RFID閱讀器中用到的其他部分關鍵電路進行了設計和驗證,包括二分頻器電路和基準電流源電路:基于二分頻器的工作原理,論文對關鍵晶體管尺寸進行了推導,給出了二分頻器電路的電路設計及仿真結果;論文設計了一種用以實現下混頻器和壓控振蕩器偏置的100μA電流源,結構簡單,在全溫度范圍內偏差僅為2.64μA。論文通過對閱讀器中關鍵模塊下混頻器、振蕩器、分頻器、偏置電流源等的分析、設計及改進,給出了一步混頻、兩步混頻、LC振蕩器、分頻器和基準電流源的電路結構及驗證結果,滿足系統(tǒng)指標要求,可用于UHF RFID閱讀器接收機。
【關鍵詞】：射頻識別 閱讀器 混頻器 壓控振蕩器
【學位授予單位】：西安電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP391.44;TN402
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-12
• 符號對照表12-13
• 縮略語對照表13-17
• 第一章 緒論17-21
• 1.1 RFID技術介紹17-18
• 1.2 RFID技術國內外發(fā)展現狀與趨勢18-19
• 1.3 論文研究內容與貢獻19
• 1.4 論文組織結構19-21
• 第二章 RFID技術及讀寫器接收機電路理論分析21-29
• 2.1 RFID技術概述21
• 2.2 RFID系統(tǒng)理論基礎21-23
• 2.3 RFID閱讀器相關協(xié)議23-24
• 2.4 接收機結構24-26
• 2.4.1 超外差式接收機24-25
• 2.4.2 單次轉換零中頻接收機25
• 2.4.3 多次變頻零中頻接收機25-26
• 2.5 閱讀器接收路性能指標26-28
• 2.6 本章小結28-29
• 第三章 下混頻器模塊分析與設計29-57
• 3.1 混頻器設計指標29-33
• 3.1.1 噪聲系數29-30
• 3.1.2 轉換增益30
• 3.1.3 線性度30-32
• 3.1.4 端口隔離度32-33
• 3.2 混頻器原理與分類33-35
• 3.2.1 混頻器基本原理33-34
• 3.2.2 混頻器結構分類34-35
• 3.3 單步變頻混頻器35-48
• 3.3.1 混頻器整體模塊設計36
• 3.3.2 開關管設計36-39
• 3.3.3 負載級設計39
• 3.3.4 跨導級設計39-41
• 3.3.5 尾電流設計41
• 3.3.6 動態(tài)電流注入技術41-43
• 3.3.7 偏置電路設計43-44
• 3.3.8 電路仿真結果與分析44-48
• 3.4 兩步變頻結構混頻器設計48-54
• 3.4.1 整體電路49
• 3.4.2 射頻輸入級設計49-50
• 3.4.3 輸出級的設計50-51
• 3.4.4 電路仿真結果與分析51-54
• 3.4.5 小結54
• 3.5 性能對比以及本章小結54-57
• 第四章 壓控振蕩器模塊分析與設計57-77
• 4.1 振蕩器原理57-58
• 4.2 壓控振蕩器的數學模型58-59
• 4.3 壓控振蕩器的設計參數59-60
• 4.4 VCO分類60-63
• 4.4.1 環(huán)形振蕩器60-61
• 4.4.2 科爾皮茲振蕩器61-62
• 4.4.3 差分LC振蕩器62
• 4.4.4 三種振蕩器結構對比62-63
• 4.5 LC振蕩器相位噪聲分析63-64
• 4.6 VCO模塊電路設計64-73
• 4.6.1 負阻電路的設計64-67
• 4.6.2 電感的選取與設計67-69
• 4.6.3 尾電流設計69-70
• 4.6.4 固定電容的選擇70-71
• 4.6.5 可變電容的設計71-73
• 4.7 仿真結果73-74
• 4.8 小結74-77
• 第五章 UHF RFID閱讀器其他關鍵電路設計77-83
• 5.1 二分頻器電路77-79
• 5.1.1 電路原理77-78
• 5.1.2 仿真結果78-79
• 5.2 偏置電流源電路79-81
• 5.2.1 電路原理79-80
• 5.2.2 仿真結果80-81
• 5.3 本章小結81-83
• 第六章 總結與展望83-85
• 6.1 總結83
• 6.2 展望83-85
• 參考文獻85-89
• 致謝89-91
• 作者簡介91-92

【參考文獻】

中國期刊全文數據庫 前2條

1 丁理想;吳洪江;盧東旭;谷江;趙永瑞;;寬帶LC壓控振蕩器的相位噪聲優(yōu)化設計[J];半導體技術;2015年02期

2 魏偉偉;于海勛;李衛(wèi)民;文武;;一種寬帶低相噪CMOS LC壓控振蕩器設計[J];微電子學與計算機;2010年09期

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本文編號：1043881