射頻電路設計

射頻電路設計第1頁，共45頁，2023年，2月20日，星期六射頻電路設計

主要內(nèi)容1.RFID基本原理2.閱讀器設計3.閱讀器天線設計4.標簽天線設計第2頁，共45頁，2023年，2月20日，星期六RFID基本原理時域與頻域射頻波反射系數(shù)阻抗S-參數(shù)第3頁，共45頁，2023年，2月20日，星期六RFID基本原理時域和頻域的例子:問題：工作在49米短波段的商業(yè)無線廣播SWR3接收發(fā)射頻率為6030KHz的德國發(fā)射機Muhlacker，這一發(fā)射機的輸出功率是20000W。設計的混頻器中頻放大器工作在455KHz的頻點。系統(tǒng)本機振蕩器的設計：LO=RF+IF=6030KHz+455KHz=6485KHz。鏡像頻率工作在：IRF=LO+IF=6485KHz+455KHz=6913KHz對IF、RF、IRF的衰減以及輸出到IF端口的LO等，最佳的混頻器是工作在中等增益。射頻信號（RF）由本振（LO）和中頻（IF）混合而成第4頁，共45頁，2023年，2月20日，星期六RFID基本原理射頻波第5頁，共45頁，2023年，2月20日，星期六RFID基本原理反射系數(shù)只有輸入到負載的正向傳輸波才會被吸收和處理。第6頁，共45頁，2023年，2月20日，星期六RFID基本原理阻抗圓圖第7頁，共45頁，2023年，2月20日，星期六RFID基本原理S參數(shù)第8頁，共45頁，2023年，2月20日，星期六RFID閱讀器設計標準兼容、下架組件以及FPGA第9頁，共45頁，2023年，2月20日，星期六RFID閱讀器設計高性能RFID接收器架構(gòu)第10頁，共45頁，2023年，2月20日，星期六RFID閱讀器設計ASK與PR-ASK第11頁，共45頁，2023年，2月20日，星期六RFID閱讀器設計高頻發(fā)射器設計高頻發(fā)射器使用集成的鏡像信號消除直系轉(zhuǎn)換的調(diào)制器。第12頁，共45頁，2023年，2月20日，星期六RFID閱讀器設計基帶處理以及網(wǎng)絡接口第13頁，共45頁，2023年，2月20日，星期六RFID閱讀器設計閱讀器的演進第14頁，共45頁，2023年，2月20日，星期六RFID閱讀器設計完美的閱讀器架構(gòu)第15頁，共45頁，2023年，2月20日，星期六RFID閱讀器設計EPCC1G2協(xié)議：空中協(xié)議

1.調(diào)制以及編碼

2.解調(diào)和解碼

3.反碰撞

4.多閱讀器環(huán)境第16頁，共45頁，2023年，2月20日，星期六RFID閱讀器設計EPC之調(diào)制與編碼第17頁，共45頁，2023年，2月20日，星期六RFID閱讀器設計EPC之調(diào)制與編碼：前導與幀同步第18頁，共45頁，2023年，2月20日，星期六RFID閱讀器設計EPC之解調(diào)與解碼:FM0與Miller第19頁，共45頁，2023年，2月20日，星期六RFID閱讀器設計EPC之反碰撞第20頁，共45頁，2023年，2月20日，星期六RFID閱讀器設計SlottedAloha第21頁，共45頁，2023年，2月20日，星期六RFID閱讀器設計EPC之多閱讀器環(huán)境:同頻干擾第22頁，共45頁，2023年，2月20日，星期六RFID閱讀器設計名詞解釋:IIP3：Input3rdorderinterceptpoint；

輸入輸出三階截獲點（iip3,oip3）:反映放大器的線性特性。

具體指三階諧波與輸入端基波電平相同時對應的輸入/輸出功率電平。

IIP3(dBm)=Pin(dBm)+A/2(dBc)

P1dB：1dBcompressionpoint；

1分貝壓縮點輸出功率（P1dB）：放大器有一個線性動態(tài)范圍，在這個范圍內(nèi)，放大器的輸出功率隨輸入功率線性增加。隨著輸入功率的繼續(xù)增大，放大器進入非線性區(qū)，其輸出功率不再隨輸入功率的增加而線性增加，也就是說，其輸出功率低于小信號增益所預計的值。通常把增益下降到比線性增益低1dB時的輸出功率值定義為輸出功率的1dB壓縮點，用P1dB表示。典型情況下，當功率超過P1dB時，增益將迅速下降并達到一個最大的或完全飽和的輸出功率，其值比P1dB大3-4dB。第23頁，共45頁，2023年，2月20日，星期六RFID閱讀器設計補充材料第24頁，共45頁，2023年，2月20日，星期六RFID閱讀器天線設計在選擇天線的時候的主要考慮是：天線的類型；天線的阻抗：在應用到物品上的RF的性能；在有其他的物品圍繞貼標簽物品時的RF性能。第25頁，共45頁，2023年，2月20日，星期六RFID閱讀器天線設計讀取范圍第26頁，共45頁，2023年，2月20日，星期六RFID閱讀器天線設計基本原理：第27頁，共45頁，2023年，2月20日，星期六RFID閱讀器天線設計天線的主要類型：線極化天線圓極化天線線性圓極化天線補丁天線

第28頁，共45頁，2023年，2月20日，星期六RFID閱讀器天線設計線極化天線讀取第29頁，共45頁，2023年，2月20日，星期六RFID閱讀器天線設計圓極化天線讀取第30頁，共45頁，2023年，2月20日，星期六RFID閱讀器天線設計UHF閱讀器天線設計實例

13.56MHz可以參考Ti的設計方案，近耦合的設計不做詳細分析。使用的模擬分析工具：CST-MWSCST

MICROWAVE

STUDIO，是德國CST（Computer

Simulation

Technology）公司推出的高頻三維電磁場仿真軟件。廣泛應用于移動通信、無線通信（藍牙系統(tǒng)）、信號集成和電磁兼容等領域。微波工作室使用簡潔，能為用戶的高頻設計提供直觀的電磁特性。第31頁，共45頁，2023年，2月20日，星期六RFID閱讀器天線設計圓極化天線設計：主要的尺寸參數(shù)第32頁，共45頁，2023年，2月20日，星期六RFID閱讀器天線設計參數(shù)實例化第33頁，共45頁，2023年，2月20日，星期六RFID閱讀器天線設計性能分析第34頁，共45頁，2023年，2月20日，星期六RFID標簽天線設計RFID系統(tǒng)原理圖第35頁，共45頁，2023年，2月20日，星期六RFID天線標簽ISO標準:ISO10536,ISO14443,ISO15693,ISO18000等幾種。第36頁，共45頁，2023年，2月20日，星期六RFID天線標簽RFID天線標簽的類型:RFID主要有線圈型、微帶貼片型、偶極子型3種基本形式的天線.其中,小于1m的近距離應用系統(tǒng)RFID天線一般采用工藝簡單、成本低的線圈型天線,它們主要工作在中低頻段.而1m以上遠距離的應用系統(tǒng)需要采用微帶貼片型或偶極子型的RFID天線,它們工作在高頻及微波頻段.這幾種類型天線的工作原理是不相同的.第37頁，共45頁，2023年，2月20日，星期六RFID天線標簽線圈天線第38頁，共45頁，2023年，2月20日，星期六RFID天線標簽微型貼片天線:第39頁，共45頁，2023年，2月20日，星期六RFID天線標簽偶極子天線第40頁，共45頁，2023年，2月20日，星期六RFID標簽天線RFID標簽天線設計半波偶極子天線模型如圖42a所示.天線采用銅材料(電導率:5.8e7s/m,磁導率:1),位于充滿空氣的立方體中心.在立方體外表面設定輻射吸收邊界.輸入信號由天線中心處饋入,也就是RFID芯片的所在位置.對于2.45GHz的工作頻率其半波長度約為61mm,設偶極子天線臂寬w為1mm,且無限薄,由于天線臂寬的影響,要求實際的半波偶極子天線長度為57mm.在AnsoftHFSS工具平臺上,采用有限元算法對該天線進行仿真。第41頁，共45頁，2023年，2月20日，星期六RFID標簽天線設計仿真分析第42頁，共45頁，2023年，2月20日，星期六RFID天線標簽設計仿真分析第43頁，共45頁，2023年，2月20日，星期六RFID射頻電路設計參考文獻：

1.讀取器(Reader)之研製，暨建立讀取器與電子標籤(Tag)之傳輸系統(tǒng),陳福川

2.微波技術(shù)與天線

3.射頻電路原理與實用電路設計，范博

4.使用實時頻譜分析儀進行RFID和NF