射頻電路設(shè)計(jì)

射頻電路設(shè)計(jì)第一頁，共四十五頁，2022年，8月28日射頻電路設(shè)計(jì)

主要內(nèi)容1.RFID基本原理2.閱讀器設(shè)計(jì)3.閱讀器天線設(shè)計(jì)4.標(biāo)簽天線設(shè)計(jì)第二頁，共四十五頁，2022年，8月28日RFID基本原理時(shí)域與頻域射頻波反射系數(shù)阻抗S-參數(shù)第三頁，共四十五頁，2022年，8月28日RFID基本原理時(shí)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(jī)Muhlacker，這一發(fā)射機(jī)的輸出功率是20000W。設(shè)計(jì)的混頻器中頻放大器工作在455KHz的頻點(diǎn)。系統(tǒng)本機(jī)振蕩器的設(shè)計(jì)：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）混合而成第四頁，共四十五頁，2022年，8月28日RFID基本原理射頻波第五頁，共四十五頁，2022年，8月28日RFID基本原理反射系數(shù)只有輸入到負(fù)載的正向傳輸波才會被吸收和處理。第六頁，共四十五頁，2022年，8月28日RFID基本原理阻抗圓圖第七頁，共四十五頁，2022年，8月28日RFID基本原理S參數(shù)第八頁，共四十五頁，2022年，8月28日RFID閱讀器設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)兼容、下架組件以及FPGA第九頁，共四十五頁，2022年，8月28日RFID閱讀器設(shè)計(jì)高性能RFID接收器架構(gòu)第十頁，共四十五頁，2022年，8月28日RFID閱讀器設(shè)計(jì)ASK與PR-ASK第十一頁，共四十五頁，2022年，8月28日RFID閱讀器設(shè)計(jì)高頻發(fā)射器設(shè)計(jì)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。第十二頁，共四十五頁，2022年，8月28日RFID閱讀器設(shè)計(jì)基帶處理以及網(wǎng)絡(luò)接口第十三頁，共四十五頁，2022年，8月28日RFID閱讀器設(shè)計(jì)閱讀器的演進(jìn)第十四頁，共四十五頁，2022年，8月28日RFID閱讀器設(shè)計(jì)完美的閱讀器架構(gòu)第十五頁，共四十五頁，2022年，8月28日RFID閱讀器設(shè)計(jì)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)境第十六頁，共四十五頁，2022年，8月28日RFID閱讀器設(shè)計(jì)EPC之調(diào)制與編碼第十七頁，共四十五頁，2022年，8月28日RFID閱讀器設(shè)計(jì)EPC之調(diào)制與編碼：前導(dǎo)與幀同步第十八頁，共四十五頁，2022年，8月28日RFID閱讀器設(shè)計(jì)EPC之解調(diào)與解碼:FM0與Miller第十九頁，共四十五頁，2022年，8月28日RFID閱讀器設(shè)計(jì)EPC之反碰撞第二十頁，共四十五頁，2022年，8月28日RFID閱讀器設(shè)計(jì)SlottedAloha第二十一頁，共四十五頁，2022年，8月28日RFID閱讀器設(shè)計(jì)EPC之多閱讀器環(huán)境:同頻干擾第二十二頁，共四十五頁，2022年，8月28日RFID閱讀器設(shè)計(jì)名詞解釋:IIP3：Input3rdorderinterceptpoint；

輸入輸出三階截獲點(diǎn)（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(shí)對應(yīng)的輸入/輸出功率電平。

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

P1dB：1dBcompressionpoint；

1分貝壓縮點(diǎn)輸出功率（P1dB）：放大器有一個(gè)線性動態(tài)范圍，在這個(gè)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(jìn)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(yù)計(jì)的值。通常把增益下降到比線性增益低1dB時(shí)的輸出功率值定義為輸出功率的1dB壓縮點(diǎn)，用P1dB表示。典型情況下，當(dāng)功率超過P1dB時(shí)，增益將迅速下降并達(dá)到一個(gè)最大的或完全飽和的輸出功率，其值比P1dB大3-4dB。第二十三頁，共四十五頁，2022年，8月28日RFID閱讀器設(shè)計(jì)補(bǔ)充材料第二十四頁，共四十五頁，2022年，8月28日RFID閱讀器天線設(shè)計(jì)在選擇天線的時(shí)候的主要考慮是：天線的類型；天線的阻抗：在應(yīng)用到物品上的RF的性能；在有其他的物品圍繞貼標(biāo)簽物品時(shí)的RF性能。第二十五頁，共四十五頁，2022年，8月28日RFID閱讀器天線設(shè)計(jì)讀取范圍第二十六頁，共四十五頁，2022年，8月28日RFID閱讀器天線設(shè)計(jì)基本原理：第二十七頁，共四十五頁，2022年，8月28日RFID閱讀器天線設(shè)計(jì)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(bǔ)丁天線

第二十八頁，共四十五頁，2022年，8月28日RFID閱讀器天線設(shè)計(jì)線極化天線讀取第二十九頁，共四十五頁，2022年，8月28日RFID閱讀器天線設(shè)計(jì)圓極化天線讀取第三十頁，共四十五頁，2022年，8月28日RFID閱讀器天線設(shè)計(jì)UHF閱讀器天線設(shè)計(jì)實(shí)例

13.56MHz可以參考Ti的設(shè)計(jì)方案，近耦合的設(shè)計(jì)不做詳細(xì)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(yīng)用于移動通信、無線通信（藍(lán)牙系統(tǒng)）、信號集成和電磁兼容等領(lǐng)域。微波工作室使用簡潔，能為用戶的高頻設(shè)計(jì)提供直觀的電磁特性。第三十一頁，共四十五頁，2022年，8月28日RFID閱讀器天線設(shè)計(jì)圓極化天線設(shè)計(jì)：主要的尺寸參數(shù)第三十二頁，共四十五頁，2022年，8月28日RFID閱讀器天線設(shè)計(jì)參數(shù)實(shí)例化第三十三頁，共四十五頁，2022年，8月28日RFID閱讀器天線設(shè)計(jì)性能分析第三十四頁，共四十五頁，2022年，8月28日RFID標(biāo)簽天線設(shè)計(jì)RFID系統(tǒng)原理圖第三十五頁，共四十五頁，2022年，8月28日RFID天線標(biāo)簽ISO標(biāo)準(zhǔn):ISO10536,ISO14443,ISO15693,ISO18000等幾種。第三十六頁，共四十五頁，2022年，8月28日RFID天線標(biāo)簽RFID天線標(biāo)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(yīng)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(yuǎn)距離的應(yīng)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.第三十七頁，共四十五頁，2022年，8月28日RFID天線標(biāo)簽線圈天線第三十八頁，共四十五頁，2022年，8月28日RFID天線標(biāo)簽微型貼片天線:第三十九頁，共四十五頁，2022年，8月28日RFID天線標(biāo)簽偶極子天線第四十頁，共四十五頁，2022年，8月28日RFID標(biāo)簽天線RFID標(biāo)簽天線設(shè)計(jì)半波偶極子天線模型如圖42a所示.天線采用銅材料(電導(dǎo)率:5.8e7s/m,磁導(dǎo)率:1),位于充滿空氣的立方體中心.在立方體外表面設(shè)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(shè)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(shí)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(jìn)行仿真。第四十一頁，共四十五頁，2022年，8月28日RFID標(biāo)簽天線設(shè)計(jì)仿真分析第四十二頁，共四十五頁，2022年，8月28日RFID天線標(biāo)簽設(shè)計(jì)仿真分析第四十三頁，共四十五頁，2022年，8月28日RFID射頻電路設(shè)計(jì)參考文獻(xiàn)：

1.讀取器(Reader)之研製，暨建立讀取器與電子標(biāo)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(shí)用電路設(shè)計(jì)，范博

4.使用實(shí)時(shí)頻譜分析儀進(jìn)行RFID和NFC