射频电路设计

射频电路设计第一页，共四十五页，2022年，8月28日射频电路设计

主要内容1.RFID基本原理2.阅读器设计3.阅读器天线设计4.标签天线设计第二页，共四十五页，2022年，8月28日RFID基本原理时域与频域射频波反射系数阻抗S-参数第三页，共四十五页，2022年，8月28日RFID基本原理时域和频域的例子:问题：工作在49米短波段的商业无线广播SWR3接收发射频率为6030KHz的德国发射机Muhlacker，这一发射机的输出功率是20000W。设计的混频器中频放大器工作在455KHz的频点。系统本机振荡器的设计：LO=RF+IF=6030KHz+455KHz=6485KHz。镜像频率工作在：IRF=LO+IF=6485KHz+455KHz=6913KHz对IF、RF、IRF的衰减以及输出到IF端口的LO等，最佳的混频器是工作在中等增益。射频信号（RF）由本振（LO）和中频（IF）混合而成第四页，共四十五页，2022年，8月28日RFID基本原理射频波第五页，共四十五页，2022年，8月28日RFID基本原理反射系数只有输入到负载的正向传输波才会被吸收和处理。第六页，共四十五页，2022年，8月28日RFID基本原理阻抗圆图第七页，共四十五页，2022年，8月28日RFID基本原理S参数第八页，共四十五页，2022年，8月28日RFID阅读器设计标准兼容、下架组件以及FPGA第九页，共四十五页，2022年，8月28日RFID阅读器设计高性能RFID接收器架构第十页，共四十五页，2022年，8月28日RFID阅读器设计ASK与PR-ASK第十一页，共四十五页，2022年，8月28日RFID阅读器设计高频发射器设计高频发射器使用集成的镜像信号消除直系转换的调制器。第十二页，共四十五页，2022年，8月28日RFID阅读器设计基带处理以及网络接口第十三页，共四十五页，2022年，8月28日RFID阅读器设计阅读器的演进第十四页，共四十五页，2022年，8月28日RFID阅读器设计完美的阅读器架构第十五页，共四十五页，2022年，8月28日RFID阅读器设计EPCC1G2协议：空中协议

1.调制以及编码

2.解调和解码

3.反碰撞

4.多阅读器环境第十六页，共四十五页，2022年，8月28日RFID阅读器设计EPC之调制与编码第十七页，共四十五页，2022年，8月28日RFID阅读器设计EPC之调制与编码：前导与帧同步第十八页，共四十五页，2022年，8月28日RFID阅读器设计EPC之解调与解码:FM0与Miller第十九页，共四十五页，2022年，8月28日RFID阅读器设计EPC之反碰撞第二十页，共四十五页，2022年，8月28日RFID阅读器设计SlottedAloha第二十一页，共四十五页，2022年，8月28日RFID阅读器设计EPC之多阅读器环境:同频干扰第二十二页，共四十五页，2022年，8月28日RFID阅读器设计名词解释:IIP3：Input3rdorderinterceptpoint；

输入输出三阶截获点（iip3,oip3）:反映放大器的线性特性。

具体指三阶谐波与输入端基波电平相同时对应的输入/输出功率电平。

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

P1dB：1dBcompressionpoint；

1分贝压缩点输出功率（P1dB）：放大器有一个线性动态范围，在这个范围内，放大器的输出功率随输入功率线性增加。随着输入功率的继续增大，放大器进入非线性区，其输出功率不再随输入功率的增加而线性增加，也就是说，其输出功率低于小信号增益所预计的值。通常把增益下降到比线性增益低1dB时的输出功率值定义为输出功率的1dB压缩点，用P1dB表示。典型情况下，当功率超过P1dB时，增益将迅速下降并达到一个最大的或完全饱和的输出功率，其值比P1dB大3-4dB。第二十三页，共四十五页，2022年，8月28日RFID阅读器设计补充材料第二十四页，共四十五页，2022年，8月28日RFID阅读器天线设计在选择天线的时候的主要考虑是：天线的类型；天线的阻抗：在应用到物品上的RF的性能；在有其他的物品围绕贴标签物品时的RF性能。第二十五页，共四十五页，2022年，8月28日RFID阅读器天线设计读取范围第二十六页，共四十五页，2022年，8月28日RFID阅读器天线设计基本原理：第二十七页，共四十五页，2022年，8月28日RFID阅读器天线设计天线的主要类型：线极化天线圆极化天线线性圆极化天线补丁天线

第二十八页，共四十五页，2022年，8月28日RFID阅读器天线设计线极化天线读取第二十九页，共四十五页，2022年，8月28日RFID阅读器天线设计圆极化天线读取第三十页，共四十五页，2022年，8月28日RFID阅读器天线设计UHF阅读器天线设计实例

13.56MHz可以参考Ti的设计方案，近耦合的设计不做详细分析。使用的模拟分析工具：CST-MWSCST

MICROWAVE

STUDIO，是德国CST（Computer

Simulation

Technology）公司推出的高频三维电磁场仿真软件。广泛应用于移动通信、无线通信（蓝牙系统）、信号集成和电磁兼容等领域。微波工作室使用简洁，能为用户的高频设计提供直观的电磁特性。第三十一页，共四十五页，2022年，8月28日RFID阅读器天线设计圆极化天线设计：主要的尺寸参数第三十二页，共四十五页，2022年，8月28日RFID阅读器天线设计参数实例化第三十三页，共四十五页，2022年，8月28日RFID阅读器天线设计性能分析第三十四页，共四十五页，2022年，8月28日RFID标签天线设计RFID系统原理图第三十五页，共四十五页，2022年，8月28日RFID天线标签ISO标准:ISO10536,ISO14443,ISO15693,ISO18000等几种。第三十六页，共四十五页，2022年，8月28日RFID天线标签RFID天线标签的类型:RFID主要有线圈型、微带贴片型、偶极子型3种基本形式的天线.其中,小于1m的近距离应用系统RFID天线一般采用工艺简单、成本低的线圈型天线,它们主要工作在中低频段.而1m以上远距离的应用系统需要采用微带贴片型或偶极子型的RFID天线,它们工作在高频及微波频段.这几种类型天线的工作原理是不相同的.第三十七页，共四十五页，2022年，8月28日RFID天线标签线圈天线第三十八页，共四十五页，2022年，8月28日RFID天线标签微型贴片天线:第三十九页，共四十五页，2022年，8月28日RFID天线标签偶极子天线第四十页，共四十五页，2022年，8月28日RFID标签天线RFID标签天线设计半波偶极子天线模型如图42a所示.天线采用铜材料(电导率:5.8e7s/m,磁导率:1),位于充满空气的立方体中心.在立方体外表面设定辐射吸收边界.输入信号由天线中心处馈入,也就是RFID芯片的所在位置.对于2.45GHz的工作频率其半波长度约为61mm,设偶极子天线臂宽w为1mm,且无限薄,由于天线臂宽的影响,要求实际的半波偶极子天线长度为57mm.在AnsoftHFSS工具平台上,采用有限元算法对该天线进行仿真。第四十一页，共四十五页，2022年，8月28日RFID标签天线设计仿真分析第四十二页，共四十五页，2022年，8月28日RFID天线标签设计仿真分析第四十三页，共四十五页，2022年，8月28日RFID射频电路设计参考文献：

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,陳福川

2.微波技术与天线

3.射频电路原理与实用电路设计，范博

4.使用实时频谱分析仪进行RFID和NFC