超高频射频识别读写器射频接收前端电路设计

摘要

本文提出了一种新型的超高频射频识别读写器中的射频接收前端电路。首先介绍了射频识别系统的发展现状及特点、超高频射频识别系统的发展现状及特点和超高频射频识别读写器的发展现状及特点;然后介绍了超高频射频识别读写器中的射频前端电路的原理和性能。在阅读了大量的超高频射频识别系统、超高频射频识别读写器、低噪声放大器以及混频器等相关文献的基础上,提出了一种新型的低功耗高线性度的超高频射频识别射频前端电路;然后分别对超高频射频接收前端电路中的低噪声放大器(LNA)和混频器这两个单元电路进行设计;最后对提出的LNA、下混频器和射频接收前端电路采用Cadence分别进行了仿真和版图设计。本文的主要工作如下:
　　 首先,提出了一种低电压、低功耗、高线性度、工作频率可调的新型低噪声放大器。提出的LNA采用差分式输入、输出电路结构,具有较强的共模信号和偶次谐波抑制能力,在输入端采用二阶交调电流注入结构,以消除三阶交调电流,从而提高了混频器的线性度;采用MOS接电容的形式连接在LNA的输出端,通过MOS的导通与截止实现输出端电容的开关特性,使得输出端外接电容值C改变,最终实现工作频率可调,从而弥补了传统的LNA结构不能实现工作频率可调的缺陷;且提出的LNA的工作电压为1.2V,电路电流小,具有低功耗的特点;最后利用Cadence采用0.18um工艺进行了仿真和版图设计,验证了提出的电路的有效性和稳定性。
　　 其次,提出了一种新型的低功耗、低噪声和高线性度的新型900MHz下混频器。提出的混频器采用差分式输入、输出电路结构,具有较强的共模信号和偶次谐波抑制能力,电路结构严格对称,在该电路的输入端采用二阶交调电流注入结构,以消除三阶交调电流,从而提高了混频器的线性度;在输出端采用动态电流注入结构提高混频器的噪声特性,动态电流注入结构的功能近似于采用跨导互补的结构,都是通过增加跨导,从而提高混频器增益,降低了噪声,从而消除了传统的双平衡Gilbert混频器的噪声系数相对较大的缺陷。且在此基础上,动态电流注入结构中跨导的增加是通过对开关管的“动态”控制来实现,在电路的设计中,该结构的机动性更强;与此同时保持了很高的增益;供电电压为1.2V,功耗很低;最后利用Cadence采用0.18um工艺进行了仿真和版图设计,验证了提出的电路的有效性和稳定性。
　　 最后,在本文提出的新型的LNA和下混频器的基础上,将二者连接,组成射频接收前端电路。该电路具有本文提出的LNA的高线性度和频率可调的特性,也具有本文提出的下混频器的高线性度和低噪声的特性,且整个电路的工作电压为1.2V,因此该射频前端电路具有低功耗和高线性度等特点,并利用Cadence采用0.18um工艺进行了仿真,验证了提出的电路的有效性和稳定性。