UHF RFID阅读器零中频接收机的研究与设计

摘要

射频识别（Radio Frequency Identification,RFID）技术是一种通过无线电磁波在标签和阅读器之间进行数据传输的自动识别技术，在众多领域中具有广泛的应用。作为射频识别系统的重要组成部分之一，阅读器的研究具有重要意义。为获得更高的数据传输速率及更远的识别距离，工作在超高频频段的射频识别系统已成为研究热点。
　　综合实际应用的考虑，基于标准0.18μmCMOS集成工艺，遵循EPC Global Class1 Generation2标准，本文对工作在860MHz~960MHz频段上的RFID系统阅读器接收机进行了研究与设计。主要研究内容包括通信协议与系统架构分析、电路设计及仿真验证三大部分。
　　为满足高集成度低功耗需求，本文采用了由双模式射频前端及模拟基带组成的零中频接收机结构。在协议分析的基础上，对复杂通信环境下接收链路的系统指标进行研究，并以此为依据确立电路模块的指标。
　　为满足接收前端在监听模式和读模式下的不同需要，采用由双模式低噪声放大器和 I/Q下变频混频器组成的双模式射频前端。在监听模式下，可获得-77dBm的接收灵敏度；读模式下，输入1dB压缩点达到-2dBm。
　　为满足不同的数据传输速率需求，模拟基带链路由低通滤波器、可编程增益放大器和直流消除电路构成。根据协议要求，低通滤波器可选择从0.48MHz到1.68MHz的六个频点作为截止频率；可编程增益放大器以1dB为步长，在0~48dB范围内增益可调；直流消除模块对300kHz以下的信号有-49dB的衰减，同时对基带信号具有5dB的放大。
　　最后，本文总结了射频电路及模拟电路版图设计的要点，对接收机链路进行了版图设计，芯片面积为2.9mm×1.0mm，后仿真验证结果满足设计需要。

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第一章 绪论

1.1 RFID研究背景和意义

1.2国内外RFID阅读器研究现状

1.3论文的主要内容及组织架构

第二章UHF RFID阅读器接收机系统分析

2.1 RFID系统基础

2.2接收机系统架构分析

2.3零中频UHF RFID阅读器接收机系统分析

2.4本章小结

第三章 零中频接收机射频前端电路设计

3.1低噪声放大器的设计

3.2下变频混频器的设计

3.3射频前端电路整合与仿真

3.4本章小结

第四章 零中频接收机模拟基带设计

4.1直流消除模块的设计

4.2可编程增益放大器的设计

4.3低通滤波器的设计

4.4本章小结

第五章 版图设计与后仿真

5.1版图设计考虑因素

5.2关键电路模块的版图设计

5.3版图后仿真

5.4本章小结

第六章 总结与展望

6.1成果总结

6.2展望

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文

附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目

致谢