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RFID射频电路设计


射频电路设计

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

RFID基本原理
? ? ? ? ? 时域与频域 射频波 反射系数 阻抗 S-参数

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。 455KHz 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

RFID基本原理
? 射频波

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。

RFID基本原理
? 阻抗圆图

RFID基本原理
? S参数

RFID阅读器设计
? 标准兼容、下架组件以及FPGA

RFID阅读器设计
? 高性能RFID接收器架构

RFID阅读器设计
? ASK与PR-ASK

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。

RFID阅读器设计
? 基带处理以及网络接口

RFID阅读器设计
? 阅读器的演进

RFID阅读器设计
? 完美的阅读器架构

RFID阅读器设计
? EPC C1 G2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

RFID阅读器设计
? EPC之调制与编码

RFID阅读器设计
? EPC之调制与编码:前导与帧同步

RFID阅读器设计
? EPC之解调与解码:FM0与Miller

RFID阅读器设计
? EPC之反碰撞

RFID阅读器设计
? Slotted Aloha

RFID阅读器设计
? EPC之多阅读器环境:同频干扰

RFID阅读器设计
? 名词解释: IIP3:Input 3rd order intercept point; 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:1dB compression point; 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34dB。

RFID阅读器设计
? 补充材料

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。

RFID阅读器天线设计
? 读取范围

RFID阅读器天线设计
? 基本原理:

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

RFID阅读器天线设计
? 线极化天线读取

RFID阅读器天线设计
? 圆极化天线读取

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-MWS CST MICROWAVE STUDIO STUDIO,是德国CST 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。

RFID阅读器天线设计
? 圆极化天线设计:主要的尺寸参数

RFID阅读器天线设计
? 参数实例化

RFID阅读器天线设计
? 性能分析

RFID标签天线设计
? RFID系统原理图

RFID天线标签
? ISO标准:ISO10536 ,ISO14443 , ISO15693 , ISO18000 等几种。

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1 m 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1 m 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.

RFID天线标签
? 线圈天线

RFID天线标签
? 微型贴片天线:

RFID天线标签
? 偶极子天线

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. 8e7 s/ 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. 45 GHz 的工作频率其半波长度 约为61mm ,设偶极子天线臂宽w 为1 mm ,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Ansof t HFSS 工具平台上, 采 用有限元算法 对该天线进行仿真。

RFID标签天线设计
? 仿真分析

RFID天线标签设计
? 仿真分析

RFID射频电路设计
? 参考文献: 1.?取器(Reader) (Reader)之研製,暨建 (Reader)
系統,陳?川 ?取器 與電子標籤(Tag) (Tag)之傳輸 (Tag)

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 测量,Tektronix 5. RF 小信号分立器件产品及设计手册, Henk Roelofs 6.射频识别协议-第1类第2代UHF RFID 860兆赫-960兆赫
通讯协议

结束
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