超高频rfid阅读器接收机射频前端电路的研究和设计

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1、独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复

2、制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日摘要现在自动识别技术在制造、物流、销售及服务行业变得不可缺少。条形码标签在过去的几十年里使识别系统发生了重大的革命，但是由于其存储空间小，不可再编程，而且识别过程中必须可视等问题，需要新的技术来改善这些问题。近场电感耦合RFID系统发展成熟，但是读取速率慢，识别范围距离有限。为了能够实现更远的读取距离（10m以上）、更快的读取速率（

3、640kbps以上），工作于860-960MHz超高频范围的无源RFID标签得到了迅速发展，尤其是在供应链管[1][2]理方面。本文主要介绍了单芯片RFID阅读器接收机的结构，以及关键模块的设计，包括混频器、晶体振荡器和频率综合器。本文完成的工作如下：设计了一款900MHz零中频正交下变频混频器，该混频器采用共跨导级正交结构，并利用电流注入技术减小噪声，在UMC0.18μmCMOS工艺下流片实现，总面积为1mm×1.1mm。最终芯片测试结果为：混频器在1.8V电压下消耗电流3.7mA，带宽范围880MHz到940

4、MHz，增益16.42dB，三阶截点为−4.625dBm，在100kHz处噪声系数为15.2dB。芯片能够达到阅读器的性能要求。通过使用石英晶体作为参考可以获得很高的频率精度（100ppm以下），所以设计了一个晶体振荡器作为频率综合器的参考频率。本文选择了Pierce结构的振荡器并进行了分析。通过电路阻抗轨迹圆的方式详细分析了线性模型，并考虑到损耗的影响，在无损耗的条件下推导了基本振荡情况和牵引频率、临界跨导等公式。由于电路非线性的问题会对振幅和频率稳定性造成影响，本文也进行了分析。晶体振荡器使用自动幅度控制环路

5、降低功耗，保证晶体的稳定，并降低非线性对频率的影响。振荡器建立时间为1.2ms，在100kHz和1MHz处，输出相位噪声分别为−148dBc/Hz和−149dBc/Hz。设计了应用于RFID阅读器的小数N频率综合器，为了获得更大的频率输出范围，压控振荡器采用了开关电容阵列和自动频率控制技术，VCO的输出范围从880Mz到1.02GHz，增益为30MHz/V。使用4位3阶single-loopΣΔ调制器减小相位噪声，并且频率精度达到了200Hz。建立时间不超过100μs，版图面积为1.5mm×1.6mm。在100k

6、Hz和1MHz处，PLL的输出相位噪声分别为−93dBc/Hz和−123dBc/Hz。关键词：射频识别阅读器接收机混频器晶体振荡器频率综合器ABSTRACTAutomaticidentificationprocedureshavebecomeindispensableintoday’smanufacturing,distribution,purchasingandserviceindustries.Thebarcodelabelsrevolutionizedtheidentificationsystemsmany

7、yearsago,butnowbecomeinadequatebecauseoftheirlowstoragecapacityandinabilitytobereprogrammedandtherequirementofline-of-sighttagreading.Near-fieldinductivecoupledRFIDsystemsarefullydeveloped,butwithlimiteddatarateandreadrange.Designedforanextendrange(upto10m)an

8、dafasterreadrate(upto640kbps),atechnologyusingpassiveRFIDtagsoperatinginthe860-960MHzUHFbandisgainingworldwidemomentum,[1][2]especiallyinthesupplychainmanagementapplications.Thispaperdesc