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915MHz SAW读卡器射频电路的研究与设计

作　者: 刘坤
导　师: 李民权
学　校: 安徽大学
专　业: 电磁场与微波技术
关键词: ADS 声表面波零中频接收机 LNA 标签
分类号: TP391.44
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

射频识别(RFID)技术在现代社会的许多领域得到了迅速的推广和发展,它利用射频信号通过空间耦合实现无接触信息传递,实现目标的自动识别。且能同时识别多个射频标签,识别速度快,使用简单方便。因而具有很大的潜力和应用前景,将成为未来信息社会建设的一项基础技术。声表面波无源标签是近年来研究的热点,由于SAW标签内部没有任何电路和电子元件,不存在任何电路效应,所以抗电磁干扰能力强,可靠性高,极为适合在强电场强磁场环境下工作。也能工作于金属、液体表面,这些都是传统电子标签所不能比的。而利用声表面波技术实现射频识别称为声表面波射频识别,它是世界上RFID的最新研究热点。本文对影响读卡器识别性能的各种因素进行了深入的分析,运用ADS仿真软件对SAW读卡器中前端射频电路的进行了系统的设计与仿真,包括一个完整的接收机、发射机和隔离电路系统的设计。该系统中心频率是915MHz,接收机灵敏度-84dBm,设计识别最大距离达8.49m。具体工作主要包括以下几点：(1)提出了一种改进的中频接收机方案,克服了单正交零中频接收机的直流漂移和低频噪声的缺点,基于该方案,在ADS环境下建立一个完整的读卡器收发机射频电路模型。并对其进行了谐波平衡仿真、包络仿真、误码率仿真、增益预算仿真。(2)低噪声放大器是读卡器射频电路前端的关键部件,本文运用ADS软件仿真设计了一个低噪声放大器,并完成了实物的制作和测试,获得了良好的测试结果。另外,也仿真设计了一个中心频率是915MHz的巴特沃斯带通滤波器。(3)利用锁相环技术设计了一个915MHz锁相环本振源。(4)通过市场调研选定了读卡器中所需要的各种芯片,分析了相关参数和特点。给出了射频电路的具体实现方案,并给出了有源器件的电路原理图。本文完成了SAW读卡器射频识别电路的理论设计与仿真,取得了课题的阶段性成果,对下一步实际读卡器的制作具有重要的指导意义,对读卡器芯片的设计也具有重要参考意义。最后预估了本课题设计将要面临的一些问题和局限性,并对我国的射频芯片产业作出展望。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-6
目录  6-8
第一章绪论  8-14
  1.1 概述  8
  1.2 SAW RFID的国内外研究状况  8-11
  1.3 课题研究背景及意义  11-13
  1.4 论文的主要工作和章节安排  13-14
第二章 SAW RFID的工作原理  14-20
  2.1 SAW读卡器的基础  14-17
    2.1.1 SAW读卡器系统的工作流程  14
    2.1.2 读卡器射频电路的性能分析  14-17
  2.2 SAW标签分析  17-20
第三章 SAW RFID系统的设计与仿真  20-36
  3.1 接收机的建模  20-29
    3.1.1 零中频的拓扑结构分析  20-21
    3.1.2 直流漂移和低频噪声  21-22
    3.1.3 改进后的中频接收机方案  22-26
    3.1.4 接收机性能仿真  26-29
  3.2 发射机的设计与建模  29-33
    3.2.1 射频开关通断调制分析  29-30
    3.2.2 ADS中ASK建模  30-31
    3.2.3 发射电路的仿真分析  31-33
  3.3 收发隔离电路  33-36
    3.3.1 环行器的工作原理及指标分析  34-35
    3.3.2 MAFRIN0497环行器  35-36
第四章 SAW读卡器中芯片选择与分析  36-44
  4.1 射频小信号放大器的选择与分析  36-39
    4.1.1 对数放大器  36-39
    4.1.2 射频功率放大器  39
  4.2 滤波器的设计与选择  39-42
    4.2.1 预选频带通滤波器的仿真设计  39-41
    4.2.2 信道选择滤波器  41
    4.2.3 低通滤波器  41-42
  4.3 功分器的选择与分析  42-43
  4.4 分频器的选择与分析  43
  4.5 倍频器的选择与分析  43-44
第五章部分有源器件的设计  44-57
  5.1 低噪声放大器的设计  44-53
    5.1.1 LNA的基础分析  44-46
    5.1.2 LNA电路的仿真  46-49
    5.1.3 仿真结果  49-50
    5.1.4 实际测试  50-52
    5.1.5 LNA仿真和测试间误差的探讨  52-53
  5.2 本振源的设计  53-57
    5.2.1 锁相环频率合成器基本原理  53-54
    5.2.2 系统实现  54-57
第六章总结与展望  57-58
参考文献  58-62
附录一  62-63
致谢  63-64
攻读学位期间参与项目及发表的学术论文  64

915MHz SAW读卡器射频电路的研究与设计

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