uhf+rfid阅读器接收机中混频电路的设计研究

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1、摘要近几年，超高频频段射频识别系统应用的要求推动了超高频阅读器和电子标签的研究与开发。同时，CMOS射频集成电路的发展迅速，使CMOS工艺实现无线通信收发器已经成为可能。作为射频识别阅读器中重要的组成部分，混频电路的设计受到了极大的技术挑战。本文系统论述了超高频阅读器中混频电路的设计与实现。首先根据协议分析了UHFRFID阅读器在系统实现上的难点。在比较各种主流射频接收机结构的优缺点后，提出了系统解决方案和接收机架构。接着针对设计指标要求较高的噪声和线性度对电路进行了详细的分析，提出了具体改进的方案。设计了一种有别于传统有

2、源和无源混频电路的窄带电流型混频电路，并对其进行了详细的分析。最后采用TSMC0．2SUMMIXEDSIGNAL工艺对其进行了仿真验证、版图设计和后仿真。在广泛文献调研的基础上，本文取得了如下成果：l、提出了一种适用于超高频射频识别阅读器的I／Q两路零中频结构的射频接收机方案，为本文设计的混频电路提供了系统背景。2、分析了电流型混频器噪声产生的原因，提出了动态噪声消除技术的方案来减小电路噪声。3、分析了电流型混频器非线性产生的原因，给出了决定三阶交调和二阶交调的主要因素，提出了改善电路非线性的具体优化方案。4、根据系统指标

3、要求，设计了一种新颖的三段式电流型混频电路，由跨导模块，开关模块和跨阻模块三个电路模块组成。仿真表明，其l／f噪声转折频率为90kHz，输入三阶交调点为12．6dBm，增益为20dB。相比传统混频电路在噪声、线性度和增益等指标上有了显著的提高。本文的研究受上海市科委基金项目(AM07SA04)资助。关键字：零中频、射频识别、电流型三段式混频电路、线性度、l／f噪声转角AbstractTheresearchanddevelopmentonUHFRFIDreaderandtagaredrivenbytherequirement

4、sinapplicationofUHFRFIDsystemsinrecentyears．Simultaneously,CMOSRFICdevelopedveryfastanditispossibletointegrateawireless缸imsceiVerintOachipviaCMOSprocess．Mixer,oneofthemostimportantblocksinthefront．．endinUHFRFIDreader,isdesignedwithlargetechnicalchallenges．Designan

5、dimplementationofmixerinUHFRFIDl'eaderreceiverispresentedinthisdissertation．ThedifficultofthedesignisintroducedundertheUHFRFIDstandard．Theadvantagesanddisadvantagesofseveraltypesofthereceiver’SstlllctllrcarepresentedandthesystemsolutionsandrecciVerstructllrealethe

6、nproposed．Basedonthesystematicalstudyofthenoiseandnonlinearityperformance,themixersareoptimizedaccordingtothedemandsofZero-IFreceiver．Anewstructureofmixerisproposedwitchisdifferentfromtheactiveandpassivemixer．ThisdesignisimplementedbyTSMC0．25UMMIXEDSIGNALprocess，a

7、ndthepre-simulationlayoutdesignandpost-layoutsimulationisthenimplemented．Characteristicworksinthedissertationaresummarizedasfollows：1、Azero—IFreceiverofUHFRFIDreaderisproposed．Basedonsystemrequirements，thespecificationforthemixercircuitispresented．2、Thenoiseofcurr

8、entmixerisinvestigated．Adynamicnoisecancellationtechnologyisproposedtoreducethenoise．3、Thenonlinearbehaviorofcurrentmixerisinvestigated．Severaloptimizat