巴伦在RFID系统中的应用研究.pdf

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1、万方数据2010年第7期中国分类号：TN914文献标识码：A文章编号：1009-2552(2010)07-O009—04巴伦在RFID系统中的应用研究张有志1，张颖1，夏凤仙2，闫凡勇1(1．上海海事大学信息工程学院，上海200135；2．合肥工业大学计算机学院，合肥230009)摘要：巴伦在天线发射与接收电路设计系统中具有重要作用，分析了巴伦的原理并探讨了巴伦的两大作用——频带宽度和阻抗匹配，并设计一款微型巴伦，应用于基于CC2500射频芯片的2．45GHzRFID有源标签，提高了2．45GHzRFID有源标签的性能。关键词：巴伦；频带宽度；阻

2、抗匹配；RFIDResearchonBalunanditsapplicationinRFIDsystemZHANGYou—zhil，ZHANGYin91，X认Feng-xian2，YANFan—yon91(1．SchoolofInformationEngineering，ShanghaiMaritimeUniversity，Shanghm200135，China；2．ComputerSdenee，HefelUniversityofTechnology，Hofei230009，China)Abstract：Balunisveryimportanti

3、nthedesignofthewirelesstransmittingandreceivingcircuit，especiallyinhiShfrequencycircuitdesign．Thegeneralconceptandclassesandprinciplesofbalun啪analyzedwithinductivemethod．ThebalunoftagandreaderantennaforRFIDsystemal'edeeplyanalyzed．Theapplicationsoffrequencybandwidthandimpedan

4、cematchingarefocusedonintheRFIDsystemisbasedonCC2500．Keywords：Balun；frequencybandwidth；impedancematching；RFID0引言巴伦(Balun)也称平衡转换器，是微波平衡混频器、倍频器、推挽放大器和天线馈电网络等平衡电路布局的关键部件，可以说是无线局域网射频前端电路设计的一项关键技术，直接影响着无线通信的性能和质量。而差分天线馈线的主要任务就是高效率的传输功率，同时要保证对称阵子的平衡馈电。而在超短波频段，如果采用平行双导线做其馈电，虽然能保证这种平

5、衡性，但由于其开放式的结构，将会产生强烈的反射，为防止电磁能量的漏失和不易受气候和环境等因素的影响，馈线通常采用屏蔽式同轴电缆，但如果直接与天线端相连，将会破坏天线本身的对称性。这种不平衡现象不仅改变了天线的输入阻抗匹配，而且使天线方向图发生畸变。本文主要分析巴伦的特性，并利用分立元件及蛇形线设计一款微型巴伦，应用于RFID系统中，使BFID标签性能得到明显提高。1巴伦的原理分析巴伦是一种三端口器件，由一个不平衡端口和两个平衡端口组成。两个平衡端口的信号有相同的幅值，但是有1800的相移。Machand于1944年首次提出了基于TEM模的同轴传输

6、线巴伦结构¨J。许多电路需要平衡的输入和输出，从而用来减少电路的噪声和高次谐波，改善电路的动态范围。巴伦的形式有多种，但从总体上可分为有源巴伦和无源巴伦两大类。有源巴伦由于要使用晶体管等有源器件，所以不可避免地会产生噪声和功耗。而无源巴伦又可以分为集总元件形式巴伦、螺旋变压器形式巴伦和分布参数形式巴伦三类。集总元件形式巴伦的优点是体积小、重量轻，但不容易达到1800的相移和相等的输出幅值；螺旋变压器形式巴伦仅适用于低频和超高频(UHF)，并且有一定的损收稿日期：2010—01—18基金项目：上海市教委支出预算项目资助(2008100)作者简介：张

7、有志(1983一)，男。上海海事大学信息工程学院在读硕士研究生，研究方向为短距离元线通信，智能信息处理等。一9一万方数据耗；分布参数形式巴伦可细分为180。混合环巴伦和Marchand巴伦。在微波频段，1800混合环巴伦有相当好的频率响应，但是过大的尺寸限制它应用于射频频段，即从200MHz到几GHz。Marchand巴伦由于有较好的输出等幅值和输出1800相移，并且带宽较宽，所以被许多设计者选用。但是Marchand巴伦由两段四分之一波长耦合线构成，会占用较大的面积，特别是在低频段。k-口—一信号输出z如铲呵二]少2◇夺龠淤{二]‰、、J信号输

8、入L．J“(a)偶模2巴伦的特性分析巴伦主要有两大特性：一是频率宽带特性，这也是巴伦受到青睐的主要原因之一；其次是具有阻抗匹配的功能。因