高集成度UHF频段RFID读写器射频模块设计

作者：时间：2014-08-08 来源：网络收藏

本文仿真分析收发单天线的难点即发射天线回波信号（载波）的强度及其相位噪声对接收机接收标签应答信号的影响，根据分析结果来确定发射载波相位噪声，接收机输入噪声系数以及输入P1dB压缩点这三个重要的射频模块指标。设定读写器需要读到5m以外的标签，发射输出信号功率1W，标签反射50%的输入信号[5]，一般标签正常工作需要50uW(-13dBm)的接收功率，根据上述条件以及自由空间电磁波传输模型公式[5]可以计算出读写器接收到的标签应答信号功率P(TR),标签接收到读写器的信号功率P(RT),假设标签偶极子天线增益1.64,发射天线增益6dBi,工作频率为915.25MHz.

本文引用地址：//m.amcfsurvey.com/article/259325.htm

P(RT)=30dBm+6dB+10log(1.64)+20log(3/9.1525)-20log(4*3.14*5)

=-7.5dBm>-13dBm

P（TR）=10log(P(RT）*0.5)-(30+7.5)dB

=-48.0dBm

假设天线回波损耗-15dB，则天线反射回接收链路的发射载波信号功率P(CW),

P(CW)=30dBm-15dB=15.0dBm

设定低噪放前的器件(开关，定向耦合器，滤波器)损耗为5.5dB,另外一般PR-ASK信号(250KHz,Tari=25us,X=0.5)的解调需要10dB信噪比。

根据上述分析及假设，在AgilentADS2008中建立如图2接收链路分析模型，天线口输入-51.5dBm（考虑边带有用信号仅为P（TR）的50%，灵敏度小于有用信号），中心频率915.50MHz的PR-ASK信号(250KHz，Tari=25us，X=0.5标签应答信号)叠加功率为15.0dBm,中心频率为915.25MHz的单音信号（包含相位噪声），该信号的建立符合ISO18000-6C(FCC)规范[1]。通过仿真分析确定接收机的输入P1dB压缩点需要17.1dBm左右;输入噪声系数可以很大，小于40dB即无影响;发射载波信号的相位噪声要小于-128.5dBc/Hz(偏移250KHz),该指标的设计有较大难度，但对收发单天线性能非常重要，可以通过改善天线驻波和增益来减轻该指标的设计，另外因为噪声系数要求低，输入P1dB压缩点要求高，本文通过在低噪放前加入衰减器来减轻对低噪放压缩点的要求。

根据上述分析可见收发单天线方案因为其隔离度只有15dB导致其发射信号相位噪声和接收链路P1dB压缩点指标要求很高。而收发双天线方案的隔离一般能达到40dB,因此其发射信号相位噪声和接收链路P1dB压缩点指标的设计较容易，但其成本高，复杂。