高集成度UHF频段RFID读写器射频模块设计

本文实际在天线口加耦合器测量调制模式为DSB-ASK(400KHz，Tari=6.25us,X=0.5)和PR-ASK(250KHz,Tari=25us,X=0.5)两种情况下输出信号功率和信号频谱及其模板。两种情况下的输出功率都达到1W，其中调制模式为DSB-ASK的发射信号输出频谱见图5(包含载波信号)，其叠加标签应答信号频谱如图6；另外调制模式为PR-ASK的发射信号输出频谱见图7(包含载波信号)，其叠加标签应答信号频谱如图8。从测试结果来看DSB-ASK信号完全满足ISO18000-6C的密集读写器情况下的频谱模板(第一邻道和主信道功率比小于-30dBc;第二邻道和主信道功率比小于-60dBc；第三邻道和主信道功率比小于-65dBc）。但PR-ASK信号在第二邻道差5dB,经查证和输入基带信号差相关。

图5DSB-ASK发射输出信号频谱

（频率：915.25MHz;400KHz，Tari=6.25us,X=0.5）

图6DSB-ASK发射输出信号叠加标签应答信号频谱（黄色）；发射输出信号频谱（蓝色）

（频率：915.25MHz;400KHz，Tari=6.25us,X=0.5）

图7PR-ASK发射输出信号频谱

（频率：915.25MHz;250KHz，Tari=25us,X=0.5）

另外，本文还进行了读写器读标签试验，采用6dBi的天线，测量调制模式为PR-ASK(250KHz,Tari=25us,X=0.5)的读写器的读标签的能力，其可以读到距离天线以外5.5m处的标签。单个标签距离读写器3.8m处的读标签速度可达32个/秒。

图8PR-ASK发射输出信号叠加标签应答信号频谱（黄色；发射输出信号频谱（蓝色）

（频率：915.25MHz;250KHz，Tari=25us,X=0.5）

4结论

本文按照ISO18000-6C标准的要求采用零中频方案建立仿真模型来分析UHF频（902MHz-928MHz）RFID读写器在收发单天线条件下射频模块的设计，给出了发射载波相位噪声，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的分析结果，最后根据分析结果实现该高集成度的射频模块的实物，长*宽*高尺寸仅53.5mm*51.5mm*6mm大小。测试结果显示信号频谱模板性能指标达到ISO18000-6C（FCC）的密集型读写器的相关要求，实际其读标签的距离和速度均达到较高水平。该收发单天线方案射频模块的设计极大的缩小了传统收发双天线的读写器的尺寸及降低了成本。