高集成度UHF頻段RFID讀寫器射頻模塊設計

1引言

無線射頻識別（RFID，RadioFrequencyIdentification）是結合了無線電、芯片設計以及計算機等多學科的新技術,尤其近年來超高頻（UHF）的標準ISO18000-6C的制訂及其系統的開發，使得RFID應用前景更為廣闊。通常一套UHFRFID系統包括標簽，讀寫器，天線和后臺控制器等=，見圖1，其中讀寫器是設計難度大，很重要的部件之一。標簽和讀寫器間的通信是采用反向散射原理將標簽的數據傳輸到讀寫器，這樣就需要讀寫器發射載波信號攜帶回標簽的數據=，這樣的工作方式就存在接收標簽信號的同時，發射鏈路一直在發射載波信號。如果收發鏈路隔離差，就會存在發射鏈路的載波信號泄漏到接收鏈路過強導致接收鏈路飽和，線性惡化和發射載波信號的相位噪聲影響接收信號解調而無法識別標簽數據。

傳統的讀寫器設計采用收發天線分離，增加收發信號的隔離度，避免發射載波信號泄漏過強，但該種讀寫器的體積比較大，成本高，需要多天線，安裝麻煩。本文采用零中頻方案，通過仿真分析收發單天線讀寫器的射頻模塊指標設計，克服收發單天線讀寫器比收發雙天線隔離度差的問題，制定出合理的發射載波信號的相位噪聲指標和接收鏈路噪聲系數及P1dB壓縮點指標，從而設計出UHF頻段（902MHz-928MHz）高集成度的2組收發單天線讀寫器射頻模塊，其輸出功率能達到1W，讀標簽的距離可以達到5米以上。

圖1RFID系統組成框圖

2仿真及分析

本文采用零中頻方案，如圖2所示的兩組收發單天線射頻模塊設計框圖。為比較分析，給出圖3所示的兩組收發雙天線射頻模塊框圖。

圖2兩組收發單天線射頻模塊框圖

圖3兩組收發雙天線射頻模塊框圖