高集成度UHF頻段RFID讀寫器射頻模塊設計

本文實際在天線口加耦合器測量調制模式為DSB-ASK(400KHz，Tari=6.25us,X=0.5)和PR-ASK(250KHz,Tari=25us,X=0.5)兩種情況下輸出信號功率和信號頻譜及其模板。兩種情況下的輸出功率都達到1W，其中調制模式為DSB-ASK的發射信號輸出頻譜見圖5(包含載波信號)，其疊加標簽應答信號頻譜如圖6；另外調制模式為PR-ASK的發射信號輸出頻譜見圖7(包含載波信號)，其疊加標簽應答信號頻譜如圖8。從測試結果來看DSB-ASK信號完全滿足ISO18000-6C的密集讀寫器情況下的頻譜模板(第一鄰道和主信道功率比小于-30dBc;第二鄰道和主信道功率比小于-60dBc；第三鄰道和主信道功率比小于-65dBc）。但PR-ASK信號在第二鄰道差5dB,經查證和輸入基帶信號差相關。

圖5DSB-ASK發射輸出信號頻譜

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

圖6DSB-ASK發射輸出信號疊加標簽應答信號頻譜（黃色）；發射輸出信號頻譜（藍色）

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

圖7PR-ASK發射輸出信號頻譜

（頻率：915.25MHz;250KHz，Tari=25us,X=0.5）

另外，本文還進行了讀寫器讀標簽試驗，采用6dBi的天線，測量調制模式為PR-ASK(250KHz,Tari=25us,X=0.5)的讀寫器的讀標簽的能力，其可以讀到距離天線以外5.5m處的標簽。單個標簽距離讀寫器3.8m處的讀標簽速度可達32個/秒。

圖8PR-ASK發射輸出信號疊加標簽應答信號頻譜（黃色；發射輸出信號頻譜（藍色）

（頻率：915.25MHz;250KHz，Tari=25us,X=0.5）

4結論

本文按照ISO18000-6C標準的要求采用零中頻方案建立仿真模型來分析UHF頻（902MHz-928MHz）RFID讀寫器在收發單天線條件下射頻模塊的設計，給出了發射載波相位噪聲，接收機輸入噪聲系數以及輸入P1dB壓縮點這三個重要的射頻模塊指標的分析結果，最后根據分析結果實現該高集成度的射頻模塊的實物，長*寬*高尺寸僅53.5mm*51.5mm*6mm大小。測試結果顯示信號頻譜模板性能指標達到ISO18000-6C（FCC）的密集型讀寫器的相關要求，實際其讀標簽的距離和速度均達到較高水平。該收發單天線方案射頻模塊的設計極大的縮小了傳統收發雙天線的讀寫器的尺寸及降低了成本。