用于RFID 接收器的基帶電路

引言

射頻識(shí)別(RFID)技術(shù)采用輻射和反射RF功率來識(shí)別和跟蹤各種目標(biāo)。典型的 RFID 系統(tǒng)由一個(gè)閱讀器和一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器 (或標(biāo)簽) 組成。一個(gè) RFID 閱讀器包含一個(gè)RF發(fā)送器、一個(gè)或多個(gè)天線以及一個(gè)RF接收器。RFID標(biāo)簽就是一個(gè)帶天線的唯一標(biāo)識(shí)IC。

與雷達(dá)系統(tǒng)相似，閱讀器和標(biāo)簽之間的通信也是通過反向散射反射來實(shí)現(xiàn)的 (在 860MHz ~ 960MHz 的UHF 頻段內(nèi))。本設(shè)計(jì)要點(diǎn)描述了一款高性能 RFID接收器。

直接轉(zhuǎn)換接收器

圖 1 示出了一個(gè)直接轉(zhuǎn)換 RF 接收器，該接收器可把一個(gè) RF 載波直接解調(diào)為一個(gè)基帶信號(hào)，而不需中頻下變頻轉(zhuǎn)換(一個(gè)零 IF 接收器)。

發(fā)送器和接收器所共享的天線負(fù)責(zé)檢測(cè) RF 載波，并通過一個(gè)帶通濾波器將之傳送至一個(gè) LT?5516 解調(diào)器的RF輸入。

LT5516直接轉(zhuǎn)換解調(diào)器800MHz至1.5GHz的頻率范圍包括了 RFID 閱讀器所使用的 UHF 頻段 (860MHz至 960MHz)。LT5516 超群的線性提供了對(duì)低電平信號(hào)的高靈敏度，即使在很大的干擾信號(hào)情況下也不例外。

LT6231低噪聲雙通道運(yùn)算放大器起一個(gè)差分至單端放大器的作用，用于驅(qū)動(dòng)低通濾波器的單端輸入。

模擬基帶濾波處理由 LT1568 來完成，它是一個(gè)低噪聲、精準(zhǔn) RC 濾波器單元式部件。LT1568 濾波器提供了一種用于設(shè)計(jì)具有 100kHz ~ 10MHz 截止頻率的低通和帶通濾波器的簡(jiǎn)單解決方案。對(duì)于UHF RFID系統(tǒng)中常用的250kHz~4MHz信號(hào)頻譜來說，這些截止頻率已經(jīng)足夠了。

LT1568的差分輸出用于驅(qū)動(dòng)LTC2298 ADC的輸入。LT2298是一款具有74dB信噪比(SNR)的65Msps、低功耗(400mW)、雙通道14 位模數(shù)轉(zhuǎn)換器。ADC 之后的數(shù)字信號(hào)處理器(DSP) 負(fù)責(zé)對(duì)來自多個(gè)標(biāo)簽的接收信號(hào)進(jìn)行分析，并提供附加的濾波處理。

一款低噪聲差分至單端放大器

圖2示出了一款用于把LT5516的差分I或Q輸出轉(zhuǎn)換為一個(gè)單端輸出的 LT6231 差分放大器。在 60? 電阻器的兩端增設(shè) 270pF 外部電容器可把解調(diào)器的輸出限制為 10MHz，以防止任何高頻干擾傳送至 LT6231 放大器。

由于幅移鍵控(ASK) RFID信號(hào)無需DC耦合，因此對(duì)基帶放大器采用了AC耦合。

由 AC 耦合電容器和放大器輸入電阻器提供的高通極點(diǎn)被設(shè)定為 8kHz。差分放大器的輸入電阻器阻值被設(shè)定為 140?，旨在最大限度地降低與輸入相關(guān)的噪聲。放大器輸出端上的噪聲層為4.3nV/√ Hz乘以放大器增益(增益 ≥ 5)。LTC2298 ADC提供的1.5V基準(zhǔn)用于將放大器輸出的電平移動(dòng)至位于其后的3V濾波器和ADC電路的中間電源電壓點(diǎn)。

一個(gè)匹配的 I 和 Q 濾波器以及一個(gè)雙通道 ADC

圖3示出了兩個(gè)被連接成雙通道、匹配、四階濾波器的LT1568濾波器單元式部件。LT1568濾波器的單端輸入至差分輸出轉(zhuǎn)換增益為6dB。LT1568電路利用相等的電阻器阻值實(shí)現(xiàn)了一個(gè)橢圓低通濾波函數(shù)(見圖3)。2(f-3dB)條件下的阻帶衰減為34dB。I和Q濾波器匹配由LT1568的A和B側(cè)的固有匹配來保證。

LTC2298的輸入電壓范圍可調(diào)節(jié)至2VP-P或1VP-P。

結(jié)論

只需采用5個(gè)IC(LT5516、LT6231、兩個(gè)LT1568和一個(gè) LTC2298) 便可設(shè)計(jì)一款高性能 UHF RFID 接收器，并具靈活性以進(jìn)行適應(yīng)調(diào)整和優(yōu)化，從而滿足現(xiàn)有和新興RFID標(biāo)準(zhǔn)的要求。