用于RFID 接收器的基帶電路

引言

射頻識別(RFID)技術采用輻射和反射RF功率來識別和跟蹤各種目標。典型的 RFID 系統由一個閱讀器和一個轉發器 (或標簽) 組成。一個 RFID 閱讀器包含一個RF發送器、一個或多個天線以及一個RF接收器。RFID標簽就是一個帶天線的唯一標識IC。

與雷達系統相似，閱讀器和標簽之間的通信也是通過反向散射反射來實現的 (在 860MHz ~ 960MHz 的UHF 頻段內)。本設計要點描述了一款高性能 RFID接收器。

直接轉換接收器

圖 1 示出了一個直接轉換 RF 接收器，該接收器可把一個 RF 載波直接解調為一個基帶信號，而不需中頻下變頻轉換(一個零 IF 接收器)。

發送器和接收器所共享的天線負責檢測 RF 載波，并通過一個帶通濾波器將之傳送至一個 LT?5516 解調器的RF輸入。

LT5516直接轉換解調器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低電平信號的高靈敏度，即使在很大的干擾信號情況下也不例外。

LT6231低噪聲雙通道運算放大器起一個差分至單端放大器的作用，用于驅動低通濾波器的單端輸入。

模擬基帶濾波處理由 LT1568 來完成，它是一個低噪聲、精準 RC 濾波器單元式部件。LT1568 濾波器提供了一種用于設計具有 100kHz ~ 10MHz 截止頻率的低通和帶通濾波器的簡單解決方案。對于UHF RFID系統中常用的250kHz~4MHz信號頻譜來說，這些截止頻率已經足夠了。

LT1568的差分輸出用于驅動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 位模數轉換器。ADC 之后的數字信號處理器(DSP) 負責對來自多個標簽的接收信號進行分析，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輸出轉換為一個單端輸出的 LT6231 差分放大器。在 60? 電阻器的兩端增設 270pF 外部電容器可把解調器的輸出限制為 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信號無需DC耦合，因此對基帶放大器采用了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被設定為 8kHz。差分放大器的輸入電阻器阻值被設定為 140?，旨在最大限度地降低與輸入相關的噪聲。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基準用于將放大器輸出的電平移動至位于其后的3V濾波器和ADC電路的中間電源電壓點。

一個匹配的 I 和 Q 濾波器以及一個雙通道 ADC

圖3示出了兩個被連接成雙通道、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換增益為6dB。LT1568電路利用相等的電阻器阻值實現了一個橢圓低通濾波函數(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側的固有匹配來保證。

LTC2298的輸入電壓范圍可調節至2VP-P或1VP-P。

結論

只需采用5個IC(LT5516、LT6231、兩個LT1568和一個 LTC2298) 便可設計一款高性能 UHF RFID 接收器，并具靈活性以進行適應調整和優化，從而滿足現有和新興RFID標準的要求。