用于RFID 接收器的基带电路
引言
射频识别(RFID)技术采用辐射和反射RF功率来识别和跟踪各种目标。典型的 RFID 系统由一个阅读器和一个转发器 (或标签) 组成。一个 RFID 阅读器包含一个RF发送器、一个或多个天线以及一个RF接收器。RFID标签就是一个带天线的唯一标识IC。
与雷达系统相似，阅读器和标签之间的通信也是通过反向散射反射来实现的 (在 860MHz ~ 960MHz 的UHF 频段内)。本设计要点描述了一款高性能 RFID接收器。
直接转换接收器
图 1 示出了一个直接转换 RF 接收器，该接收器可把一个 RF 载波直接解调为一个基带信号，而不需中频下变频转换(一个零 IF 接收器)。
发送器和接收器所共享的天线负责检测 RF 载波，并通过一个带通滤波器将之传送至一个 LT®5516 解调器的RF输入。
LT5516直接转换解调器800MHz至1.5GHz的频率范围包括了 RFID 阅读器所使用的 UHF 频段 (860MHz至 960MHz)。LT5516 超群的线性提供了对低电平信号的高灵敏度，即使在很大的干扰信号情况下也不例外。
LT6231低噪声双通道运算放大器起一个差分至单端放大器的作用，用于驱动低通滤波器的单端输入。
模拟基带滤波处理由 LT1568 来完成，它是一个低噪声、精准 RC 滤波器单元式部件。LT1568 滤波器提供了一种用于设计具有 100kHz ~ 10MHz 截止频率的低通和带通滤波器的简单解决方案。对于UHF RFID系统中常用的250kHz~4MHz信号频谱来说，这些截止频率已经足够了。
LT1568的差分输出用于驱动LTC2298 ADC的输入。LT2298是一款具有74dB信噪比(SNR)的65Msps、低功耗(400mW)、双通道14 位模数转换器。ADC 之后的数字信号处理器(DSP) 负责对来自多个标签的接收信号进行分析，并提供附加的滤波处理。
一款低噪声差分至单端放大器
图2示出了一款用于把LT5516的差分I或Q输出转换为一个单端输出的 LT6231 差分放大器。在 60Ω 电阻器的两端增设 270pF 外部电容器可把解调器的输出限制为 10MHz，以防止任何高频干扰传送至 LT6231 放大器。
由于幅移键控(ASK) RFID信号无需DC耦合，因此对基带放大器采用了AC耦合。
由 AC 耦合电容器和放大器输入电阻器提供的高通极点被设定为 8kHz。差分放大器的输入电阻器阻值被设定为 140Ω，旨在最大限度地降低与输入相关的噪声。放大器输出端上的噪声层为4.3nV/√ Hz乘以放大器增益(增益 ≥ 5)。LTC2298 ADC提供的1.5V基准用于将放大器输出的电平移动至位于其后的3V滤波器和ADC电路的中间电源电压点。
一个匹配的 I 和 Q 滤波器以及一个双通道 ADC
图3示出了两个被连接成双通道、匹配、四阶滤波器的LT1568滤波器单元式部件。LT1568滤波器的单端输入至差分输出转换增益为6dB。LT1568电路利用相等的电阻器阻值实现了一个椭圆低通滤波函数(见图3)。2(f-3dB)条件下的阻带衰减为34dB。I和Q滤波器匹配由LT1568的A和B侧的固有匹配来保证。
LTC2298的输入电压范围可调节至2VP-P或1VP-P。
结论
只需采用5个IC(LT5516、LT6231、两个LT1568和一个 LTC2298) 便可设计一款高性能 UHF RFID 接收器，并具灵活性以进行适应调整和优化，从而满足现有和新兴RFID标准的要求。
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