一种新的RFID 射频前端振荡器的设计方法

黄玉兰

(西安邮电大学 电子工程学院, 西安710121)

1 引 言

目前,射频识别(RFID)已经成为物联网感知环节非常重要又很活跃的研究方向[1-2],随着物联网被世界各国作为战略性新兴产业加以培育和发展,振荡器作为RFID 射频前端的关键技术,是值得深入研究的课题。振荡器是射频前端的关键模块,而低功耗和小体积是RFID 的两个重要性能指标[3-4],在低复杂度的前提下产生本振源是对RFID 射频前端的基本要求。现在射频振荡器主要采用压控振荡器(VCO)[5-6],VCO 需要同时采用晶体管和二极管,VCO 结构的优化比较困难,需要针对RFID 探求新的振荡器设计方法。

本文采用晶体管和无源网络设计振荡器。晶体管的稳定性对振荡器的设计有影响,首先配以正反馈来增加其不稳定性,使反射系数有最佳选取的保障;然后,在复平面上提出稳定性边界的确定方法,通过作图分析和函数分析综合分配性能指标;最后,给出调谐网络和终端网络的反射系数ΓS和ΓT,从而提出RFID 振荡器的设计方法。本文给出了提高晶体管不稳定性的方法,分析了振荡器的振荡条件,提出了反射系数的选取区域,实现了RFID 低复杂度的振荡电路,并给出了仿真曲线和仿真结果分析。

2 射频振荡器的工作原理

振荡器是射频系统最基本的部件之一,可以将直流功率转化成射频功率,在特定的频率点建立起稳定的正弦振荡,成为所需的射频信号源。当工作频率达到吉赫时,电压和电流将呈现出波动特性,需要采用传输线理论描述电路的特性[7-9],这时振荡器的有源器件与无源网络相配合,将产生基于反射系数Γ和散射参量S 的射频振荡。……