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超高频射频识别系统由于具有通信距离远、速度快、信息容量大等特点,在物流、供应链等领域具有广阔的发展前景。本文以超高频识别系统中的重要部件-超高频射频读写器的单芯片实现为目标,对读写器的基带接收链路进行了系统分析和电路设计。
论文根据超高频射频识别接收链路的数据特征,提出了基带接收链路的系统架构,在SMIC0.18umMix-Signal 1P6M标准工艺下设计并实现了模拟基带抗混迭滤波器、∑△模数转换器、数字基带相关解调器,形成了完整的基带接收系统,成为整个读写器系统单芯片实现的重要组成部分。
首先,对接收链路的数据特征进行了分析,提出了基带接收链路的系统架构,根据系统设计指标对系统链路参数进行了详细计算,确定了基带接收系统中各个模块的设计指标。
其次,以Active-RC、双二阶形式实现了四阶全差分Bessel滤波器,对模数转换器前数据进行抗混迭滤波和强干扰抑制。对模数混合系统中模拟滤波器和数字滤波器的性能分配准则进行了讨论,分析了应用于滤波器中的运算放大器性能指标的选取方法。
再次,设计了二阶单比特∑△调制器以及数字端抽取滤波器,实现了完整的ZA模数转换器。输入信号Nyquist带宽4MHz,模数转换器采样速率128MHz,在32倍过采样下实现了50dB的输出动态范围,为基带接收链路提供了性能稳定的模数接口。
最后,针对接收链路的数据特征,设计了基于I/Q两路复数相关操作的相关解调器。该解调器可完成对输入数据的频偏估计、时钟恢复以及数据解码。仿真结果显示,在保证10<-5>的误码率的情况下该解调器最小解调信噪比小于15dB,为读写器系统接收灵敏度的提高提供了有力保证。经FPGA测试表明,应用该解调器后,读写器的识读距离扩展到5米以上。