超高頻RFID接收機(jī)研究概述

譚碧云

【摘要】為了解決超高頻RFID接收機(jī)低功耗和高集成度問題，本文基于超高頻RFID技術(shù)、CMOS技術(shù)和接收機(jī)無線通信技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，提供一種用于超高頻RFID無線通信應(yīng)用包絡(luò)檢波架構(gòu)接收機(jī)方案。

【關(guān)鍵詞】超高頻RFID 接收機(jī) CMOS技術(shù) 包絡(luò)檢波

一、引言

伴隨著RFID技術(shù)和無線通信技術(shù)快速發(fā)展，人們對于RFID通信系統(tǒng)提出了更高要求，例如高集成度、低功耗和多標(biāo)準(zhǔn)多模式兼容等。而超高頻RFID通信本身具有低成本、遠(yuǎn)距離和高速度等特點(diǎn)，并且能夠廣泛地用于生產(chǎn)物流運(yùn)輸、醫(yī)療電子以及智能消費(fèi)等領(lǐng)域。因此，低功耗和高集成超高頻RFID通信系統(tǒng)越來越成為目前研究熱點(diǎn)。

二、超高頻RFID技術(shù)

根據(jù)國外RFID技術(shù)ISO/IEC 18000標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議，超高頻RFID主要頻率范圍分別為430-434.97MHz、860-969MHz和2400～2483.5MHz，而我國主要集中在920-925MHz。與國外RFID技術(shù)研究相比，我國RFID技術(shù)研究大多數(shù)集中在低頻段，而超高頻RFID技術(shù)研究仍然很薄弱。為了盡快減少與國外技術(shù)差距，超高頻RFID通信技術(shù)研究具有重要的戰(zhàn)略價(jià)值和實(shí)際意義。

三、接收機(jī)研究

CMOS工藝技術(shù)具有低成本和小尺寸特點(diǎn)，現(xiàn)已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于射頻無線通信系統(tǒng)。超高頻RFID通信系統(tǒng)采用CMOS技術(shù)研究低成本和高集成度問題能夠得到解決。然而，超高頻RFID通信設(shè)備具有工作環(huán)境復(fù)雜、使用數(shù)量多以及應(yīng)用領(lǐng)域廣等特點(diǎn)，并且大多數(shù)使用電池供電。因此，設(shè)備長時(shí)間工作頻繁地更換電池將成為麻煩，低功耗問題越來越成為超高頻RFID通信設(shè)備大規(guī)模應(yīng)用的瓶頸。尤其，無線通信射頻接收機(jī)低功耗研究非常關(guān)鍵。

隨著研究深入，各種各樣的低功耗接收機(jī)架構(gòu)逐漸出現(xiàn)，比如低中頻式和零中頻式等。雖然這些架構(gòu)在某種程度上降低功耗，但仍然存在高能耗模塊如本地振蕩器和射頻鎖相環(huán)。然而，一種新型低功耗包絡(luò)檢波架構(gòu)接收機(jī)容易地實(shí)現(xiàn)射頻信號頻率變換。根據(jù)超高頻RFID通信低數(shù)據(jù)率、窄帶寬和簡單調(diào)制方式特點(diǎn)，射頻通信系統(tǒng)可采用簡單包絡(luò)檢波架構(gòu)進(jìn)行變頻。目前，包絡(luò)檢波架構(gòu)接收機(jī)框圖如圖1所示，主要包括帶通濾波器、射頻前端放大器、包絡(luò)檢波器和基帶解調(diào)等模塊。與傳統(tǒng)架構(gòu)接收機(jī)變頻原理不同，包絡(luò)檢波架構(gòu)接收機(jī)利用幅度檢波代替信號混頻實(shí)現(xiàn)變頻。首先，該接收機(jī)利用帶通濾波器將天線接收到射頻信號進(jìn)行濾波避免外界雜波干擾，接著使用射頻前端放大器進(jìn)行信號放大，然后基于包絡(luò)檢波器實(shí)現(xiàn)信號頻率變換，最后通過基帶模塊完成信號解調(diào)處理。因此，超高頻RFID射頻接收機(jī)通信系統(tǒng)采用包絡(luò)檢波架構(gòu)實(shí)現(xiàn)高集成度和低功耗要求。

四、結(jié)束語

本文針對超高頻RFID技術(shù)國內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求進(jìn)行介紹，利用CMOS技術(shù)小尺寸和高集成度特點(diǎn)以及包絡(luò)檢波架構(gòu)低功耗特性，提出一種低功耗和高集成度超高頻RFID無線通信研究途徑。