用于UHFRFID的功率放大器设计
用于UHF RFID的功率放大器设计
用于UHF RFID的功率放大器设计摘要：功率放大器是UHF RFID系统的重要模块，也是RFID系统中功耗最大的器件。
本文采用TSMC0.18rf CMOS工艺，设计了一款用于RFID的线性功率放大器。
在915 MHz频段，最大输出功率为17.8 dBm，饱和效率达到了40%，输出1 dB压缩点（P1dB）为15.4 dBm，其小信号增益达到了28.7 dB。
关键词： RFID；CMOS功率放大器；1dB压缩点；小信号增益；PAE1 RFID系统与PA 近年来，无线通信技术得到了迅速发展。
射频识别RFID（Radio Frequency Identification）作为一种新兴的自动化识别技术已经广泛应用于物流管理、门禁管理等多个领域，有广泛的应用前景和巨大的市场价值。
其基本原理是利用射频信号的反射传输，实现读写器与标签之间的通信[1]。
一个典型的RFID系统包括读写器、标签、后台计算机等[2]，功率放大器是RFID系统的最后一级，它负责将基带电路传送来的调制信号放大，然后通过天线发射出去。
由于功率放大器存在非线性失真等非理想因素，而且是系统中功耗最大的器件，故必须仔细设计,以免影响发射信号质量。
目前功率放大器市场上较为流行的工艺是砷化镓（GaAs）工艺，它具有良好的高频特性，但价格昂贵。
随着便携式设备的广泛应用，低压、低成本、高效率IC(Integrated Circuit)成为技术研究的重点。
现今CMOS工艺的截止频率能达到100 GHz以上，显示了良好的高频特性。
而其工艺简单、价格便宜、易于与其他模块集成的特点，也使得CMOS功率放大器得到了广泛的研究和应用，现在已经有研究人员设计了60 GHz的功率放大器[3，4]。
本文采用台积电的CMOS工艺(TSMC0.18rf)，实现了一款用于RFID读写器的功率放大器，工作频段为902 MHz～928 MHz。
系统采用幅移键控调制方式（ASK），为了保证线性度，同时兼顾效率，故放大器工作在AB类。
UHF波段多载波高功率线性放大器研究的开题报告
UHF波段多载波高功率线性放大器研究的开题报告一、研究背景和意义UHF波段多载波高功率线性放大器是一种广泛应用于无线通信、雷达、卫星通信等领域的重要设备。
随着科技的进步和需求的增加，对于UHF波段频谱利用率的要求越来越高，需要在尽可能小的频谱范围内传输更多的信号，因此需要高功率的放大器来保证信号的传输质量。
同时，多载波技术也可以提高频率利用率，降低通信系统复杂度。
因此，研究UHF波段多载波高功率线性放大器，可以提高通信系统的可靠性和性能，满足现代通信的需求。
二、研究内容和目标本文将围绕UHF波段多载波高功率线性放大器的设计、优化和测试展开研究，具体内容包括：1. 多载波技术的理论和应用研究，在UHF波段应用中的优势和发展趋势。
2. 高功率线性放大器的设计和优化，探讨不同电路结构和器件选型的优缺点，分析在多载波条件下的反馈和失真问题，并提出对应的解决方案。
3. 设计和制作高功率线性放大器的实验原型，测试电路的性能参数，包括增益、跨导、输出功率、效率等，并对其在多载波条件下的性能进行分析和评估。
4. 基于实验数据和仿真分析，对高功率线性放大器进行优化，提高其性能指标和稳定性，为其在UHF波段多载波应用中提供有力支持。
本文的研究目标是开发并优化一种高性能的UHF波段多载波高功率线性放大器，探索适合多载波应用的电路和器件组合，提高传输质量和频率利用率，并为相关领域提供有价值的参考和应用借鉴。
三、研究方法和技术路线本研究采用实验方法和理论分析相结合的方式进行。
首先，通过文献调研和现有产品市场分析，确认研究目标和技术路线。
其次，进行多载波技术理论研究和电路仿真模拟，比较不同方案的优缺点，选择最优的电路结构和器件组合进行实验原型制作。
第三，利用实验原型测试电路的性能参数，主要包括增益、跨导、输出功率、效率等，并进行数据分析和比较。
第四，针对实验数据和仿真结果进行反馈和调整，优化电路结构和器件组合，提高电路的性能指标和稳定性。
UHF RFID发射机用高精度可编程增益放大器设计
UHF RFID发射机用高精度可编程增益放大器设计
商龙;张长春;方玉明;郭宇锋;刘蕾蕾
【期刊名称】《微电子学与计算机》
【年(卷),期】2014(0)6
【摘要】采用标准0.18μm CMOS工艺,设计了一种应用于超高频射频识别(UHF RFID)发射机的高精度可编程增益放大器(PGA).该PGA由增益细调级和增益粗调级级联形成.增益细调级采用闭环电阻反馈技术,实现了增益的精确控制,并提高了线性度.增益粗调级采用开环源极负反馈技术,实现了增益的粗略控制,并降低了功耗.仿真结果表明,在1.8V工作电压下,整个可编程增益放大器的功耗为2.69mW,增益动态范围为-12~24dB,步长为1dB,增益误差<0.02dB;-12dB增益下输入1dB压缩点为-5.54dBm.
【总页数】4页(P133-136)
【关键词】可编程增益放大器;UHF;RFID发射机;低功耗;高精度
【作者】商龙;张长春;方玉明;郭宇锋;刘蕾蕾
【作者单位】南京邮电大学电子科学与工程学院;东南大学毫米波国家重点实验室【正文语种】中文
【中图分类】TN722
【相关文献】
1.用D/A转换器实现高精度可编程增益放大器 [J], 徐继红
2.运算放大器与开关组成的高精度可编程增益放大器 [J], 史延龄;李洪津
3.高精度的全差动可编程增益放大器 [J],
4.TI推出业界最高精度的全差动可编程增益放大器 [J],
5.一种高精度宽带可编程增益放大器设计 [J], 谢祎;卫宝跃;张海英
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UHF频段射频识别阅读器射频前端及放大器设计的开题报告
UHF频段射频识别阅读器射频前端及放大器设计的开题报告该开题报告主要讨论UHF频段射频识别阅读器射频前端及放大器设计相关的问题。
我们首先自我介绍并介绍此次设计的背景。
随后，我们探讨关于射频前端的结构，包括功率分配、天线匹配电路设计和信号调理电路设计。
接着，我们深入探讨关于放大器的设计，包括小信号放大器、功率放大器和功率耦合网络的设计。
最后，我们讨论设计的预期结果。
介绍部分UHF射频识别（RFID）技术是现代智能物联网领域的重要组成部分。
UHF RFID读取器具有识别标签速度快、识别距离远、设备体积小等优势，广泛应用于仓储管理、物流配送、门禁身份识别等领域。
本次设计的RFID射频读取器的前端电路及放大器设计，是为完成一款性能稳定、抗干扰干扰的UHF频段RFID读取器而进行的。
射频前端结构设计射频前端的主要功能是实现天线与识别标签之间的信号传输和调理，以便于后续射频信号的处理以及提高识别标签的识别率。
因此，射频前端中包含功率分配电路、天线匹配电路和信号调理电路三个模块。
功率分配电路功率分配电路通常由驻波比（VSWR）稳定器和功率分配器组成，其主要功能是将识别标签发送的信号从天线分配到射频接收机和信号调理电路之间。
实际设计中，可选择使用衰减器和传输线等电路来实现功率分配功能，不仅可以降低驻波比，同时可以延迟信号到达信号调理电路，用于相位校正，实现射频信号的调制、解调等。
天线匹配电路设计天线匹配电路主要是用于实现天线与接收机输出级之间的最大耦合，以尽量提高接收机的信噪比和灵敏度。
匹配电路的稳定和效率对整个前端电路的性能影响非常大，需要根据天线特性和接收机输出级特性来选择合适的匹配网络。
信号调理电路设计信号调理电路是整个RFID读取器的中心，主要是对接收到的射频信号进行过滤、放大等处理。
它可以通过滤波器、放大器、混频器等实现。
需要考虑电路稳定、抗干扰性等要求。
放大器设计在射频信号处理中，强化射频信号是至关重要的。
UHF频段无源RFID读写器系统总体方案设计
UHF频段无源RFID读写器系统总体方案设计
一、介绍
二、系统基本原理
三、硬件设计
1.射频天线设计：根据系统要求选择合适的射频天线，考虑射频特性、天线增益等因素，并进行天线布局设计。
2.射频前端模块设计：选择合适的射频前端模块，进行天线输入和输
出匹配，配置合适的放大器、滤波器等电路。
3.数字信号处理模块设计：选择合适的数字信号处理芯片，设计合适
的数字信号处理电路，包括信号解调、滤波、放大、数据解析等功能。
四、软件设计
1.射频天线驱动程序：设计合适的驱动程序，控制射频天线的启动和
关闭，调节射频天线的功率和频率等参数。
2.信号处理程序：实现信号的解调、滤波、放大、数据解析等功能。
五、系统性能评估
对UHF频段无源RFID读写器系统的性能进行评估，主要包括以下几
个方面：
六、总结
本文基于UHF频段无源RFID读写器系统，详细介绍了系统的总体方
案设计，包括系统的基本原理、硬件设计、软件设计和系统性能评估等方
面。
通过对系统的设计和评估，可以实现该系统在实际应用中的高效工作和稳定性能。
用于UHF RFID的功率放大器设计
用于UHF RFID的功率放大器设计徐建辉;冯晓星;王新安【期刊名称】《电子技术应用》【年(卷),期】2011(37)7【摘要】Power amplifier is one of the most important components in RFID system. This paper presents a linear power amplifier for RFID application. The PA is fabricated in TSMC 0.18 μm CMOS process. The power amplifier provides an output power of 17.8 dBm with a saturation efficiency of 40% at 915 MHz. The output 1 dB compression point is 15.4 dBm. The PA has a small signal gain of 28.7 dB.%功率放大器是UHF RFID系统的重要模块,也是RFID系统中功耗最大的器件.本文采用TSMC0.18rf CMOS工艺,设计了一款用于RFID的线性功率放大器.在915 MHz频段,最大输出功率为17.8 dBm,饱和效率达到了40％,输出1dB压缩点(P1dB)为15.4 dBm,其小信号增益达到了28.7dB.【总页数】3页(P79-81)【作者】徐建辉;冯晓星;王新安【作者单位】北京大学深圳研究生院集成电路与系统设计实验室,广东深圳518055;北京大学深圳研究生院集成电路与系统设计实验室,广东深圳518055;北京大学深圳研究生院集成电路与系统设计实验室,广东深圳518055【正文语种】中文【中图分类】TN722.1【相关文献】1.零中频UHF RFID接收机中的低噪声放大器设计 [J], 张润曦;石春琦;崔建明;赖宗声;曹丰文2.UHF波段大功率固态功率放大器设计 [J], 何军;郑茂;吴治霖3.奥地利微电子的UHF RFID阅读器IC应用于Nordic ID最新的UHF RFID阅读器模块 [J],4.UHF波段5 kW脉冲功率放大器设计 [J], 卫明; 王姜铂5.UHF RFID发射机用高精度可编程增益放大器设计 [J], 商龙;张长春;方玉明;郭宇锋;刘蕾蕾因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
UHF RFID功率放大器的设计实现的开题报告
UHF RFID功率放大器的设计实现的开题报告一、研究背景和意义射频识别技术（RFID，Radio Frequency Identification）是近年来飞速发展的一种自动识别技术，主要应用于物流、安防、金融等领域。
RFID系统主要由三个部分组成：标签、读写器和一定的通讯协议。
其中标签是实现信息存储与传输的关键。
RFID标签分为两类：主动式标签和被动式标签。
主动式标签需要电池来驱动，可以实现比被动式标签更远距离的通讯。
而被动式标签是不需要电池直接将接收到的信号转化为能量以供工作的。
其中，射频能量获取与转换单元为标签系统的核心，因此被动式标签系统成为目前市场上主流的产品。
被动式标签强依赖外部发射机的高功率电磁场来实现接收能量、存储载波和反射调制等功能，考虑到使用功率较低的RFID读写器和提高读写器与标签之间通信距离的需求，因此，需要一个高功率放大器。
外部发射机基于超高频（UHF）技术的RFID系统主要采用引入功率放大技术实现射频输出功率的提高。
这种技术可以消除电缆的传输损耗，防止声纳干扰（同频、纵深、钝击干扰等），提高读取距离和成功率，同时减少了能耗和电池的更换。
二、研究内容和目标本研究的主要目标是设计与开发一种基于UHF频段的RFID高功率放大器。
通过提高RFID读写器与被动式标签之间的通讯距离和成功率，以及降低读写器能耗和电池更换的需求，为RFID应用的发展提供重要的支持和促进作用。
研究内容主要包括：1.对UHF频段下RFID功率放大器的技术特点和发展现状进行深入分析和研究。
2.根据专业分析和实验数据分析，设计UHF RFID高功率放大器的电路原理和硬件程序。
3.利用网络模拟器进行仿真实验。
4.车间制造制定，打印设计制造图纸，完成电路板制作和组装测试，验证UHF RFID高功率放大器性能参数。
三、研究方法和技术路线本研究采用以下方法和技术路线：1.搜集相关文献、产品手册和市场调研数据，深入分析和研究UHF RFID功率放大器的技术特点和发展现状。
UHF宽带固态大功率放大器的设计与实现
（ ｈ ４ｈＲｓ ｒ ｎｔｕ Ｅ ，ｈｉ ｈａｇＨ ｂｉ ５０ １Ｃ ｉ ） Ｔｅ５ ｔ ｅ ａｃ ｓｔｅｆｃ Ｓｉ ｚｕｎ ｅ ０ ８ ， ｈｎ ｅ ｈＩ ｉ ｔｏ ｊ ａ ｅ０ ａ
１ 工 作原 理
整个放 大器从 功 能上可 以简单 地划 分为 功率放 大 部分 、 控部 分 和 电源 ３部 分 。其 中 电源 的 主要 监 任务 是将市 电转 换成 设 备 所需 的直 流 供 电 ， 监控 部 分 主要完成 对功率 放大部 分 的实时监 视 以及对 一些 意外情 况做 出及 时 的反 应 Ｊ 以最 大 限度地 保 护 整 ， 机 和方便地 排除故 障 ， ２部分技术 已经 比较 成 熟 ， 这 本文 不再进行 详细讨 论 。本 文 主要讨 论功 率放 大部 分 与散热部 分 的设 计与实 现 。 功率放 大部分 主要 进行 小信 号 的功 率放 大 ， 它 是功放 的主体 部分 ， 通过 它来 实 现功 放 的 电性 能 指 标， 例如增 益 、 出功率 和功率 平坦度 等 。功率 放大 输 部 分具体示 意方框 图如 图 １ 所示 。
配 网络 。
采 用多个小 功率 晶体 管合路 来实 现大功 率放大 模块 的方 式 ， 可以方便 地解 决 晶体 管输入 ／ 出匹配 输 网络 的设 计 问题 ， 并且 可 以将热 源有效地 分 隔开 ， 降 低 系统散 热 的难 度 。同 时采 用 这 种设 计 方式 ， 可 还
２ １ 末级模块 ．
目前射频 Ｌ ＭＯ Ｄ Ｓ的设计 技术 十分成 熟 ， 作于 工 几 百 ＭＨ 左 右 的 晶体 管 可 以输 出几 百 ｗ 的功 率 。 ｚ 然 而 随着器件输 出能力 的提高 ， 器件 的输 入／ 出阻 输 抗 就越 来越小 ， 并且 随频 率变化 十分剧 烈 ， 匹配 网络 的设计 变得 十分 困难 ， 尤其 是 跨 倍 频程 的大 功率 匹
低频rfid信号功率放大器实验报告
低频rfid信号功率放大器实验报告
实验目的：搭建一款低频RFID信号功率放大器，测量其放大功率和频率响应，并对实验结果进行分析。
实验原理：低频RFID信号功率放大器是一种用于放大低频RFID信号强度的电路。
其基本原理是采用场效应管作为放大器管，通过调整管子的偏置电压和负载匹配，从而达到对信号进行放大的目的。
实验设备：示波器、信号发生器、场效应管、电阻、电容、半固定电阻、端口复用器等。
实验步骤：
1. 按照电路图连接电路，调节场效应管的偏置电压，使得电路工作在合适的工作点。
2. 使用信号发生器产生低频RFID信号，连接到放大器输入端口。
3. 打开示波器，连接到放大器输出端口，调节示波器的设置，以测量放大器的输出功率和频率响应。
4. 记录实验数据，并进行分析。
实验结果：
在实验中，我们按照上述步骤进行了实验，下面是我们的实验结果：
输出功率：200mW
频率响应：10kHz-100kHz
根据实验结果，我们可以看出，在合适的工作点下，这个低频RFID信号功率放大器可以非常有效地放大低频RFID信号，
并且在10kHz-100kHz的频率范围内，频率响应非常平坦。
实验总结：
通过本次实验，我们了解了低频RFID信号功率放大器的基本
原理，以及如何调整电路参数来实现对信号的放大。
同时，我们也掌握了使用示波器等设备进行测量和分析实验结果的方法，对提高我们的实验能力有很大的帮助。
UHFRFID阅读器中SiGeBiCMOS功率放大器的设计
Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ａ ｓ ｉ ｎ ｇ ｌ ｅ ｃ ｈ ｉ ｐ ｏ ｆ Ｒ Ｆ Ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ Ａｍ ｐ ｌ ｉ ｉ ｆ ｅ ｒ（ Ｐ Ａ）ｆ ｏ ｒ ＵＨ Ｆ Ｒ 凡Ｄ Ｒ ｅ ａ ｄ ｅ ｒ ｉ ｓ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｅ ｄ ａ ｎ ｄ
Ｄ Ｏ Ｉ ：１ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ６— ４ ７ ２ ９ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ３ ． ０ ０ ９
Ｕ ＨＦ Ｒ Ｆ Ｉ Ｄ 阅读 器 中 Ｓ ｉ Ｇｅ Ｂ ｉ Ｃ ＭＯＳ 功 率放 大 器 的设 计
阮 颖 ，张书 霖
２ ０ ０ ０ ９ ０ ； ２ ０ ０ ０ ６ ２ ）
（ １ ． 上海 电力学 院 电子与信 息工程学院 ， 上海 ２ ． 华东师范大学 微 电子 电路 与系统研究 所 ， 上海
摘
要： 设计 了一种工作在 ８ ６ ０— ９ ６ ０ ＭＨｚ 频段 内 ， 用于 Ｕ Ｈ Ｆ Ｒ Ｆ Ｉ Ｄ 阅读 器的单芯片射频功率放大器 （ Ｐ Ａ） ． 概
述了Ｐ Ａ适用 的 Ｕ Ｈ Ｆ Ｒ Ｆ Ｉ Ｄ 通信标准和采用 的 ０ ． １ ８ Ｉ ｘ ｍ Ｓ ｉ Ｇ ｅ Ｂ ｉ Ｃ ＭＯ Ｓ工艺技术 ， 分析 了 Ｐ Ａ匹配电路和 自适
频段． 超 高频射 频 识 别 技 术 （ Ｕ ｌ ｔ ｒ ａ Ｈ ｉ ｇ ｈ Ｆ ｒ ｅ ｑ ｕ ｅ ｎ ｃ ｙ
Ｒ ａ ｄ ｉ ｏ Ｆ ｒ ｅ ｑ ｕ ｅ ｎ ｃ ｙ Ｉ ｄ ｅ ｎ ｔ ｉ ｉ ｆ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ， Ｕ ＨＦ Ｒ Ｆ Ｉ Ｄ） 是 一种
合已有的射频识别系统， 按照读写器和标签之间的 工作频率可以将其分为低频 Ｌ Ｆ （ １ ２ ５～ １ ３ ５ ｋ Ｈ ｚ ） 、 高频 ＨＦ（ ３—３ ０ ＭＨｚ ） ｎ ｚ ） 和微波 Ｍｉ ｃ ｒ ｏ ｗ ａ ｖ ｅ （ ２ ． ４ ～ ２ ． ４ ５ Ｇ Ｈ ｚ ） 等多个
UHF频段rfid读写器的电路设计
UHF频段rfid读写器的电路设计摘要：近年来，射频识别（rfid）系统已经在诸多领域得到了推广和运用。
为了满足社会对UHF频段rfid读写器的使用要求，对基于UHF频段的射频识别读写器的电路设计进行了研究。
关键词：UHF频段；rfid读写器；电路设计1读写器天线及匹配滤波电路设计读写器控制芯片采用TI公司的耐高温超低功耗单片机MSP430F2370，射频前端芯片采用TRF7970A。
TRF7970A芯片是TI公司推出的一款工作于13．56MHzNFC／RFID系统的集成式模拟前端（AFE）和多协议数据组帧器件，耐温可高达110℃，支持ISO／IEC14443－A／B、ISO／IEC15693以及Tag－it等协议，可完成硬件编码解码、调制解调、组帧分析等数字处理功能，避免软件部分在单片机中编写协议栈，降低了系统的复杂度。
TRF7970A芯片可以通过VDD＿X由内置的辅助电源整流器向外部供电，并可以通过引脚SYS＿CLK向外部提供时钟信号。
为减少读写器组件、降低功耗，设计时由射频前端芯片为提供工作电压和同步时钟频率，仅保留一个13．56MHz标准晶振。
单片机与射频前端芯片以并行方式通信。
射频前端芯片有三个射频收发相关引脚：片内主接收器引脚，片内辅助接收器引脚以及射频发送引脚。
接收时，控制系统会在片内主接受器引脚与片内辅助接收器引脚之间自动切换较大RSSI值的引脚作为主要接收端口。
接收端口阻抗为10kΩ，接收采用负载调制方式，耦合性功率能够较明显地体现在电压上，因此外围电路无需考虑匹配获取最大功率，只要通过分压获得信号电压，能够检测电压的差异即可。
发送端口工作在半功率工作时输出阻抗为8Ω，工作在全功率时输出阻抗为4Ω。
与接收端口不同，发送端口需要为了功率最大化而进行匹配[1]。
射频芯片端口与外接天线匹配方式一般分为两种：从两端往中间共同匹配至50Ω标准阻抗或者两端直接进行匹配，本文读写器采用前者匹配方式，即天线和TRF7970A的TX ＿OUT端口共同匹配至50Ω。
一种小型高性能 UHF 频段150W 放大器设计
一种小型高性能 UHF 频段150W 放大器设计魏利郝;盛荣志;甄建勇;陈小兵【摘要】This paper introduces the design and realization of a UHF-band 150 W amplifier.There are many kinds of transistor,so choosing appropriate transistor and matching circuit are important for amplifier design.In the design,in order to implement miniature and high efficiency,the intermediate-power high-efficiency wideband transmitter and line transformer are used to perform resistance matc-hing,and 3 dB bridge and balun line are used to perform dividing and combining.The miniature design is implemented for coupler and structure.A UHF-band 150 W amplifier is designed and debugged,the test results show that the efficiency surpasses 45%,the harmoni-zation is higher than 20 dBc,and the dimensions are less than 241 mm×106 mm×31 mm.%介绍了一种小型高性能UHF 频段150 W 放大器的设计与实现。
UHF RFID阅读器中SiGe BiCMOS功率放大器的设计
UHF RFID阅读器中SiGe BiCMOS功率放大器的设计阮颖;张书霖
【期刊名称】《上海电力学院学报》
【年(卷),期】2013(029)003
【摘要】设计了一种工作在860～960 MHz频段内,用于UHF RFID阅读器的单芯片射频功率放大器(PA).概述了PA适用的UHF RFID通信标准和采用的0.18 μm SiGe BiCMOS工艺技术,分析了PA匹配电路和自适应偏置电路的设计方法,给出了PA芯片的电路结构和芯片测试结果.
【总页数】4页(P238-240,245)
【作者】阮颖;张书霖
【作者单位】上海电力学院电子与信息工程学院,上海200090;华东师范大学微电子电路与系统研究所,上海200062
【正文语种】中文
【中图分类】TN722.75
【相关文献】
1.基于键合线模拟的SiGe BiCMOS 915 MHz功率放大器的设计 [J], 董颖惠;张海兵
2.370-390MHz SiGe BiCMOS功率放大器设计 [J], 熊秀春;李智群;李亮;李文渊;王志功
3.UHF RFID阅读器中基于ROM的成型滤波电路设计 [J], 徐智勇;庄奕琪;靳刚
4.3.43 GHz SiGe BiCMOS功率放大器设计 [J], 周建冲;李智群;范海娟;王志功
5.UHF RFID阅读器中优化小数频率综合器设计 [J], 张润曦;何伟;石春琦;赖宗声因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
物联网RFID射频系统中放大器的设计与测试
物联网RFID射频系统中放大器的设计与测试物联网RFID射频系统中放大器的设计与测试随着物联网技术的发展和应用，RFID射频技术也逐渐成为智能化物联网系统中必不可少的核心技术之一。
而在RFID射频系统中，放大器作为重要的信号处理器件，发挥着关键作用。
因此，在物联网RFID射频系统的设计中，放大器的设计和测试显得尤为重要。
一、物联网RFID射频系统中放大器的设计物联网RFID射频系统中的放大器主要有两种类型：功率放大器和低噪放大器。
功率放大器主要用于RFID天线驱动，低噪放大器主要用于信号放大和转换。
在设计放大器前，需要选定合适的工作频段和技术方案，并综合考虑放大器的工作方式、参数、线路、元器件等一系列因素。
1. 选择工作频段RFID射频系统中常用的工作频段有LF、HF、UHF、MW、LW等，其中LF频段（125KHz到134.2KHz）、HF频段（13.56MHz）、UHF频段（860MHz到960MHz）是应用最为广泛的三个频段。
选择工作频段时要综合考虑系统的应用需求、天线的带宽和增益等因素，以确定放大器的技术方案。
2. 设计放大器参数放大器参数主要包括增益、带宽、输入和输出阻抗、噪声系数、稳定性等。
为了设计出性能优良的放大器，需要综合考虑系统的应用特点和要求，按照设计规范和标准进行测试和优化。
其中，增益和带宽是放大器设计时最为重要的参数之一。
可以采用软件仿真等技术手段进行优化设计。
3. 设计放大器线路放大器的线路设计主要包括单端、差分模式设计，以及布局和布线设计。
在线路设计过程中，需要保证放大器的抗干扰性、抗磁场干扰能力、瞬态响应等性能指标；对于高频放大器，在布局和布线设计中还需注意信号线的阻抗匹配和互相的隔离等问题。
同时，放大器线路的稳定性和可靠性也是设计的关键因素之一。
4. 选择放大器元器件放大器元器件的选择要考虑元器件的特性、工作条件、可靠性等因素。
常用的放大器元器件包括二极管、场效应管、晶体管、集成电路等。
RFID系统驱动级功率放大器的设计与实现
万方数据万方数据万方数据南敬昌等：ＲＦＩＤ系统驱动级功率放大器的设计与实现图４放大器的版图结构Ｆｉｇ．４Ｐｒｉｎｔｅｄｃｉｒｃｕｉｔｂｏａｒｄｏｆａｍｐｌｉｆｉｅｒ５实际测试电路板加工完成后，进行焊接。
在焊接的时候，一定要注意放大器底部的散热片与ＰＣＢ板的散热片充分接触好。
如果散热片没有充分接触好，会导致放大器的结温过高，从而使得放大器不能正常的工作。
电路板焊接完成后，接下来需要对放大器进行实际的测试。
首先，采用惠普公司ＨＰ８５９４Ｅ测量放大器的二次谐波分量。
测试前需给放大器提供５ｖ和９Ｖ的直流偏置电压，使放大器正常的工作起来。
放大器的输入端输入一个频率为９２２．３７５、功率为一８ｄＢｍ的已调波信号。
由于频谱分析仪最大的输入功率为３０ｄＢｍ。
为了防止频谱仪的损坏，测试时频谱仪的输入端需加一个衰减器，衰减值应保证大于放大器额定输出功率与频谱仪最大输入功率的差值，本设计使用了一个２４ｄＢ的衰减器。
测试结果如图５所示。
图５二次谐波测试结果ｒｉｇ．５ＴｅｓｔｒｅｓｕｌｔｏｆｓｅｃｏｎｄｈａｒｍｏｎｉｅｓＯａｏｂｅｒ２０Ｄ９图５为放大器的二次谐波分量测试结果。
放大器的输入频率为９２２．３７５ＭＨｚ，则放大器的二次谐波频率为ｌ８４５ＭＨｚ。
图中标记显示在输入功率为一８ｄＢｍ，频谱仪输入端加２４ｄＢ衰减的条件下，放大器的二次谐波输出功率为一２８．３８ｄＢｍ。
二次谐波分量为放大器的二次谐波分量输出功率减去基波分量输出功率，由此可得二次谐波分量为一２５ｄＢｃ。
其次，采用惠普公司的ＨＰ８５９３Ｃ矢量网络分析仪测量放大器的功率增益和输入、输出驻波比。
测试结果如图６所示。
图６显示在整个工作频段内放大器的功率增益达到２８ｄＢ以上，输入驻波比在１．３以下，输出驻波比在１．４以下。
（ａ）增益随频率变化（ｂ）输入驻波比随频率变化Ｓｅｍ／ｔⅪｎｄｕｃｔｏｒＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＶ０１．３４Ｎｏ．１０１０３９万方数据南敬昌等：ＲＦＩＤ系统驱动级功率放大器的设计与实现（ｃ）输出驻波比随顿翠变化图６增益、驻波比测试结果Ｆｉｇ．６Ｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓｏｆｇａｉｎａｎｄｓｔａｎｄｉｎｇｗａｖｅｒａｔｉｏ总之，上述测试结果显示，在整个工作频段内放大器的二次谐波分量、功率增益、输入输出驻波比等参数完全达到设计指标要求。
UHF波段5KW脉冲功率放大器设计
图2 四路分配/合成器的原理图以及插损仿真图
平，TTL 控制信号高电平，SPDT 开关闭合到射频放大器链路上；只要各路控制信号中有一路出现低电平，TTL 控制信号为低电平，射频开关闭合到50欧姆吸收电阻上，断开射频
过脉宽/占空比报警RF 脉冲输入
TTL 控制信号
耦合器
与门
脉宽/占空比检测
检波器
驻波报警输出至30W 前级
50 Ω
TTL 调制脉冲
放大器链路。
功率检测和保护电路分为前向功率检测和反向功率检测，实现了驻波报警功能和输出功率显示功能。
其原理如图5所示，功放使用的耦合器为单定向耦合器，只耦合出一部分前向功率。
耦合器的输出功率通过环形器，环形器的隔离端输出的是负载反射功率，通过一个衰减器再进行检波。
正反向功率检波后分别进行功率检
图3 二路分配/合成器的原理图以及插损仿真图
驻波报警
图7 功放性能测试曲线。
UHF RFID阅读器中功率可控放大器的设计
UHF RFID阅读器中功率可控放大器的设计
李建雄;宋山林;赵可;邢梅恩;张奇龙;陈明省
【期刊名称】《天津工业大学学报》
【年(卷),期】2016(35)4
【摘要】设计了一种应用于UHF RFID阅读器发射机中的功率放大器.采用2级功放，第1级功放采用数控增益放大器ADL5240，第2级采用放大器ADL5605，
工作在902-928 MHz的频率范围内.实测结果显示：在915 MHz的中心频率处，此功率放大器能够产生大于30 dBm的信号，增益范围为10.6-40.4 dB，效率可
达到42%.该设计能够满足发射机对信号的要求.
【总页数】6页(P64-69)
【关键词】射频识别;阅读器;功率放大器;增益
【作者】李建雄;宋山林;赵可;邢梅恩;张奇龙;陈明省
【作者单位】天津工业大学电子与信息工程学院;华北油田通信公司生产技术部【正文语种】中文
【中图分类】TP311
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5.一种适于无源UHF RFID定位的功率可控阅读器系统硬件设计方案 [J], 许信光;杜凯旋;于乐新
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用于UHF RFID的功率放大器设计
用于UHF RFID的功率放大器设计
摘要：功率放大器是UHF RFID系统的重要模块，也是RFID系统中功耗最大的器件。
本文采用TSMC0.18rf CMOS工艺，设计了一款用于RFID的线性功率放大器。
在915MHz频段，最大输出功率为17.8dBm，饱和效率达到了40%，输出1dB压缩点（P1dB）为15.4dBm，其小信号增益达到了28.7dB。
关键词：RFID；CMOS功率放大器；1dB压缩点；小信号增益；PAE
1RFID系统与PA近年来，无线通信技术得到了迅速发展。
射频识别RFID （Radio Frequency Identification）作为一种新兴的自动化识别技术已经广泛
应用于物流管理、门禁管理等多个领域，有广泛的应用前景和巨大的市场价值。
其基本原理是利用射频信号的反射传输，实现读写器与标签之间的通信[1]。
一个典型的RFID系统包括读写器、标签、后台计算机等[2]，功率放大器是RFID
系统的最后一级，它负责将基带电路传送来的调制信号放大，然后通过天线发射出去。
由于功率放大器存在非线性失真等非理想因素，而且是系统中功耗最大的
器件，故必须仔细设计,以免影响发射信号质量。
目前功率放大器市场上较为流行的工艺是砷化镓（GaAs）工艺，它具有良好的高频特性，但价格昂贵。
随着便携式设备的广泛应用，低压、低成本、高效率IC(Integrated Circuit)成为技术研究的重点。
现今CMOS工艺的截止频率能达到100GHz以上，显示了良好的高频特性。
而其工艺简单、价格便宜、易于与其他模块集成的特点，也使得CMOS功率放大器得到了广泛的研究和应用，现在已经有研究人员设计了60GHz的功率放大器[3，4]。
本文采用台积电的CMOS工艺(TSMC0.18rf)，实现了一款用于RFID读写器的功率放大器，工作频段为902MHz～928MHz。
系统采用幅移键控调制方式（ASK），为了保证线性度，同时兼顾效率，故放大
器工作在AB类。
功率放大器饱和输出功率为17.8dBm，功率附加效率达到了40%，输出1dB压缩点为15.4dBm，小信号增益28.7dB。
2电路设计本文描述的功率放大器。
由于单级放大不能提供足够大的增益，故采用两级放大结构以保证输出功率；为了保证功率放大器的线性度与效率，第一级偏置在A类，第二级工作在AB类。
两级放大器的工作电源Vdd都是1.8V。
第一级MOS管上串联的电阻R1和电容C2能够提高功率放大器低频下的稳定性[5]；L1、C1、Cd1构成输入匹配网络，其中Cd1也起隔直电容的作用；Cd2、L2、C4、C5构成输出匹配网络，用于抑制高次谐波分量，同时将天线负载转换为输出级最佳匹配负载；L3、L4分别是第一级和第二级的源级键合线；RFC1和RFC2分别是第一级和第二级的扼流圈RFC（RF Choke）。
深亚微米工艺下，MOS管的击穿电压值低。
由于AB类功率放大器工作时的漏极电压可达2倍电源电压，容易使得MOS栅漏极电压超过击穿电压，所以，为了防止MOS管被击穿，第二级采用共源共栅（Cascode）结构。
同时，由于Cascode结构的隔离作用，能够增加前后级的
隔离度，进而增加功率放大器的稳定性。
3版图设计在Cadence Virtuoso环境下设计了版图，版图尺寸为760?滋m×450?滋m。
在版图设计时，需要注意以下问题：(1)由于功率放大器饱和工作时，流经放大级的电流比较大，因此必须要考虑源极、漏极金属走线的宽度。
在TSMC0.18rf工艺下，M1-M5的电流(DC)能力为1mA/?滋m（110℃）。
因此在设计第二级时，需要采用多个MOS管并联的方式以增加源极、漏极金属宽度，防止因电流过大而造成金属熔断。
(2)在功率放大器中，MOS管源极键合线(bond-wire)严重影响了输出功率的大小，同时由于产生的源极反馈会对功率放大器的稳定性产生影响，所以必须尽量减小键合线电感量。
通过增加PAD数量，使多根键合线并联，这样可以显著地减小寄生电感量。
排版时应尽量让地线和电源线交叉平行，相同信号线垂直走向，这样有利于减小走线之间的互感。
(3)由于功率放大器的干扰信号能够通过衬底严重影响LNA等其他电路模块，因此在版图设计时一定要添加足够的保护环，以减小对其他模块的影响[6，7]。
并且，由于功率放大器是最大热源，在系统版图设计时，需要注意功放模块与其他差分对模块之间的距离，以减小由于受热不均而造成的失配。
(4)功率放大器第一级和第二级的接地点要有足够的距离，这样能够减少两级之间的串扰，从而进一步减小键合线的影响[8]。
4前后仿真结果对比与讨论对版图提取寄生参数的后仿真结果。
在915MHz处，输出饱和功率为19dBm，输入1dB压缩点-13.6dBm，输出1dB压缩点17.6dBm，功率增益为31dB，1dB压缩点功率附加效率PAE为38%；输入驻波比S11=-19dB，输出端由于采用最大功率匹配，所以S22=-5.7dB。
同时K因子大于2，Bf因子也大于0，显示了良好的稳定性。
造成后仿真结果变差的原因主要是走线寄生电阻、电感等改变了管子的偏置状态，导致电流减小，放大能力减弱，同时也造成了输出匹配点的变化。
为了解决偏置电流减小的问题，可以增加偏置电流的控制电路，以调节偏置电流大小，补偿由于寄生参数造成的损失。
在集成系统中，可以通过数字部分控制多个电流
源开关，从而达到控制偏置电流的目的。
由于片内电感Q值太低，所以将匹配网络放在芯片外部，同时方便调谐。
在系统应用中，由于采用单端结构，所以在功率放大器前需要有一个差分转单端D2S(Differential to Single)的模块将混频器（Mixer）送过来的差分信号转换成单端信号。
但D2S的线性度比较差，
会影响整体的线性度，同时由于单端放大器对偶次谐波没有抑制作用，故有干扰信号通过衬底影响其他模块。
因此，在实际应用中，采用差分放大器、内部集成
巴伦（Balun）或者使用外部巴伦是较为常见的使用形式。
5流片测试结果投片并绑定后，用Agilent E5071C网络分析仪和N9010A频谱分析仪进行测试。
调整匹配网络后的测试结果。
从测试结果看出，输入输出端口在915MHz附近达到了很好的匹配效果，其中S11=-18dB，S22=-20dB，。
同时测得功率放大器在915MHz有饱和输出功率17.8dBm，小信号功率增益为28.7dB。
输入1dB压缩点为-12.4 dBm，输出1dB压缩点为15.4dBm，。
在功率放大器饱和输出时，电流源提供的直流电流为82mA，求得饱和时的功率附加效率为40%。
功率增益、PAE 等与后仿真有较大恶化，原因在于绑定线、寄生电阻等会消耗电压余度。
PCB 版图绘制不佳，也会造成功率放大器性能恶化。