UHF RFID 1W 閱讀器的RF部分通常包含大量的不同半導(dǎo)體制造工藝的RF元件。本文討論下一代RFID（射頻識別）閱讀器如何采用新的集成元件來簡化RFID閱讀器的設(shè)計。

美國的閱讀器具有+30dBm最大輸出功率；歐洲的閱讀器最大輸出為+27dBm；日本的閱讀器最大輸出功率為+30dBm。當今在美國的大多數(shù)1W閱讀器是為低密度用戶設(shè)計的，其發(fā)射和帶外要求是由FCC確定。對于美國和日本的閱讀器可以采用飽和功率放大器（PA），可使PAE（功率附加效率）在較高的 50%量級。對于歐洲閱讀器，功率放大器必須工作在線性區(qū)，這可使PAE降低到30%左右。

RFID閱讀器的頻率方案示于表1。

RFID閱讀器的頻率方案

為了減少RFID閱讀器RF部分的尺寸，必須增加每個元件的功能。圖1示出RFID閱讀器的典型框圖，并示出集成元件到芯片組的一種可能的方法。

RFID閱讀器的典型框圖

源模塊

源模塊的用途是為RFID閱讀器的發(fā)送和接收通路提供頻率合成LO（本振），其頻率見表1。頻率合成器為了能為TX（發(fā)送）和RX（接收）信號通路提供合適的LO輸入，必須放大合成器之后的信號。

對于源模塊，關(guān)鍵是要適應(yīng)性強，這樣單塊PC板可以用于處理所有不同的頻段。用一個集成合成器/VCO集成電路，采用不同的電感值可以對準VCO頻段的中心。日本頻段比美國和歐洲頻段要求更快的開關(guān)速度，這仍然可以用5KHz BW（帶寬）環(huán)形濾波器實現(xiàn)，但需用不同的元件值。在功率分配器中需要有20dB量級的隔離。基于成本考慮，一般采用單片窄帶功率分配器，但對于 850~960MHz，它不是最佳的。為了使每個隔離最佳，采用調(diào)節(jié)電感器和/或電容器重新對準功率分配器隔離。

為了減小尺寸和減少整個元件數(shù)，必須組合各種各樣的元件來構(gòu)成一個源模塊。TCXO（溫控晶振）制造在屏蔽封裝中，以使頻率穩(wěn)定性最高和噪聲最小。合成器所用的大多數(shù)元件是低成本的SMTI（表面貼裝）封裝。合成器/源模塊另一個要求是需要屏蔽，以使環(huán)路穩(wěn)定和相位噪聲最小。

集成這些不同元件的一種可能方法是用LGA（焊區(qū)柵陣列）封裝。很多合成器模塊是分層和邊緣碟形，這便于信號從板頂部到印刷電路板。一般采用LGA封裝。為了保證較強的機械連接和低感性地連接，在封裝的中心應(yīng)該有幾個大的地貼片。較大的貼片（如20×60mm2）能提供比邊緣蝶形更強的連接。

合成器的設(shè)計和封裝應(yīng)該使RF屏蔽最大。

發(fā)送模塊拓撲

如圖1所示，典型的發(fā)送模塊應(yīng)包括DBM （雙平衡混頻器）、LO放大器、前置放大器、功率放大器和ITN（阻抗變換網(wǎng)絡(luò)）。采用混合技術(shù)使每個元件最佳化，混頻器和級間匹配網(wǎng)絡(luò)的PA和HMIC 用GaAs HBT。這樣高集成度可使小信號增益超過50dB，這需要精心布置摸塊。為了保持穩(wěn)定度，必須把前置放大器放置在盡可能遠離功率放大器的地。圖2是此方案的電路拓撲。外表上，只需要少量旁路電容器和一般的高頻技術(shù)來實現(xiàn)模塊的固有性能。單電源工作具有方便性和成本優(yōu)勢。

發(fā)送模塊拓撲

6×6mm2 PQFN多芯片模塊是構(gòu)建發(fā)送模塊的好的封裝選擇。這種方法有幾個優(yōu)點。這是封裝多芯片的一個有效方法。由于PQFN封裝的底部可直接焊接到地，所以它具有到地的低電感和來自放大器管芯片底部的低熱阻通路。

發(fā)送模塊混頻器和LO放大器

DBM給載波信號發(fā)送調(diào)制。所包含的LO放大器增大來自源模塊的信號到足夠電平來驅(qū)動混頻器本振端口，另外，所具有的LO放大器提供50Ω接口，這使得到源模塊有一個簡單的互連。

混頻器調(diào)制的RF輸出到前置放大器，然后到功率放大器。前置放大器具有17dB增益，由3級器件實現(xiàn)的功率放大器提供35dB小信號增益。在發(fā)送模塊中也包含一個ITN。此網(wǎng)絡(luò)的用途是變換50Ω負載電阻功率放大器所需要的阻抗值，以便在有效電源電壓能產(chǎn)生所希望的輸出功率。對于典型的3.6V電源，此阻抗僅為幾歐姆，生成大的環(huán)流電流。低電阻需要適當處理電路寄生干擾。此電路需要仔細地設(shè)計，才能實現(xiàn)高性能和可靠性。

在HMIC中不考慮實現(xiàn)ITN尺寸的情況下，此技術(shù)可提供小的可控制寄生干擾，諧波帶阻濾波器中的寄生參量需要其后的諧波濾波器來減小。