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RFID是近年来兴起的一种无线自动识别技术,它具有方便快捷、准确可靠、可多目标识别等一系列优点,在门禁管理、物流管理、食品安全管理等领域已经广泛应用。
射频集成电路(RFIC)设计的研究对RFID等无线通信技术发展有巨大的推动作用。在现代射频集成电路采用的工艺中,CMOS具有成本低,易于集成的优点。而且随着器件尺寸减小,CMOS技术的截止频率不断提高,现在已经能够到100G Hz以上。因此,CMOS技术逐渐成为未来射频集成电路发展的趋势。本文针对ISO18000-6C协议要求,设计了两款用于UHF RFID的CMOS功率放大器,一款采用单端结构,另一款为差分结构。
本文采用台积电CMOS0.18RF工艺设计的一款用于UHF RIFD的单端功率放大器。设计过程中,为了避免放大器MOS管被击穿,在第二级采用共源共栅结构;依照谐波理论,分析了不同偏置电压下各次谐波的大小,并扫描偏置电压,找到了“Sweet Spot”,优化了功率放大器的线性度(P1dB)与效率;与输入匹配不同,通过使用Load Pull技术确定了最佳负载,得到最大输出功率;定量分析了产生不稳定的机制,并提出了两种解决办法,第一种是在电路的栅极加上一个电阻以“平衡”负阻抗,第二种是栅极和漏极之间串联一个电容与电阻;版图设计过程中,采用多个PAD并联,以减小绑定电感。对于另一款差分放大器则重点介绍它的结果。
文章最后给出了测试结果:单端功率放大器在915MHz处,输出功率为17.8dBm,输入1dB压缩点为-12.4dBm,增益达到了28.6dB,满足REID系统要求;差分放大器在915MHz处,输出功率为21.8dBm,功率增益为36dB。