第4章RFID的射频前端祥解.ppt

* 若使图4-58所示的双端口振荡器产生震荡，需要满足如下3个条件。 条件1：存在不稳定有源条件 条件2：振荡器左端满足 条件3：振荡器右端满足 * （2）单端口振荡器振荡条件。 单端口振荡器是双端口振荡器的特例。晶体管双端口网络配以适当的负载终端，可将其转换为单端口振荡器，微波二极管也可以构成单端口振荡器。单端口振荡器如图4-59所示 * 若使单端口振荡器产生振荡，需要满足如下条件 （3）稳定振荡条件。 振荡器在起振时，还要求整个电路在某一频率下出现不稳定，即应有 电路总电阻小于零，振荡器中将有对应频率下持续增长的电流I流过 * 对于一个稳态的振荡来说，还应有能力消除由于电流或频率的扰动所引起的振荡频率偏差，也就是说，稳态的振荡要求电流或频率的任何扰动都应该被阻尼掉，使振荡器回到原来的状态。由高Q谐振电路构成调谐网络可以使振荡器有高稳定性，因此为提高振荡器的稳定性，应选择有高品质因数的调谐网络。 2．晶体管振荡器 晶体管振荡器实际是工作于不稳定区域的晶体管二端口网络。把有潜在不稳定的晶体管终端连接一个阻抗，选择阻抗的数值在不稳定区域驱动晶体管，就可以建立起单端口负阻网络。 * 3．二极管振荡器 可以使用隧道二极管、雪崩渡越二极管和耿氏二极管等负阻器件构建单端口振荡电路。这些振荡电路的缺点是输出波形较差，噪声也比较高，但使用这些二极管构建的振荡电路可以方便地获得射频高端频段的振荡信号。 4．介质谐振器振荡器 前面曾经讨论过，由高Q谐振电路构成的调谐网络可以使振荡器有高的稳定性，因此应选择有高品质因数的调谐网络。用集总元件或微带线和短截线构成的调谐网络，Q值很难超过几百。而介质谐振器未加载的Q值可以达到几千或上万，它结构紧凑而且容易与平面电路集成，因此得到了越来越广泛的应用。 * 4.8混频器的设计 混频器是射频系统中用于频率变换的部件，具有广泛的应用领域，可以将输入信号的频率升高或降低而不改变原信号的特性。混频器的典型应用是在射频的接收系统中，混频器可以将较高频率的射频输入信号变换为频率较低的中频输出信号，以便更容易对信号进行后续的调整和处理。 混频器是一个3端口器件，其中两个端口输入，一个端口输出。混频器采用非线性或时变参量元件，可以将两个不同频率的输入信号变为一系列不同频率的输出信号，输出频率分别为两个输入频率的和频、差频及谐波。 * 1．混频器的特性 混频器的符号和功能如图4-60所示。图4-60（a）是上变频的工作状况，两个输入端分别称为本振端（LO）和中频端（IF），输出端称为射频端（RF）。图4-60（b）是下变频的工作状况，两个输入端分别称为本振端（LO）和射频端（RF），输出端称为中频端（IF）。 * 混频器的变频损耗定义为可用RF输入功率与可用IF输出功率之比，用dB表示为 电阻性负载会吸收能量，产生阻抗损耗。混频器输出只选和频或差频，谐波不是所需的输出信号，导致了谐波损耗。 * 2．单端二极管混频器 用一个二极管产生所需IF信号的混频器称为单端二极管混频器。单端二极管混频器如图4-62所示。RF和LO输入到同相耦合器中，两个输入电压合为一体，利用二极管进行混频，由于二极管的非线性，从二极管输出的信号存在多个频率，经过一个低通滤波器，可以获得差频IF信号。 * 肖特基二极管方程为 此电压在非线性二极管上所产生的电流响应 * 二极管的非线性导致输出信号存在多个频率，新频率分量为 这里关心的是差频，有 经过一个低通滤波器，可以获得差频IF信号。 * 3．单平衡混频器 前面讨论的单端二极管混频器虽然容易实现，但在宽带应用中不易保持输入匹配及本振信号与射频信号之间相互隔离，为此提出单平衡混频器。图4-63所示为单平衡混频器的构成，两个单端混频器与一个3dB耦合器可以组成单平衡混频器， 图4-63描述的单平衡混频器，3dB耦合器可以是如图4-63（a）所示的90°混合网络或如图4-63（b）所示的180°混合网络。使用90°混合网络可以有很宽的频率范围，在RF端口可以得到完全的输入匹配，同时可以除去所有偶数阶互调产物。 * * 习题4 4-5 什么是负载调制？什么是电阻负载调制？什么是电容负载调制？它们之间有何不同？ 4-7 低通滤波器原型有哪4种？并给出它们的响应曲线。 4-12