解调器和环路振荡器
解调器是由快速电荷泵、峰值检测器和比较器组成。快速电荷泵检测经过ASK调制的射频信号的包络。此后,包络由峰值检测器作进一步的处理后来获得其缓慢变化的均值,该峰值检测器是由二极管连接的MOSFET和电容形成的。然后,包络信号及其缓慢变化的部分相比较来产生数字格式的解调信号。该比较器如图3中所示,其被设计为轨到轨共模输入范围满足宽的标签工作范围。其迟滞输入—输出特性还使得其可以工作在噪声环境下。环路振荡器是按照Sundaresan等人报导的方式进行设计的。作为标签IC的时钟产生器,该设计提供了4MHz的额定振荡频率。其对工艺和温度的变化都不敏感。

调制器根据数字输入信号来改变连接到天线的变容二极管的电容。通过调整电容,改变了天线的雷达截面(RCS)。阅读器检测到这些变化,使得反向散射信息可以在阅读器一侧被恢复。变容二极管通过隔直电容连接到天线端。通过变容二极管的电压由图3中间的反偏电流控制。该电流可以减慢电容改变的速度,因此反向散射调制信号可以满足FCC辐射规范。
由整流器电路看过去的输入阻抗主要是容性的。天线必须与这一容性输入相匹配来将整流器从入射波吸收的能量最大化。由于对成本的敏感性,在天线实现阻抗匹配,而不是采用分立的集总元件是适当的。天线设计的目标是调整天线的尺寸以便其电抗与芯片的输入阻抗的电抗谐振。在Ansoft Designer中采用平面矩量法电磁场求解器对天线的行为进行仿真。
图4是标签前端的输入阻抗图。其采用Nexxim的谐波平衡引擎在拉源阻抗的大信号条件下进行仿真。功率转换到标签电路的非常好的源阻抗在900MHz是Zs=35+j155Ω,当实现天线设计时,Zs还是理想的输入阻抗。采用达到Zs输入阻抗的目标来实现优化,以便可以从源(或天线)传输最大的功率。最终的设计如图5所示,其在整个UHF RFID频段内平坦的阻抗响应下产生了Za=34.3+j155Ω的输入阻抗。其还拥有1.95dB增益的宽全方向图。

在全部必要的电路和天线设计之后,要花时间将所有模块放入系统仿真器中来实现通信链路分析。在Ansoft Designer中实现了两个分离的系统平台来完成链路测试。阅读器到标签(例如上行链路)和标签到阅读器(例如下行链路)测试平台如图6所示。在两个实例中阅读器都采用行为模型来实现。对于标签到阅读器的测试,也包括了在阅读器一侧的行为级PSK解调器,来恢复PSK反向散射调制信号。
