第2章電感耦合方式的射頻前端

1、12 2 電感耦合方式的射頻前端電感耦合方式的射頻前端 射頻識別技術(shù)在工作頻率13.56 MHz和小于135 kHz時，基于電感耦合方式（能量及信息傳遞以電感耦合方式實現(xiàn)），在更高頻段基于雷達(dá)探測目標(biāo)的反向散射耦合方式（雷達(dá)發(fā)射電磁波信號碰到目標(biāo)后攜帶目標(biāo)信息返回雷達(dá)接收機(jī)）。 電感耦合方式的基礎(chǔ)是電感電容（LC）諧振回路及電感線圈產(chǎn)生的交變磁場，它是射頻卡工作的基本原理?；诶走_(dá)探測目標(biāo)的反向散射耦合方式的基礎(chǔ)是電磁波傳播和反射的形成，它用于微波電子標(biāo)簽。 實現(xiàn)射頻能量和信息傳遞的電路稱為射頻前端電路，簡稱為射頻前端。 22 2 電感耦合方式的射頻前端電感耦合方式的射頻前端2.1閱讀器天線電

2、路2.1.1 閱讀器天線電路的選擇 （a）串聯(lián)諧振回路 （b）并聯(lián)諧振回路 L C L C C1 C2 初級 線圈 次級線圈 （c）具有初級和次級線圈的耦合電路 在閱讀器中，串聯(lián)諧振回路具有電路簡單、成本低，激勵可采用低內(nèi)阻的恒壓源，諧振時可獲得最大的回路電流等特點，被廣泛采用。 32 2 電感耦合方式的射頻前端電感耦合方式的射頻前端2.1.2串聯(lián)諧振回路1、電路組成R1是電感線圈L損耗的等效電阻，RS是信號源sV的內(nèi)阻，RL是負(fù)載電阻，回路總電阻值R=R1+RS+RL。 圖2.2 串聯(lián)諧振回路42 2 電感耦合方式的射頻前端電感耦合方式的射頻前端 2、諧振及諧振條件1jjsssVVVIZRX

3、RLC回路電流I 22221ZRXRLC阻抗 相角 1arctanarctanLXCRR52 2 電感耦合方式的射頻前端電感耦合方式的射頻前端10XLC從路的諧振條件 01LC012fLC001LLCC是諧振回路的特性阻抗62 2 電感耦合方式的射頻前端電感耦合方式的射頻前端 3、諧振特性 串聯(lián)諧振回路具有如下特性：（1）諧振時，回路電抗X=0，阻抗Z=R為最小值，且為純阻（2）諧振時，回路電流最大，且電流和信號源同相。（3）電感與電容兩端電壓的模值相等，且等于外加電壓的Q倍。0LsVjQV0CsVjQV 72 2 電感耦合方式的射頻前端電感耦合方式的射頻前端回路的品質(zhì)因數(shù) 00111LLQR

4、CRRCR 通常，回路的Q值可達(dá)數(shù)十到近百，諧振時電感線圈和電容器兩端電壓可比信號源電壓大數(shù)十到百倍，在選擇電路器件時，必須考慮器件的耐壓問題。82 2 電感耦合方式的射頻前端電感耦合方式的射頻前端4、能量關(guān)系 設(shè)諧振時瞬時電流i為：電感L上存儲的能量為：電容C上存儲的能量為：則電感L和電容C上存儲的能量和為：W是一個不隨時間變化的常數(shù)，這說明回路中存儲的能量保持不變，只在線圈和電容器間相互轉(zhuǎn)換。 0sin()miIwt222011sin ()22LmwLiLIwt222011cos ()22CcmwCvLIwt2012CLmwwwLI92 2 電感耦合方式的射頻前端電感耦合方式的射頻前端當(dāng)諧

5、振時，電阻R上消耗的平均功率為：在每一個周期T內(nèi)，電阻R上消耗的能量為：則： 2012mPRI200112RmwPTRIf20200121122mCLRmLIwwQwRIf102 2 電感耦合方式的射頻前端電感耦合方式的射頻前端5、諧振曲線和通頻帶（1）諧振曲線 回路中電流幅值與外加電壓頻率之間的關(guān)系曲線，稱為諧振曲線。任意頻率下的回路電流與諧振時的回路電流之比為：000000111j()1j()1j ()IRLIRLQCR取其模值 m2220m20001111211IIQQ112 2 電感耦合方式的射頻前端電感耦合方式的射頻前端 根據(jù)上式畫出諧振曲線圖2.3 串聯(lián)諧振回路的諧振曲線 由圖可見

6、Q值越高，諧振曲線越尖銳，回路的選擇性越好。122 2 電感耦合方式的射頻前端電感耦合方式的射頻前端 （2）通頻帶 諧振回路的通頻帶通常用半功率點的兩個邊界頻率之間的間隔表示，半功率的電流比Im/I0m為0.707 。Q值越高，通頻帶越窄，（選擇性越好）。通頻帶 200.7002122BW2222fQQ132 2 電感耦合方式的射頻前端電感耦合方式的射頻前端 2.1.3電感線圈的交變磁場 1.磁場強度H和磁感應(yīng)強度B 安培定理指出，電流流過一個導(dǎo)體時，在此導(dǎo)體的周圍會產(chǎn)生一個磁場 。(/)2iA maH圖2.5 載流導(dǎo)體周圍的磁場0rBu u H是真空磁導(dǎo)率， 是相對磁導(dǎo)率142 2 電感耦合

7、方式的射頻前端電感耦合方式的射頻前端 2、環(huán)形短圓柱形線圈的磁感應(yīng)強度 在電感耦合的RFID系統(tǒng)中，閱讀器天線電路的電感常采用短圓柱形線圈結(jié)構(gòu) 。離線圈中心距離為r 處P點的磁感應(yīng)強度 大小為：20 11Z0Z3 2222i N aarBH152 2 電感耦合方式的射頻前端電感耦合方式的射頻前端 （1）磁感應(yīng)強度B B和距離r的關(guān)系 （a ） （b） i1 P v1=V1msin(t) BZ 線圈 a r X Y Z O 11Z02i NaBr a時 211Z00Z32i N arBH從線圈中心到一定距離磁場強度幾乎是不變的，而后急劇下降，其衰減大約為60dB/10倍距離。162 2 電感耦合

8、方式的射頻前端電感耦合方式的射頻前端 上述結(jié)論適用于近場，近場是指從線圈中心處距離小于 的范圍：頻率小于135kHz的 大于353米；頻率小于13.56MHz的 大于3.5米；2rrrr172 2 電感耦合方式的射頻前端電感耦合方式的射頻前端(2)最佳線圈半徑a 當(dāng)線圈半徑a一定時，在r=0.707a處可獲得最大場強。2ar182 2 電感耦合方式的射頻前端電感耦合方式的射頻前端 2.2應(yīng)答器的天線電路 2.2.1應(yīng)答器天線電路的連接 （1）MCRF355和MCRF360的天線電路 Microchip 公司的13.56 MHz應(yīng)答器（無源射頻卡）MCRF355和MCRF360芯片的天線電路 1

9、92 2 電感耦合方式的射頻前端電感耦合方式的射頻前端 （2）e5550芯片的天線電路 工作頻率為125 kHz，電感線圈和電容器為外接。 202 2 電感耦合方式的射頻前端電感耦合方式的射頻前端2.2.2并聯(lián)諧振回路1、電路組成與諧振條件 串聯(lián)諧振回路適用于恒壓源，即信號源內(nèi)阻很小的情況。 如果信號源的內(nèi)阻大，應(yīng)采用并聯(lián)諧振回路。 在研究并聯(lián)諧振回路時，采用恒流源（信號源內(nèi)阻很大）分析比較方便。 212 2 電感耦合方式的射頻前端電感耦合方式的射頻前端在實際應(yīng)用中，通常都滿足wLR1，因此并聯(lián)回路兩端間的阻抗為：由上式可得到另一形式的并聯(lián)諧振回路：式中， 為電導(dǎo)， 為電納。 1111()11

10、1()()RjwLjwCZCRRjwLj wCjwCLwL1bwCwL11pCRgLR111()CRYgjbj wCZLwL222 2 電感耦合方式的射頻前端電感耦合方式的射頻前端 2.2.3串并聯(lián)阻抗等效互換 22222222112222222222(j)()jjjxRXR XR XZRRXRXRXRX2222122222221/xR XRRRRXRX2222122222221/R XXXRXXR232 2 電感耦合方式的射頻前端電感耦合方式的射頻前端2.3閱讀器和應(yīng)答器之間的電感耦合 法拉第定理指出，一個時變磁場通過一個閉合導(dǎo)體回路時，在其上會產(chǎn)生感應(yīng)電壓，并在回路中產(chǎn)生電流。 當(dāng)應(yīng)答器進(jìn)

11、入閱讀器產(chǎn)生的交變磁場時，應(yīng)答器的電感線圈上就會產(chǎn)生感應(yīng)電壓，當(dāng)距離足夠近，應(yīng)答器天線電路所截獲的能量可以供應(yīng)答器芯片正常工作時，閱讀器和應(yīng)答器才能進(jìn)入信息交互階段。 2 2 電感耦合方式的射頻前端電感耦合方式的射頻前端 2.3.1應(yīng)答器線圈感應(yīng)電壓的計算 當(dāng) 時，則 （2.57）20 122223 222ddddcosdddd2i avNNSNaStttar B22ddddvNtt 2NSB dcos1a 201211222 3/22()u N N a SdidivMardtdt 252 2 電感耦合方式的射頻前端電感耦合方式的射頻前端 2.3.2應(yīng)答器諧振回路端電壓的計算 應(yīng)答器天線電路的

12、等效電路 應(yīng)答器諧振回路的端電壓 應(yīng)答器的等效電路262 2 電感耦合方式的射頻前端電感耦合方式的射頻前端 V2是電感線圈L2中的感應(yīng)電壓，R2是L2的損耗電阻，C2是諧振電容，Rl是負(fù)載， 是應(yīng)答器諧振回路兩端的電壓。當(dāng) 達(dá)到一定電壓值，就可產(chǎn)生應(yīng)答器芯片正常工作所需的直流電壓。 經(jīng)過串、并聯(lián)阻抗等效互換后，得到相應(yīng)的等效電路。 當(dāng)電路諧振時， （2.59） （2.57） 2v2v22vv Q 201211222 3/22()u N N a SdidivMardtdt 272 2 電感耦合方式的射頻前端電感耦合方式的射頻前端 將2.57代入2.59，得到以下式子。 （2.60） （2.61）

13、 （2.62） 201223 222dd2iN N a SivQtar 2012212z3/222cos22mN avQ N SItfN SQar B201z13/222cos2mN aItarB282 2 電感耦合方式的射頻前端電感耦合方式的射頻前端例2.1 MCRF355芯片工作于13.56MHz,其天線電路封裝在ID-1型卡中，卡尺寸為85.6mm*54m*0.76mm,當(dāng)MCRF355芯片天線電路上具有4V（峰值）電壓時，器件可達(dá)到正常工作所需的2.4V直流電壓。設(shè)其天線電路的Q值為40，線圈匝數(shù)N2=4，試求閱讀器電感線圈的電流值。解： 根據(jù)式（2.61）計算 值 再按2.62計算閱

14、讀器線圈的電流 22 3/21 1202()zarN iBu a2z22vfN SQB292 2 電感耦合方式的射頻前端電感耦合方式的射頻前端 2.3.3應(yīng)答器直流電源電壓的產(chǎn)生 圖2.17 應(yīng)答器直流電源電壓的產(chǎn)生 302 2 電感耦合方式的射頻前端電感耦合方式的射頻前端 2.3.3應(yīng)答器直流電源電壓的產(chǎn)生 （1）整流與濾波 天線電路獲得的耦合 電壓經(jīng)整流電路后變換為單極性的交流信號，再經(jīng)濾波電容Cp濾去高頻成分，獲得直流電壓。 采用MOS管的全波整流電路 312 2 電感耦合方式的射頻前端電感耦合方式的射頻前端 2.3.4負(fù)載調(diào)制 應(yīng)答器向閱讀器的信息傳送時采用 負(fù)載調(diào)制。 1、耦合電路模

15、型322 2 電感耦合方式的射頻前端電感耦合方式的射頻前端Vi是正弦電壓，Rs為其內(nèi)阻，R1是電感L1的損耗電阻，M是互感，R2是電感L2的損耗，RL是等效負(fù)載電阻。為分析方便，將其中的并聯(lián)電路轉(zhuǎn)為串聯(lián)電路。332 2 電感耦合方式的射頻前端電感耦合方式的射頻前端 2、互感耦合回路的等效阻抗關(guān)系 12111jZ IM IV1222j0M IZI1121122VIMZZ11222211j MVZIMZZ 為初級回路自阻抗， 為次級回路自阻抗。342 2 電感耦合方式的射頻前端電感耦合方式的射頻前端 3、電阻負(fù)載調(diào)制 負(fù)載調(diào)制有電阻和電容負(fù)載調(diào)制兩種。電阻負(fù)載調(diào)制原理圖如下圖所示。 開關(guān)S用于控制

16、負(fù)載調(diào)制電阻Rmod的接入與否，開關(guān)S的通斷由二進(jìn)制數(shù)據(jù)編碼信號控制。 圖2.11 電阻負(fù)載調(diào)制的原理圖 352 2 電感耦合方式的射頻前端電感耦合方式的射頻前端二進(jìn)制數(shù)據(jù)編碼信號用于控制開關(guān)S。當(dāng)二進(jìn)制數(shù)據(jù)編碼信號為“1”時，設(shè)開關(guān)S閉合，則此時應(yīng)答器負(fù)載電阻為RL和Rmod并聯(lián)；而二進(jìn)制數(shù)據(jù)編碼信號為“0”時，開關(guān)S斷開，應(yīng)答器負(fù)載電阻為RL。應(yīng)答器的負(fù)載電阻值有兩個對應(yīng)值，即RL（S斷開時）和RL與Rmod的并聯(lián)值RL/Rmod（S閉合時）。 362 2 電感耦合方式的射頻前端電感耦合方式的射頻前端 圖2.11的等效電路圖如下圖所示： 圖2.11 等效電路圖372 2 電感耦合方式的射頻

17、前端電感耦合方式的射頻前端（1）次級回路等效電路中的端電壓 設(shè)初級回路處于諧振狀態(tài)， 其中， 為RL和Rmod的并聯(lián)值。當(dāng)進(jìn)行負(fù)載調(diào)制時， 小于RL，因此 電壓下降。在實際電路中，電壓的變化反應(yīng)為電感線圈L2兩端可測的電壓變化。2CD2f222Lm11jjVVRRLCR382 2 電感耦合方式的射頻前端電感耦合方式的射頻前端（2）初級回路等效電路中的端電壓 設(shè)次級回路處于諧振狀態(tài)， 當(dāng) 在負(fù)載調(diào)制時，反應(yīng)在初級回路的 狀態(tài)是反射電阻Rf1變化，體現(xiàn)為電感 線圈1兩端電壓的變化，即等效電路中 端電壓 的變化。 負(fù)載調(diào)制時， 增加， 也增加。ABVABV1fRABV392 2 電感耦合方式的射頻前

18、端電感耦合方式的射頻前端 （3）電阻負(fù)載調(diào)制數(shù)據(jù)信息傳遞的原理 （a）是應(yīng)答器上控制開關(guān)S的二進(jìn)制數(shù)據(jù)編碼信號， （b）是應(yīng)答器電感線圈上的電壓波形， （c）是閱讀器電感線圈上的電壓波形， （d）是對閱讀器電感線圈上的電壓解調(diào)后的波形。 402 2 電感耦合方式的射頻前端電感耦合方式的射頻前端 4、電容負(fù)載調(diào)制 電容負(fù)載調(diào)制是用附加的電容器Cmod代替調(diào)制電阻Rmod 412 2 電感耦合方式的射頻前端電感耦合方式的射頻前端 電容負(fù)載調(diào)制電容負(fù)載調(diào)制時初、次級回路的等效電路 422 2 電感耦合方式的射頻前端電感耦合方式的射頻前端 電容負(fù)載調(diào)制時， 的加入使次級電壓下降。 電容負(fù)載調(diào)制時， 的

19、加入使初級電壓增加，并且相位也發(fā)生變化。 電容負(fù)載調(diào)制時，數(shù)據(jù)信息的傳輸過程基本和電壓負(fù)載調(diào)制相似，只是閱讀器兩端電壓會產(chǎn)生相位調(diào)制的影響。modCmodC432 2 電感耦合方式的射頻前端電感耦合方式的射頻前端 2.4功率放大電路 功率放大電路位于RFID系統(tǒng)的閱讀器中，用于向應(yīng)答器提供能量。 采用諧振功率放大器 分為A類（或稱甲類）、B類（或稱乙類）、C類（或稱丙類）三類工作狀況 在電感耦合RFID系統(tǒng)的閱讀器中，常采用B，D和E類放大器 442 2 電感耦合方式的射頻前端電感耦合方式的射頻前端 2.4.1 B類功率放大器 1、基本工作原理 采用兩個特性相同的功率管接成推挽電路，它使一管在

20、正半周導(dǎo)通，另一管在負(fù)半周導(dǎo)通，而后在負(fù)載上將它們的集電極電流波形合成，就可獲得完整的正弦波。 因此， B類推挽電路必須具備兩管交替工作和輸出波形合成的兩個功能。452、典型應(yīng)用電路（1）電路結(jié)構(gòu)與工作原理圖2.26為125 kHz閱讀器的B類放大器 46125KHz通常采用4M晶振，分頻后輸出125KHz方波。L3，C4和C5組成濾波網(wǎng)絡(luò)，該帶通濾波器的中心頻率 ：125KHz方波經(jīng)過三個非門輸出提高源的帶負(fù)載能力。03124534511125 kHz1800 68002 1 1010218006800fC CLCC47VT1組成射級跟隨器，輸出的正弦信號的正半周使VT2導(dǎo)通，負(fù)半周使VT3

21、導(dǎo)通，實現(xiàn)兩管交替導(dǎo)通和輸出波形合成。二極管VD1和VD2的正向壓降為兩推挽管提供合適的偏置電壓，減少非線性失真。48L1C1串聯(lián)諧振頻率為125K， 125K的交變電流通過L1，產(chǎn)生的磁場作用于應(yīng)答器。諧振時C1兩端的電壓為源電壓的Q倍，所以C1 的耐壓為200v.R2和R2為限流電阻，可以調(diào)整，從而使L1C1串聯(lián)諧振回路的電流值合適，并使VT2和VT3的電流值處于安全范圍內(nèi)。492 2 電感耦合方式的射頻前端電感耦合方式的射頻前端 （2）功率傳輸 圖2.27為2.26的等效電路圖。圖2.27 等效電路 V1是P點的正弦電壓，Rs是晶體管VT2和VT3的導(dǎo)通電阻，R2是兩晶體管發(fā)射極所接電阻

22、。R1是L1的損耗電阻，Rf1是次級反射電阻，Xf1是次級反射電抗。從阻抗匹配的條件下負(fù)載可獲得最大功率考慮，則應(yīng)滿足 2f12s122MRRRRR502 2 電感耦合方式的射頻前端電感耦合方式的射頻前端 （2）功率傳輸 圖2.27 等效電路 為使功率放大器的輸出功率絕大部分能輸出到負(fù)載上，希望反射電阻Rf1遠(yuǎn)大于作為能量傳輸中介回路電感、電容自身的損耗電阻（R1）。512 2 電感耦合方式的射頻前端電感耦合方式的射頻前端2.4.2 D類功率放大器D類諧振式功率放大器有電壓開關(guān)型、電流開關(guān)型等電路形式 1、準(zhǔn)互補電壓開關(guān)型D類功率放大器（1）電路結(jié)構(gòu)與工作原理522 2 電感耦合方式的射頻前端

23、電感耦合方式的射頻前端Vs為激勵信號，是一個方波。變壓器T1實現(xiàn)倒相，使VT1和VT2只有一個導(dǎo)通或截止，從而P點電壓也是方波。兩管的集電極和發(fā)射極之間的電壓為方波，所以稱為電壓開關(guān)型。由于L1C1的選頻作用，電流i1和i2是半正弦波形，它們流經(jīng)負(fù)載電阻Rl是反向的，因此它們組合構(gòu)成的電流i0是正弦波。53波形圖如圖2.29所示。圖2.29 電壓、電流波形圖542 2 電感耦合方式的射頻前端電感耦合方式的射頻前端 （2）功率放大器效率 （a）輸出功率P0電流基波幅值 CCCESCESomL()2VVVIR負(fù)載電阻RL上的輸出功率 2CCCES20omL2L2122VVPIRR552 2 電感耦

24、合方式的射頻前端電感耦合方式的射頻前端 （b）直流電源供給額的輸入功率Pi(c)效率功率放大器的效率 的提高有利于提高效率。 飽和壓降越低越好。CCCESom2L212iCCCCVVPVIVR2oCCCESiCCPVVPV562 2 電感耦合方式的射頻前端電感耦合方式的射頻前端（3） L1C1諧振回路 在L1C1諧振回路的設(shè)計上應(yīng)注意下述問題 L1C1諧振回路應(yīng)準(zhǔn)確調(diào)諧于激勵信號的基波頻率上 為保護(hù)功率放大管，可在其集電極C和發(fā)射極E間并接一個保護(hù)二極管 諧振回路中的負(fù)載RL在電感耦合方式的RFID系統(tǒng)中很容易理解為應(yīng)答器反射電阻Rf1和電感線圈損耗電阻R1之和 572 2 電感耦合方式的射頻

25、前端電感耦合方式的射頻前端（4）輸入回路 基極電阻Rb用于提高晶體管輸入阻抗，保證發(fā)射結(jié)不被過高的激勵電壓擊穿， Rb值為幾至幾十歐姆。 它可以調(diào)節(jié)激勵電流的大小，功率放大器輸出功率越大， Rb應(yīng)越小。582 2 電感耦合方式的射頻前端電感耦合方式的射頻前端 2、電流開關(guān)型D類功率放大器 （1）電路結(jié)構(gòu)與工作原理 電流開關(guān)型D類功率放大器的原理圖。592 2 電感耦合方式的射頻前端電感耦合方式的射頻前端 電感L1和電容C1構(gòu)成并聯(lián)諧振回路，L4為大電感，也稱為扼流圈，防止交流信號干擾Vcc。 電容Cb用于使加到基極的電壓變化為正負(fù)極性，加速晶體管的工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換過程。 4個二極管為功率管的保護(hù)二

26、極管。 激勵源為方波信號，當(dāng)兩個晶體管輪流導(dǎo)通，每管的電流波形是方波，所以稱為電流開關(guān)型。 兩晶體管集電極電壓為半波正弦波，負(fù)載電阻RL上的電壓為正弦波。電流開關(guān)型的波形圖圖2.31 波形圖612 2 電感耦合方式的射頻前端電感耦合方式的射頻前端 （2）電壓開關(guān)型Vs電流開關(guān)型 在電壓開關(guān)型電路中，兩管是與電源電壓VCC串聯(lián)的。電流開關(guān)型電路中，兩管與電源電壓VCC并聯(lián)。 電壓開關(guān)型電路中，兩管集電極電流是正弦半波，集電極與發(fā)射極間電壓為方波，負(fù)載流過的電流是正弦波。電流開關(guān)型電路中，兩管集電極電流是方波，集電極和發(fā)射極間電壓是正弦半波，負(fù)載兩端電壓是正弦波。 在電流開關(guān)型電路中，電流是方波，

27、電壓開關(guān)型電路中，兩管集電極電流是正弦半波622 2 電感耦合方式的射頻前端電感耦合方式的射頻前端 2.4.3傳輸線變壓器耦合功率放大器 1、傳輸線變壓器構(gòu)成的反向功率合成器電路具有兩種方式：一種按傳輸線方式來工作，另一種是按照變壓器方式工作。 632 2 電感耦合方式的射頻前端電感耦合方式的射頻前端2、傳輸線變壓器的工作原理 傳輸線方式中，它的兩個線圈中通過大小相等、方向相反的電流，磁心中的磁場正好相互抵消。 磁心能使繞在它上面的短線具有較大的感抗，這樣在高頻時其等效電路如下圖所示。而短線構(gòu)成了傳輸線，其能量傳輸依靠線圈間分布電容的耦合作用實現(xiàn)。 普通傳輸線圖 傳輸線變壓器等效電路圖 642

28、 2 電感耦合方式的射頻前端電感耦合方式的射頻前端 傳輸線可以看成由許多電感、電容組成的耦合鏈，當(dāng)信號U1加在輸入端（1、3）時，由于傳輸線間電容較大，因此信號源向電容C1充電儲能，而C1又通過電感L1放電，使電感儲能，電能變磁能，如此循環(huán)，直至把電磁能送到終端負(fù)載。如果忽略導(dǎo)線的損耗，這樣負(fù)載可以取得信號源的全部能量。 在變壓器方式中，線圈中有激磁電流，并在磁心中產(chǎn)生公共磁場，有磁心功率損耗。此時初、次間的能量傳輸主要依靠線圈的磁耦合作用。 652 2 電感耦合方式的射頻前端電感耦合方式的射頻前端 傳輸線變壓器的最主要問題是傳輸線的分布參數(shù)的均勻度和傳輸線的阻抗。一般業(yè)余都用雙絞線、三絞和漆

29、包線繞制 ，容易產(chǎn)生不均勻性和阻抗的不確定性。 專業(yè)的一般使用同軸電纜繞制，主要優(yōu)點是分布參數(shù)均勻，阻抗確定。普通同軸電纜比較硬，所以使用聚四氟乙烯同軸電纜。 662 2 電感耦合方式的射頻前端電感耦合方式的射頻前端 3、1:1傳輸線變壓器 如果傳輸線是理想的無損耗的，其特征阻抗Zc為純電阻，且呈現(xiàn)在輸入端間的輸入阻抗zi和 Zc相等。因此對于無損耗和終端匹配的傳輸線，不論加入什么頻率，向傳輸線始端供給的功率就不變，它通過傳輸線全部被負(fù)載電阻RL吸收。672 2 電感耦合方式的射頻前端電感耦合方式的射頻前端 3、1:1傳輸線變壓器 （a）倒相 RL RS v 1 3 2 4 （b） 平衡 不平

30、衡轉(zhuǎn)換 RS RS v1 v2 1 3 2 4 RL RS v 1 3 2 4 RL/2 RL/2 （c）不平衡 平衡轉(zhuǎn)換 1:1傳輸線變壓器應(yīng)用 682 2 電感耦合方式的射頻前端電感耦合方式的射頻前端 4、1:4傳輸線變壓器 如果通過RL的電流為i,信號源端的電壓為v,則在RL上產(chǎn)生的電壓為2v,信號源提供的電源為2i.信號端呈現(xiàn)的輸入阻抗 L1 21244ivvRRii傳輸線的特性阻抗 CL1 2122vvZRii692 2 電感耦合方式的射頻前端電感耦合方式的射頻前端 5、反向功率合成器電路分析v1和v2為晶體管VT1和VT2的集電極電壓，很顯然在輸入開關(guān)信號激勵下，兩管集電極電壓為方

31、波，且電壓反相。兩管集電極電流為正弦半波，各電流的方向如箭頭所指。 702 2 電感耦合方式的射頻前端電感耦合方式的射頻前端 即相應(yīng)的流過電容器C2的電流ic2為：如果兩管電流等值，則ic2=0，因此1端無功率輸出。由于T2兩繞組上的電壓相等，因此v1=v2=vd/2。 12ddiiiii121()2diii121()2iii2122()Ciiii712 2 電感耦合方式的射頻前端電感耦合方式的射頻前端 L1C1為串聯(lián)諧振回路，諧振于激勵信號的基波頻率，因而在基波頻率下，電抗值為0。T3為1：1平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器，因而呈現(xiàn)在DD端的阻抗值為RL，因此兩管輸出的等值功率在負(fù)載RL上相加（ ） 實

32、現(xiàn)了功率合成。 C2和C3是高頻旁路電容，所以T3的4端和T2的1端相當(dāng)于交流接地。 如果將RL看成有RFID系統(tǒng)中應(yīng)答器的反射電阻等組成，則電路的其他部分就是閱讀器的功率輸出電路，由于具有寬頻帶、效率高的特點，它是閱讀器功率輸出電路，特別是多頻段閱讀器功率輸出電路的優(yōu)選之一。1 12 2d dv iviv i722 2 電感耦合方式的射頻前端電感耦合方式的射頻前端 2.4.4 E類功率放大器 單管工作于開關(guān)狀態(tài)，諧波成分主要為二次諧波。它選取適當(dāng)?shù)呢?fù)載網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，以使它的瞬態(tài)響應(yīng)最佳。 當(dāng)開關(guān)導(dǎo)通（或斷開）的瞬間，只有當(dāng)器件的電壓（或電流）將為零后，才能導(dǎo)通（或斷開）。732 2 電感耦合方式的射頻前端電感耦合方式的射頻前端 1、基本電路 （1）基本電路組成電感L2為恒流電感，L1C1為選頻串聯(lián)諧振回路，RL為負(fù)載電阻，C2為外加電容。E類功率放大器基本電路 742 2 電感耦合方式的射頻