《物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別(RFID)核心技術(shù)教程》-PPT-8

《物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFID）核心技術(shù)教程》點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFID）核心技術(shù)教程》點(diǎn)擊此處結(jié)束放映電子教案《物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFID）核心技術(shù)教程》《物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFID）核心技術(shù)教程》本書《物聯(lián)網(wǎng)-射頻識(shí)別（RFID）核心技術(shù)教程》由《物聯(lián)網(wǎng)-射頻識(shí)別（RFID）核心技術(shù)詳解》一書改編而來?！段锫?lián)網(wǎng)-射頻識(shí)別（RFID）核心技術(shù)詳解》2011年11月榮獲陜西省普通高等學(xué)校優(yōu)秀教材一等獎(jiǎng)，2012年12月修訂出版第2版，2013年榮獲陜西省高等教育教學(xué)成果二等獎(jiǎng)。《物聯(lián)網(wǎng)-射頻識(shí)別（RFID）核心技術(shù)教程》2016年出版，本書適合作為高校教材。

點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFID）核心技術(shù)教程第8章RFID電磁反向散射方式

的射頻前端點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFID）核心技術(shù)教程點(diǎn)擊此處結(jié)束放映

射頻濾波器的設(shè)計(jì)8.2射頻低噪聲放大器的設(shè)計(jì)8.3射頻功率放大器的設(shè)計(jì)8.4射頻振蕩器的設(shè)計(jì)8.5混頻器的設(shè)計(jì)8.6物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFID）核心技術(shù)教程點(diǎn)擊此處結(jié)束放映微波RFID射頻前端的基本構(gòu)成8.1物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFID）核心技術(shù)教程

點(diǎn)擊此處結(jié)束放映微波RFID射頻前端的基本構(gòu)成8.1物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFID）核心技術(shù)教程8.1微波RFID射頻前端的基本構(gòu)成讀寫器射頻前端接收電路的工作過程如下：讀寫器天線接收到的信號(hào)通過雙工器進(jìn)入接收通道；然后通過濾波器進(jìn)入放大器，這時(shí)信號(hào)的頻率還為射頻頻率；最后射頻信號(hào)在混頻器中與本振信號(hào)混頻，生成中頻信號(hào)，中頻信號(hào)的頻率為射頻頻率與本振信號(hào)頻率的差值，混頻后中頻信號(hào)的頻率比射頻信號(hào)的頻率大幅度降低。讀寫器射頻前端的發(fā)射過程與接收過程相反。

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射頻濾波器的設(shè)計(jì)8.2點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFID）核心技術(shù)教程8.2.1濾波器的類型

濾波器有低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器和帶阻濾波器四種基本類型。

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理想低通濾波器允許低頻信號(hào)無損耗地通過，當(dāng)信號(hào)頻率超過截止頻率后，信號(hào)的衰減為無窮大；

理想高通濾波器允許高頻信號(hào)無損耗地通過，當(dāng)信號(hào)頻率低于截止頻率后，信號(hào)的衰減為無窮大；

理想帶通濾波器允許某一頻帶內(nèi)的信號(hào)無損耗地通過濾波器，頻帶外的信號(hào)衰減為無窮大；

理想帶阻濾波器讓某一頻帶內(nèi)的信號(hào)衰減為無窮大，頻帶外的信號(hào)無損耗地通過濾波器。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFID）核心技術(shù)教程8.2.2低通濾波器原型

低通濾波器原型是設(shè)計(jì)濾波器的基礎(chǔ)，集總元件低通、高通、帶通、帶阻濾波器以及分布參數(shù)濾波器，可以根據(jù)低通濾波器原型變換而來。

插入損耗作為考察濾波器的指標(biāo)，用來討論低通濾波器原型的設(shè)計(jì)方法。插入損耗定義為（8.1）點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFID）核心技術(shù)教程1.巴特沃斯低通濾波器原型

如果濾波器在通帶內(nèi)的插入損耗隨頻率的變化是最平坦的，這種濾波器稱為巴特沃斯濾波器，也稱為最平坦濾波器。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFID）核心技術(shù)教程（1）濾波器的階數(shù)

濾波器的階數(shù)N值越大，阻帶內(nèi)衰減隨著頻率增大的越快。設(shè)計(jì)低通濾波器時(shí)，對(duì)阻帶內(nèi)的衰減有數(shù)值上的要求，由此可以計(jì)算出N值。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFID）核心技術(shù)教程（2）濾波器的結(jié)構(gòu)

點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFID）核心技術(shù)教程2.切比雪夫低通濾波器原型

如果濾波器在通帶內(nèi)有等波紋的響應(yīng)，這種濾波器稱為切比雪夫?yàn)V波器，也稱為等波紋濾波器。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFID）核心技術(shù)教程3.橢圓函數(shù)低通濾波器原型

橢圓函數(shù)濾波器在通帶和阻帶內(nèi)都有等波紋響應(yīng)。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFID）核心技術(shù)教程4.線性相位低通濾波器原型

在有些應(yīng)用中，線性的相位響應(yīng)比陡峭的阻帶振幅衰減響應(yīng)更為關(guān)鍵。由于線性的相位響應(yīng)與陡峭的阻帶振幅衰減響應(yīng)相沖突，所以線性相位濾波器在阻帶內(nèi)振幅衰減較平緩。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFID）核心技術(shù)教程8.2.3濾波器的變換及集總參數(shù)濾波器

對(duì)低通濾波器原型進(jìn)行反歸一化設(shè)計(jì)，可以變換到任意源阻抗和任意頻率的低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器和帶阻濾波器。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFID）核心技術(shù)教程1.濾波器的變換

濾波器的變換包括阻抗變換和頻率變換2個(gè)過程，以滿足實(shí)際的源阻抗和工作頻率。

（1）阻抗變換

（2）

頻率變換點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFID）核心技術(shù)教程2.低通濾波器原型變換為低通濾波器

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例8.1設(shè)計(jì)一個(gè)巴特沃斯低通濾波器，其截止頻率為200MHz，阻抗為

，在300MHz處插入損耗至少要有

衰減。

解計(jì)算可以得到查表可知，5階濾波器可以滿足要求。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFID）核心技術(shù)教程使用圖8.5（a）所示的電路，實(shí)際濾波器的元件值為

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源電阻和負(fù)載電阻為巴特沃斯低通濾波器的電路為點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFID）核心技術(shù)教程3.低通濾波器原型變換為高通濾波器4.低通濾波器原型變換為帶通和帶阻濾波器

點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFID）核心技術(shù)教程圖8.13從低通濾波器原型到低通、高通、帶通和帶阻濾波器的變換

點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFID）核心技術(shù)教程8.2.4分布參數(shù)濾波器的設(shè)計(jì)

當(dāng)頻率不高時(shí)，集總元件濾波器工作良好。但當(dāng)頻率高于500Mz時(shí)，濾波器通常由分布參數(shù)元件構(gòu)成。

點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFID）核心技術(shù)教程1.微帶短截線低通濾波器

（1）理查德（Richards）變換

（2）科洛達(dá)（Kuroda）規(guī)則

（3）微帶短截線低通濾波器設(shè)計(jì)舉例

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例8.2濾波器的截止頻率為4GHz，通帶內(nèi)波紋為3dB，濾波器采用3階，系統(tǒng)阻抗為50Ω。設(shè)計(jì)一個(gè)微帶短截線低通濾波器。

解

集總參數(shù)低通原型電路如圖8.15所示。圖8.15集總參數(shù)低通原型電路點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFID）核心技術(shù)教程

利用理查德變換，將集總元件變換成短截線，如圖8.16所示。圖8.16集總元件變換成短截線的低通電路點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFID）核心技術(shù)教程

對(duì)應(yīng)的微帶短截線濾波電路如圖8.17所示。圖8.17微帶短截線低通濾波電路點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFID）核心技術(shù)教程2.階梯阻抗低通濾波器

（1）短傳輸線段的近似等效電路

（2）階梯阻抗低通濾波器設(shè)計(jì)舉例

點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFID）核心技術(shù)教程3.平行耦合微帶線帶通濾波器

（1）平行耦合微帶線的奇偶模

（2）平行耦合微帶線的濾波特性

（3）平行耦合微帶線帶通濾波器設(shè)計(jì)舉例

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射頻低噪聲放大器的設(shè)計(jì)8.3點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFID）核心技術(shù)教程8.3.1放大器的穩(wěn)定性1.放大器穩(wěn)定的定義

穩(wěn)定性是指放大器抑制環(huán)境的變化（如信號(hào)頻率、溫度、源和負(fù)載等變化時(shí)），維持正常工作特性的能力。因此，放大器穩(wěn)定意味著反射系數(shù)的模小于1。

點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFID）核心技術(shù)教程2.放大器穩(wěn)定性判別的圖解法3.放大器絕對(duì)穩(wěn)定判別的解析法

放大器絕對(duì)穩(wěn)定要求（8.31）

點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFID）核心技術(shù)教程8.3.2放大器的功率增益1.轉(zhuǎn)換功率增益(8.32)點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFID）核心技術(shù)教程2.等增益圓圖8.24單向晶體管等增益圓點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFID）核心技術(shù)教程8.3.3放大器輸入輸出駐波比

放大器輸入、輸出電壓駐波比為(8.33)點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFID）核心技術(shù)教程8.3.4放大器的噪聲1.噪聲系數(shù)(8.34)點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFID）核心技術(shù)教程2.級(jí)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的噪聲系數(shù)

多級(jí)的級(jí)連的高增益放大器，僅第一級(jí)對(duì)總噪聲有較大影響。（8.38）

點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFID）核心技術(shù)教程射頻功率放大器的設(shè)計(jì)8.4點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFID）核心技術(shù)教程8.4.1A類放大器的設(shè)計(jì)

A類放大器也稱為甲類放大器，工作于這種狀態(tài)的放大器，晶體管在整個(gè)信號(hào)的周期內(nèi)均導(dǎo)通。功率放大器的效率是特別需要考慮的，放大器的效率定義為射頻輸出功率與直流輸入功率之比，A類放大器的效率最高為50%。

點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFID）核心技術(shù)教程1.大信號(hào)下晶體管的特性參數(shù)

（1）1dB增益壓縮點(diǎn)

當(dāng)輸入功率較低時(shí)，輸出與輸入功率成線性關(guān)系；當(dāng)輸入功率超過一定的量值之后，輸出與輸入功率為非線性關(guān)系，晶體管的增益開始下降。

晶體管的輸入功率達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)，其增益開始下降，或者稱為壓縮。當(dāng)晶體管的功率增益從其小信號(hào)線性功率增益下降1dB時(shí)，對(duì)應(yīng)的點(diǎn)稱為1dB增益壓縮點(diǎn)。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFID）核心技術(shù)教程（2）動(dòng)態(tài)范圍

點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFID）核心技術(shù)教程8.4.2交調(diào)失真

在非線性放大器的輸入端加兩個(gè)或兩個(gè)以上頻率的正弦信號(hào)時(shí)，在輸出端將產(chǎn)生附加的頻率分量。這些新的頻率分量是非線性系統(tǒng)失真的產(chǎn)物，稱為諧波失真或交調(diào)失真。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFID）核心技術(shù)教程

三階交調(diào)

和

由于距

和

太近而落在了放大器的頻帶內(nèi)，不易濾除，可以導(dǎo)致信號(hào)失真。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFID）核心技術(shù)教程1.三階截止點(diǎn)

三階交調(diào)的輸出功率按輸入功率的3次方增長，線性產(chǎn)物

和

的輸出功率按輸入功率的1次方增長。

三階交調(diào)輸出功率隨輸入功率變化的斜率為3，線性產(chǎn)物輸出功率隨輸入功率變化的斜率為1，當(dāng)輸入功率增大時(shí)，三階交調(diào)輸出功率比線性產(chǎn)物輸出功率增長得快。兩條曲線的假想交叉點(diǎn)稱為三階截止點(diǎn)

。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFID）核心技術(shù)教程2.無寄生動(dòng)態(tài)范圍

點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFID）核心技術(shù)教程射頻振蕩器的設(shè)計(jì)8.5點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFID）核心技術(shù)教程8.5.1振蕩器的基本模型

振蕩器是一個(gè)非線性電路，它將直流（DC）功率轉(zhuǎn)換為交流（AC）波形。振蕩器的核心是一個(gè)能夠在特定頻率上實(shí)現(xiàn)正反饋的環(huán)路。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFID）核心技術(shù)教程8.4.2射頻低頻段振蕩器

射頻低頻段振蕩電路有許多可能的形式，它們采用雙極結(jié)型晶體管（BJT）或場效應(yīng)晶體管(FET)，可以是共發(fā)射極/源極、共基極/柵極或共集電極/漏極結(jié)構(gòu)，并可以采用多種形式的反饋網(wǎng)絡(luò)。各種形式的反饋網(wǎng)絡(luò)形成了考畢茲（Colpitts）、哈特萊（Hartley）等振蕩電路。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFID）核心技術(shù)教程考畢茲電路振蕩的必要條件為（8.52）考畢茲電路振蕩的頻率為（8.53）

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為了提高頻率穩(wěn)定性，常將石英晶體用于振蕩電路中。石英晶體諧振器具有許多優(yōu)點(diǎn)，包括具有極高的品質(zhì)因數(shù)（可以高達(dá)100000）、良好的頻率穩(wěn)定性和良好的溫度穩(wěn)定性等，因而晶體控制振蕩器得到廣泛采用。但遺憾的是，石英晶體諧振器屬于機(jī)械系統(tǒng)，其諧振頻率一般不能超過大約250MHz。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFID）核心技術(shù)教程（a）晶體的等效電路（b）晶體諧振器的輸入電抗點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFID）核心技術(shù)教程

在晶體的工作點(diǎn)，晶體可以代替哈特萊或考畢茲振蕩器中的電感，典型的晶體振蕩器電路如圖8.32所示，它稱為皮爾斯（Pierce）振蕩器。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFID）核心技術(shù)教程8.5.3微波振蕩器

當(dāng)工作頻率接近1GHz時(shí)，電壓和電流的波動(dòng)特性將不能被忽略，需要采用傳輸線理論來描述電路的特性，因此需要討論基于反射系數(shù)和S參量的微波振蕩器。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映