[发明专利]一种应用于超高频RFID的集成模拟自干扰抵消电路

说明书

本发明公开了一种应用于超高频RFID的集成模拟自干扰抵消电路，主要由有源移相器、缓冲器、功率放大器以及功率合成器组成，所述有源移相器由多相滤波器和矢量相加电路组成；所述缓冲器由电容交叉耦合缓冲器和源极跟随器组成；所述功率放大器为增益可调的功率放大器；所述功率放大器使用两级放大器级联来提供足够大的增益；功率放大器输出的信号和接收端的接收信号在功率合成器上进行叠加，最后达到自干扰消除的目的。本发明自干扰抵消电路面积小，成本低，工作在840～960MHz的工作带宽内，输出功率变化小于1dBm；采用可控增益功率放大器作为幅度控制模块，可以处理的自干扰信号功率大，最大可处理的自干扰信号功率可达8dBm。

技术领域

本发明涉及射频集成电路技术应用领域，尤其涉及一种应用于超高频RFID集成模拟自干扰抵消电路。

背景技术

射频识别(Radio Frequency Identification，RFID)是一种非接触式的自动识别技术，它主要利用射频信号通过空间耦合来实现自动识别和信息传递。其中超高频(UltraHigh Frequency，UHF)远距离射频识别系统的工作频段为840～960MHz，具有识别距离远，读写速度快，天线尺寸小等特点，其在物流管理，交通收费，安全防护等多个领域有着广泛的应用前景。一个典型的RFID系统，由读写器、标签和主机三部分组成。在无源超高频RFID应用中，读写器在接收来自标签的有用信号的同时，还要向标签发射连续载波来给标签提供能量。作为一个全双工的无线收发系统，读写器发射机的载波信号会因环行器或定向耦合器的隔离度有限而泄漏到接收机前端，这个泄漏的信号就被称为自干扰信号。一般自干扰信号的功率较大(大于+5dBm)，会影响接收机的灵敏度。而且由于自干扰信号与接收信号同频，它很难被片外的滤波器消除。

现有的自干扰消除技术大体上可分为有源自干扰消除和无源自干扰消除技术。无源自干扰消除技术通过在收发端增加天线、正交混合器等无源器件，来降低自干扰信号的能量。这些结构虽然能很好地抑制自干扰信号，但其集成度低，有效的工作频带较窄，成本较高。从有源自干扰消除技术的角度来说，建立辅助通路将自干扰信号提取出来，并与主通路干扰信号叠加，或添加阻抗变换网络，在中频带将自干扰信号滤除，抑或产生一路抵消信号与自干扰信号进行相减，都可以达到抑制自干扰信号的目标，但它们能处理的自干扰信号功率相对较小。相比于无源自干扰抵消技术，在保证足够的自干扰抑制能力下，有源消除技术，能够降低芯片面积，符合现代芯片趋于高集成度和无线通信低成本的发展需求。

发明内容

本发明目的在于提供一种集成模拟自干扰消除电路，来解决超高频RFID阅读器中自干扰信号对接收性能的影响，以及现有消除技术成本高、可处理的自干扰信号功率小的问题。

本发明提出的自干扰抵消电路主要由有源移相器，缓冲器和增益可控的功率放大器以及功率合成器组成。本发明除了功率合成器，所有电路都集成在芯片内，大大减少了电路的面积和成本，另外采用可控增益的功率放大器来控制抵消信号幅度，增大了可处理的自干扰信号的功率。

有源移相器由多相滤波器和矢量相加电路组成。多相滤波器作为用来将差分的输入信号转换成四路正交信号，多相滤波器由级联的RC网络构成，其相位的正交化是通过RC网络形成的低通或高通滤波器本身的相位偏移联合实现的，其占用面积小，易于集成。考虑到工作的带宽和插损，本发明采用两级多相滤波器。矢量相加电路主要用来将I、Q两路正交信号进行矢量合成，它由吉尔伯特单元(M1-M8)、象限和坐标轴控制开关(M9-M16)以及电流偏置DAC单元(S₀-S₅，S₀B-S₅B)构成。正交的电压输入信号通过吉尔伯特单元转换成电流。通过控制电流DAC单元，改变I、Q路电流的分量，通过控制象限和坐标轴控制开关，选择在某个象限内的相位偏移，坐标轴控制开关的引入，简化了数字编码逻辑，减少了数字编码模块的面积，最后由负载电阻将I、Q电流合成，实现在某个象限内的相位偏移。考虑到实现的复杂度和精度，本发明的有源移相器控制位数为6比特，相位精度为5.625°。