一种超低噪声抗干扰射频接收前端设计

本文设计了一种超低噪声抗干扰射频接收前端模块,主要特点是超低的噪声系数,并且内部集成滤波器,对近远端的信号干扰都有较大的抑制。超低噪声电路采用0.5μm E-PHEMT,采用超低噪声的电路结构设计。内部滤波器使用2级声表滤波器,完成近、远端抑制功能。射频接收前端模块采用表贴工艺研制,并一体化塑封。     

声表面波标签的小型化天线设计与测试

声表面波标签具有无源无线等优点,但现有标签天线尺寸较大,限制了其在很多场合的应用。通过弯折偶极子天线臂的方式以实现声表面波标签天线的小型化,采用HFSS软件对小型化天线的尺寸参数进行了扫描分析和优化设计,实际测试了天线性能和相应的系统识别距离,并采用ADS软件对标签芯片和标签天线进行了阻抗匹配。小型化天线尺寸仅28 mm×34 mm,远小于原有天线的尺寸,且系统识别距离可达3.2 m,满足大多数场合的应用要求。     

声表面波射频识别与温度传感一体化系统

在物联网的多应用场合中需要同时实现识别和传感功能,这是声表面波技术的优势之一。采用脉冲时延结合相位编码方案设计了编码容量近三百万的声表面波标签,分析了标签的一体化识别与测温原理。采用射频直接欠采样数字正交解调方案设计了相应的阅读器,以提高识别和测温的准确性与稳定性。在柔性电路板上设计制作了小型化折叠偶极子天线,从而拓展了应用领域。实际测试结果表明,搭建的系统在-20～60℃能正常工作,在距离2 m内不仅能实现准确识别,而且测温精度可达0.6℃。     

基于频域相位信息的声表面波谐振器回波频率估计

提出一种基于频域相位信息的频率估计算法,利用正弦信号傅里叶变换相位谱中相位与频率的关系实现对声表面波谐振器回波频率的估计,并采用自相关运算消除回波信号初相位对估计结果的影响。通过无线测试系统和仿真回波信号对该算法进行了验证,表明算法的频率估计精度不受激励信号频率变化的影响,并且在整个声表面波谐振器的谐振频率变化范围内都具有较高的精度和稳定性。     

基于CIDT的声表面波标签防碰撞编码设计

在分析相关叉指换能器的防碰撞原理基础上,通过相关函数,以编码的自相关、互相关特性为指标,基于伪随机码Gold序列与Walsh序列搜索获得了两组各包含8个序列的相位编码。建立了相关叉指换能器的δ函数模型以仿真其传递函数,对采用两组相位编码的相关叉指换能器的声表面波响应信号进行了分析。研究表明,基于Walsh序列编码的相关叉指换能器具有更好的防碰撞性能,与自相关相比,编码的互相关对防碰撞性能起着更关键的作用。     

声表面波扭矩检测系统的分段环状天线设计

天线设计是实现无线无源声表面波扭矩检测的重要环节。针对待测扭矩的转轴结构设计了阅读器的分段环状天线,使用三维电磁仿真软件HFSS仿真了天线的中心频率、带宽、输入阻抗和方向图,在仿真优化的基础上制作了分段环状天线,并进行了相应的测试。测试结果表明,天线中心频率为431.6 MHz、带宽为424~440 MHz、输入阻抗接近50 Ω,且天线所在平面具有较好的全向性。包括该阅读器天线的声表面波扭矩检测系统可实现较准确的扭矩测量,在-80~80 N·m时满量程误差为2.5%。     

声表面波标签的FSCW频域阅读器设计

基于频率步进连续波(FSCW)的声表面波频域阅读器采用类似矢量网络分析仪(VNA)测量频域响应的原理,对声表面波标签回波信息进行解算。首先对基于FSCW的频域采样原理进行理论推导,指导阅读器参数的设计;再将直接数字频率合成器(DDS)与内置锁相环(PLL)的IQ调制器相结合设计了可快速变频的发射链路,接收链路采用双向耦合器与硬件IQ解调芯片完成正交相干混频,实现了绝对相位的稳定测量;最后实际制作了阅读器电路板,并结合声表面波标签对阅读器性能进行测试,通过与网络分析仪测量结果对比,结果表明该文设计的阅读器有效。     

低插损窄带TCSAW滤波器的设计与研制

为了减小窄带滤波器的插入损耗,在梯形拓扑的基础上引入并联电容,提出了一种并联电容型梯形拓扑。利用并联电容大幅度改变反谐振点频率的特点,以牺牲较小插入损耗的代价来缩小带宽。通过谐振器设计与进化算法寻优,成功研制出一款基于SiO₂/Cu/127°YX-LiNbO₃ 结构的低插损窄带温补型声表面波(TCSAW)滤波器。实验结果表明,滤波器的中心频率为1 514 MHz,相对带宽为0.46%,带内插入损耗仅1.45 dB,过渡带20 MHz带外抑制滚降到24 dB,远带带外抑制大于30 dB,WiFi频段抑制高达48 dB,频率温度系数TCF 为-20×10^-6/℃,器件尺寸为1.1 mm×0.9 mm。     

声表面波标签的相参阅读器设计

现有与声表面波标签匹配的阅读器通常采用非相参的超外差结构,并通过开关截断以产生激励脉冲信号。由于开关闭合时刻和本振信号初相位的随机性,该方案所测回波相位为一个不确定的值,无法与距离等待测量建立函数关系。本文设计了一种相参阅读器,在发射链路使用功分器将信号源产生的信号分为两路同相信号,并把其中一路引入接收链路的下混频器作为本振信号,由此可使回波相位为一确定值。实际制作了阅读器电路,测试了发射、接收链路,并结合声表面波标签进行了实验,通过与矢量网络分析仪测量结果对比,表明了该阅读器的有效性。