本发明专利技术提供一种具有抵消自干扰信号功能的变压器及基于该变压器的超高频RFID接收机前端，变压器包括正相耦合线圈和反相耦合线圈以及三个端口；接收机前端包括转换开关、低噪声放大器、变压器、有源巴伦、第一混频器、第二混频器、第一片外滤波器、第二片外滤波器、第一跨阻放大器、第二跨阻放大器、锁相环。转换开关使接收机前端在高增益和低增益工作模式进行转换；高增益工作模式是将转换开关连接到低噪声放大器，使信号经低噪声放大器传到有源巴伦及后续模块；低增益工作模式是将转换开关连接到变压器，使信号经变压器传到有源巴伦及后续模块。本发明专利技术不仅将两个工作模式分离开来，且在低增益工作模式下，采用基于变压器自干扰信号抵消技术，有效处理大功率泄露载波信号的问题。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供一种具有抵消自干扰信号功能的变压器及基于该变压器的超高频RFID接收机前端，变压器包括正相耦合线圈和反相耦合线圈以及三个端口；接收机前端包括转换开关、低噪声放大器、变压器、有源巴伦、第一混频器、第二混频器、第一片外滤波器、第二片外滤波器、第一跨阻放大器、第二跨阻放大器、锁相环。转换开关使接收机前端在高增益和低增益工作模式进行转换；高增益工作模式是将转换开关连接到低噪声放大器，使信号经低噪声放大器传到有源巴伦及后续模块；低增益工作模式是将转换开关连接到变压器，使信号经变压器传到有源巴伦及后续模块。本专利技术不仅将两个工作模式分离开来，且在低增益工作模式下，采用基于变压器自干扰信号抵消技术，有效处理大功率泄露载波信号的问题。【专利说明】具有抵消自干扰信号功能的变压器及基于该变压器的超高 频RFID接收机前端
本专利技术属于无线通讯电子系统，具体涉及一种具有抵消自干扰信号功能的变压器 及基于该变压器的超高频RFID接收机前端。本专利技术尤其应用于超高频RFID读写器系统。
技术介绍
集成电路技术的迅速发展和应用需求的快速增长，使射频识别（RFID)技术在研 究领域和工业界得到了广泛的关注。相对于传统的条形码、智能卡等自动识别技术，射频识 别技术具有非接触、低成本、远距离、高速率、大容量等特点，可以更加方便快捷地获取识别 对象的信息，在身份识别、物品追踪、防伪等领域具有广泛的需求及应用前景。 超高频RFID系统是一个无源的半双工识别系统，读写器发射端产生并向外发射 载波信号与调制信号，无源射频标签接收载波信号转化成能量为其供电，同时将接收的调 制信号后向散射回读写器接收端。根据EPC二代协议，在每一次RFID系统通信中，读写器 都要在接收散射信号时发射载波信号为无源射频标签提供能量。信号的接收与发射共用同 一天线，势必会将发射的载波信号（自干扰信号）泄露到接收端。由于无源标签返回的信 号是读写器发射信号中被反射的一部分，读写器发射机和接收机使用同样的频率。这种同 频且同时工作的特性使得接收机和发射机之间的隔离变得很困难。收发隔离通常使用环行 器或定向耦合器，其泄露信号功率通常会大于OdBm。因此要求读写器接收前端具有很高的 线性度或信号抵消功能，能够处理泄露的大信号，避免接收机后续模块的饱和。 市场上的商用读写器芯片一般采用较高的电源电压（如5V)或者噪声更小 的工艺（如SiGe)，保证读写器接收机前端的噪声与线性度性能。在参考文献【1】 (I. Kipnis, S. Chiu, M. Loyer, J. Carrigan, J. Rapp, P. Johansson, D. ffestberg, and J.Johansson, "A900MHz UHF RFID reader transceiver IC, " in IEEE ISSCC Dig.Tech. Papers, Jan. 2007, pp. 214 - 215.)中，读写器在180nm-SiGe先进工艺上实现，接收机前端 没有采用以低噪声放大器为第一级的传统结构，而是直接采用Class-AB的有源混频器为 输入级，其接收机前端具有较高线性度。虽然有源混频器在零中频下具有很高的闪烁噪声， 但是SiGe工艺的晶体管噪声较小，也使得接收机的噪声性能不受影响。基于SiGe工艺的 读写器接收前端设计，不仅增加了系统的功耗，而且提高了设计的成本。 在参考文献【2】汜8.10^1111111'，乂.〇1611，0丄.￥311，0.511611，8.21^〇，]\11(.1^1」&，￥· ffu, R. Sindunata, ff. G. Yeoh, and R. Singh, universal UHF RFID reader IC inO. 18-μ m CMOS technology,''IEEE J. Solid-State Circuits, vol. 43, pp. 1146 - 1154, May2008.) 中，读写器在180nm-CM0S工艺上实现。为了能够处理泄露载波，接收机前端采用了片上π 型电阻网络衰减器，将载波信号的功率降低，与此同时也降低了有用信号的功率。在标准 CMOS工艺上实现了接收机的设计，降低了设计的成本，但其却牺牲了接收机的灵敏度。 在参考文献【3】（Le Ye, Huailin Liao, Fei Song, Jiang Chen, Chen Li, Jinshu Zhao, Ruiqiang Liu,Chuan Wang, Congyin Shi, Junhua Liu, Ru Huang, and Yangyuan Wang, "A Single-Chip CMOS UHF RFID Reader Transceiver for Chinese Mobile Applications," IEEE J. Solid-State Circuits，vol.45，pp.l316 - 1329，JULY2010.)中， 读写器的结构与参考文献【1】类似，不同之处是在正交IQ两条通路上均有射频放大器。为 了方便设计，通过无源巴伦直接在有源混频器的输入端分成IQ两路。采用寄生垂直NPN双 极性晶体管作为混频器的开关管，减小了闪烁噪声对接收机噪声性能的影响。但是受电源 电压的限制，该设计方案不能够处理很大的泄露载波信号。 因此，需要一种高性能的接收机前端，在不受电源电压和先进工艺限制的情况下， 能够处理很大的泄露载波信号，不影响有用信号的解调质量。 在参考文献【1】基础上，英频杰公司开发出读写器芯片R2000,采用了一种自干扰 抵除技术，如图1，处理了大功率载波泄露的问题，同时降低了对接收机前端线性度的要求。
技术实现思路
本专利技术提供一种具有抵消自干扰信号功能的变压器及基于该变压器的超高频 RFID接收机前端，减小自干扰信号的功率，避免读写器接收机后续模块出现饱和压缩，同时 不影响有用信号的解调质量。 本专利技术技术解决方案： 技术方案1 :一种具有抵消自干扰信号功能的变压器3,包括正相耦合线圈和反相 耦合线圈以及P1、P2、P3三个端口。端口 P1和端口 P2分别为两个线圈的输入端，端口 P3 为两个线圈的输出端。所述正相耦合线圈由L1和L2构成，耦合系数为K1，插入损耗小于 ldB，L1的一端连接P1，另一端连接到地端，L2的一端连接P3,另一端连接L4 ;所述反相耦 合线圈由L3和L4构成，耦合系数为K2,插入损耗小于ldB，L3的一端连接P2,另一端连接 到地端，L4 一端连接到地端，另一端与L2相连。变压器的三个端口阻抗均为50欧姆，便于 端口匹配。 技术方案2 :-种基于变压器自干扰信号抵消技术的超高频RFID接收机前端，包 括转换开关、低噪声放大器、变压器、有源巴伦、第一混频器、第二混频器、第一片外滤波器、 第二片外滤波器、第一跨阻放大器、第二跨阻放大器、锁相环。所述转换开关由晶体管MN1、 MN2、MN3与MN4组成，可以使接收机前端在高增益和低增益两个工作模式进行转换；端口 T1 为输入端，端口 T2和端口 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种具有抵消自干扰信号功能的变压器(3)，其特征在于，包括正相耦合线圈和反相耦合线圈以及P1、P2、P3三个端口，端口P1和端口P2分别为两个线圈的输入端，端口P3为两个线圈的输出端，所述正相耦合线圈由L1和L2构成，耦合系数为K1，插入损耗小于1dB，L1的一端连接P1，另一端连接到地端，L2的一端连接P3，另一端连接L4；所述反相耦合线圈由L3和L4构成，耦合系数为K2，插入损耗小于1dB，L3的一端连接P2，另一端连接到地端，L4一端连接到地端，另一端与L2相连，变压器的三个端口阻抗均为50欧姆，便于端口匹配。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王云阵，刁盛锡，谢润，林福江，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34
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