基于ADL5385发射电路设计与实现

【摘 要】通过分析目前广泛应用的RFID阅读器的性能，提出了一种可调多频段RFID阅读器发射电路的实现方法。首先利用ADF4351的锁相环和倍频器特性来产生宽频带频率源，对于锁相环电路，运用ADIsimPLL软件进行仿真；然后分析和探讨了ADL5385上变频的基本原理及工作特性，利用其特性同时借助于数字衰减器和低噪放芯片实现输出功率可调；最后通过对硬件电路的调试和编写相关上位机及单片机控制程序，实现了功率可调、多频段的RFID阅读器的发射电路。

【关键词】多频段 上变频 数字衰减器 低噪放 功率可调

[Abstract] Based on analysis of the performance of widely-used RFID reader at present， the transmitting circuit implementation method of a tunable multi-band RFID reader was presented in this paper. First， the phase-locked loop and frequency multiplier in ADF4351 are used to generate wideband frequency source， and ADIsimPLL software is used to simulate the phase-locked loop circuit. Then， the basic principle and working feature of up-conversion of ADL5385 are analyzed and discussed； in the meantime， the output power is adjustable by means of a digital attenuator and low noise amplifier chip. Finally， through hardware circuit debugging and preparation of related PC and MCU control programs， the transmitting circuit of the power-adjustable and multi-band RFID reader is implemented.

[Key words]multiband up-conversion digital attenuator low noise amplifier power-adjustable

1 引言

直接上变频技术能够将基带信号直接搬移到射频载频。其具有低复杂性、低成本、高灵活性等优点，且不需要中频放大、滤波、变频等电路，从而极大地减小了发射机的体积、重量和功耗[6-7]。

2 整体设计框架

本系统采用直接上变频技术来实现，整体电路结构如图1所示：

对于ADF4351环路滤波器配置参数，运用ADIsimPLL软件进行仿真和设计。通过对锁相环硬件电路的调试和编写相关单片机控制程序，实现一个高性能的本振信号源。

3 本振信号源的设计及实现

本振信号源需要有低相位噪声和高无杂散动态范围，本设计采用ADF4351锁相倍频芯片来产生本振信号源。

3.1 输入输出外围电路

同时接收单片机输出的数据传输线DATA、串行时钟线CLK、使能控制线LE，通过ADF4351的锁相和倍频后输出一对差分本振信号源。

3.2 环路滤波器仿真设计

本设计采用的是一个三阶RC滤波器。ADI公司提供的锁相环电路配套设计软件ADIsimPLL 3.0中已经包括了16种环路滤波器结构（其中还包含高阶的有源滤波器），通过这个软件可以很方便地设计环路滤波器的参数值，并能通过修改环路带宽、相位裕量、零极点值等来修改各参数值。

环路滤波器是一个低通滤波器，用来滤除高频杂散信号。本设计的环路带宽为20kHz，环路滤波器的具体参数可以通过ADIsimPLL仿真软件设计。经过优化后的环路滤波器的仿真图如图3所示。 3.3 本振信号源输出频谱

4 直接上变频设计

直接上变频芯片采用ADL5385来完成，本振信号源由ADF4351提供，基带信号由安捷伦信号发生器产生的10MHz的频率提供。其外围电路如图5所示：

ADF4351产生的一对差分信号LO_P、LO_N，与信号发生器产生10MHz的基带信号通过巴伦由单端信号变成差分信号的IN_Q、IN_I，同时输入到ADL5385芯片，经过直接上变频后，通过100nF的电容输出已调制的射频信号 。其中，基带信号IN_Q、IN_I通过的巴伦需要在中间抽头加上0.5V的直流电压。

5 数字衰减器和低噪放部分的设计

数字衰减器和低噪放匹配电路设计如图6所示：

6 上位机界面及硬件电路实现

6.1 上位机软件界面

6.2 硬件电路设计及实现

焊接调试完成后的电路板实物如图7所示。该电路板结构主要分为电源、DDS模块、单片机、上位机和发射电路这5部分。其中，外接输入电压为9V，经过电压转换模块后输出电压为5V，5V电压经过LT1085电压转换芯片后输出为3.3V，符合电路板正常工作所需的电压和电流。

7 性能测试

8 结束语

参考文献：

[4] Jianming Zhang， Zeming Xie， Shengli Lai， et al. A Design of RF Receiving Circuit of RFID Reader[C]. International Conference on Microwave and Millimeter Wave Technology Proceedings， 2004： 406-409.

[5] Ang K S， Leong Y C， Lee C H. Analysis and Design of Miniaturized Lumped-Disributed Impedance-Transforming Baluns[J]. IEEE Trans. on Microwave Theory and Techniques， 2003： 1190-1195.

[6] 黄智伟. 射频小信号放大器电路设计[M]. 西安： 西安电子科技大学出版社， 2008.