射頻識別（RFID）是物聯(lián)網(wǎng)感知環(huán)節(jié)識別物體,、采集信息的重要手段[1-2]。近年物聯(lián)網(wǎng)被世界各國作為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)加以培育和發(fā)展,，RFID已經(jīng)成為通信和電子領(lǐng)域的一個關(guān)鍵技術(shù),，引起了廣泛關(guān)注。振蕩器是RFID射頻前端的關(guān)鍵模塊,，低功耗和小體積是RFID的兩個重要性能指標[3-4],。但目前射頻振蕩器主要采用壓控振蕩器（VCO）[5]，由于VCO同時采用晶體管和二極管兩個有源器件,，很難滿足RFID對低復(fù)雜度的要求,，需要針對RFID研究新的振蕩器設(shè)計方法。

    本文提出了一種新的RFID產(chǎn)生振蕩的設(shè)計方法,，采用晶體管和無源網(wǎng)絡(luò)設(shè)計振蕩器,。給出了RFID射頻振蕩器的電路結(jié)構(gòu)，提出了提高射頻振蕩器綜合性能的方法,，對仿真曲線和仿真結(jié)果進行了分析,，為RFID振蕩器改善性能、適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)的需求開辟了一種新的途徑,。
1 射頻振蕩器的工作原理
    振蕩器是一種非線性電路,，它將直流功率轉(zhuǎn)換為射頻功率[6]。振蕩器的核心是一個能夠在特定頻率上實現(xiàn)正反饋的環(huán)路,，當(dāng)工作頻率達到GHz量級時,，電壓和電流的波動特性將不能被忽略[7-9]，需要討論基于反射系數(shù)Γ和S參量的射頻振蕩器,。雙端口射頻振蕩器由晶體管,、調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)和終端網(wǎng)絡(luò)三部分組成。圖1描述了射頻振蕩器的工作原理,。
      
3 仿真結(jié)果
3.1 振蕩器電路
    振蕩電路如圖3所示,。本設(shè)計振蕩器的晶體管采用惠普公司的hp_AT41411，為增加其不穩(wěn)定性配以正反饋,，在基極串聯(lián)了一個2 nH的電感,。振蕩器的振蕩頻率為2.25 GHz，系統(tǒng)的特性阻抗為50 Ω,。在晶體管上添加調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)和終端網(wǎng)絡(luò),，以確定振蕩頻率、最大輸出功率和相位噪聲等因素,。

3.2 起振時間和頻譜輸出仿真
    對振蕩器的起振時間進行瞬態(tài)仿真,，對振蕩頻率和輸出功率進行頻譜輸出仿真,。觀察振蕩器輸出的時域和頻域信號，給出幾組瞬態(tài)輸出曲線和振蕩頻率仿真曲線,，如圖4所示,。

    振蕩器的起振時間示于瞬態(tài)仿真圖中，分3組曲線給出,。圖4（a）中標記m1和m2所在的曲線給出了振蕩器第1種狀態(tài),，標記m1和m2的瞬態(tài)電壓輸出均為381.6 mV；圖4（b）中標記m4和m5所在的曲線給出了振蕩器第2種狀態(tài),，標記m4和m5的瞬態(tài)電壓輸出均為368.2 mV,；圖4（c）中標記m7和m8所在的曲線給出了振蕩器第3種狀態(tài)，標記m7和m8的瞬態(tài)電壓輸出均為354.3 mV,。由圖可以看出,，3種狀態(tài)振蕩器均已起振，振蕩器在第1種狀態(tài)時起振的時間最短,，在第3種狀態(tài)時起振的時間最長,。
    振蕩器的振蕩頻率和輸出功率示于頻譜輸出圖中，分3組曲線給出,。圖4（a）中標記m3所在的曲線給出了振蕩器第1種狀態(tài)，圖4（b）中標記m6所在的曲線給出了振蕩器第2種狀態(tài),，圖4（c）中標記m9所在的曲線給出了振蕩器第3種狀態(tài),。由圖可以看出，標記m3,、m6和m9的振蕩頻率均為2.250 GHz,，表明振蕩頻率相同時，振蕩器在第一種狀態(tài)時輸出功率最大,，在第3種狀態(tài)時起輸出功率最小,。
    對圖4的瞬態(tài)仿真圖和頻譜輸出圖進行綜合分析后可以看出，振蕩器在第1種狀態(tài)時起振的時間最短,，輸出功率最大,；在第3種狀態(tài)時起振的時間最長，輸出功率最小,。
    本文提出采用晶體管與無源網(wǎng)絡(luò)設(shè)計射頻振蕩器,，與壓控振蕩器（VCO）相比具有有源器件少、功耗低,、復(fù)雜度低的優(yōu)點,。基于復(fù)平面圓圖設(shè)計RFID射頻振蕩器,，提出了射頻振蕩器的電路結(jié)構(gòu),，給出了射頻振蕩器在復(fù)平面上的圖解方法,。仿真結(jié)果表明，晶體管配以正反饋可增加不穩(wěn)定性,，調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)和終端網(wǎng)絡(luò)決定振蕩頻率并確保振蕩產(chǎn)生,，在晶體管反射系數(shù)較大時振蕩器開始起振，起振時間越短功率輸出越大,。本文提出的射頻振蕩器是非常實際的問題,，可為RFID及其他射頻振蕩器的設(shè)計提供參考。
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