EPC系统微波全频段振荡器版图设计

王箫扬 张雄 张富春 刘斌

摘要：文章选用厚度为0.508 mm、介电常数为3.38的射频基板设计振荡器的版图。主要应用不同拐角设计振荡器版图，研究不同拐角方案设计的振荡器性能的优劣。

关键词：EPC系统；微波全频段振荡器；版图设计

电子产品编码（Electronic Product Code，EPC）系统是物联网的起源，在1999年由美国麻省理工学院首次提出。在2003年，EAN和UCC两大标准化组织联合购买了麻省理工学院的思想，成立了全球电子代码管理机构EPCglobal[1]。目前，物联网已经开始运行并得到广泛应用[2-4]。目前射频识别标准并未统一，而是多标准共存的市场体系。

EPC系统的产生主要侧重的是物流管理、库存管理等，但由于各国频段不一，目前无法形成统一的射频识别标准。这将导致产品不能相互兼容，必将给RFID的大范围应用带来困难，因此频率的统一性是目前丞待解决的主要问题[5]。若各国要求的射频识别标准不同，则设计出的振荡器振荡频率就不统一，为了使振荡器可以应用于不同国家的标准，则需要兼容各国频段设计出全频段的振荡器。因此，本文选择设计全频段振荡器有实际的意义与发展前景。

1 45。斜切角拐角EPC系统全频段振荡器版图设计及性能分析

对微带线TL2进行分段处理，并用45。斜切角拐角将其连接，得到的版图如图1所示。

由图1可知，在设计振荡器的匹配电路时，将微带线TL2进行分段处理并用45。斜切角拐角连接。该设计方法同样大大减小了微带线TL2占据了的版图空间且加工较简单、易实现，同时信号损耗较小，在设计电路中最常使用。

振荡器版图的性能结果如图2所示，可知振荡器的相位噪声为-114.665 dBc/100 kHz，调频噪声为-166.887dBc/100 kHz，输出功率为5.751 dBm。版图设计中使用45°斜切角拐角连接所得到的振荡器噪声小于直角拐弯连接，且输出功率大于直角拐弯连接和无拐弯连接的振荡器。

2 直角拐角EPC系統全频段振荡器版图设计及性能分析

在设计振荡器的匹配电路时，将微带线TL2进行分段处理并用直角拐角连接，版图设计如图3所示。该设计方法大大减小了微带线TL2占据了的版图空间且加工简单，易实现，但由上节内容可知信号损耗较大，同样不建议使用该结构。

振荡器版图的性能结果如图4所示，由图可知振荡器的相位噪声为-111.180 dBc/100 kHz，调频噪声为-163.001dBc/100 kHz，输出功率为3.983 dBm。与无拐角的版图设计相比较相位噪声变大且输出功率也变大。

3 结语

在设计版图时，考虑到版图设计对振荡器性能的影响，重点不同拐弯对电路性能的影响，结果表明：版图中45°斜切角拐弯比90°直角拐弯的性能好。采用45°斜切角拐弯的设计方法所得的振荡器的可实现成本与性能最佳的双赢。此时振荡器的相位噪声为-114.665 dBc/100 kHz；调频噪声为-166.887 dBc/100 kHz；输出功率为5.751 dBm。

[参考文献]

[1]CHEN M S，SHIH Y N， LIN C L，et al.A fully-integrated 40 Gb/s transceiver in 65-nm CMOS technology[J].IEEE Journal of Solid-State Circuits， 2012 （3）： 627-640.

[2]蔡洋，顾嘉华基于物联网技术的冶金行业应用模式创新及应用平台研究[J]冶金管理，2014 （7）：57-59.

[3]高波.物联网研究的机遇与挑战[J]信息化建设，2016（9）：140.

[4]高伟强.物联网技术在工业自动化中的应用与研究[J]西部皮革，2016（ 24）：22-23.

[5]DENG W， OKADA K， MATSUZAWA A.Class-C VCO with amplitude feedback loop for robust start-up and enhanced oscillationswing[J].IEEE Journal of Solid-State Circuits， 2013（2）：429-440.