EPC系統微波全頻段振蕩器版圖設計

王簫揚 張雄 張富春 劉斌

摘要：文章選用厚度為0.508 mm、介電常數為3.38的射頻基板設計振蕩器的版圖。主要應用不同拐角設計振蕩器版圖，研究不同拐角方案設計的振蕩器性能的優劣。

關鍵詞：EPC系統；微波全頻段振蕩器；版圖設計

電子產品編碼（Electronic Product Code，EPC）系統是物聯網的起源，在1999年由美國麻省理工學院首次提出。在2003年，EAN和UCC兩大標準化組織聯合購買了麻省理工學院的思想，成立了全球電子代碼管理機構EPCglobal[1]。目前，物聯網已經開始運行并得到廣泛應用[2-4]。目前射頻識別標準并未統一，而是多標準共存的市場體系。

EPC系統的產生主要側重的是物流管理、庫存管理等，但由于各國頻段不一，目前無法形成統一的射頻識別標準。這將導致產品不能相互兼容，必將給RFID的大范圍應用帶來困難，因此頻率的統一性是目前丞待解決的主要問題[5]。若各國要求的射頻識別標準不同，則設計出的振蕩器振蕩頻率就不統一，為了使振蕩器可以應用于不同國家的標準，則需要兼容各國頻段設計出全頻段的振蕩器。因此，本文選擇設計全頻段振蕩器有實際的意義與發展前景。

1 45。斜切角拐角EPC系統全頻段振蕩器版圖設計及性能分析

對微帶線TL2進行分段處理，并用45。斜切角拐角將其連接，得到的版圖如圖1所示。

由圖1可知，在設計振蕩器的匹配電路時，將微帶線TL2進行分段處理并用45。斜切角拐角連接。該設計方法同樣大大減小了微帶線TL2占據了的版圖空間且加工較簡單、易實現，同時信號損耗較小，在設計電路中最常使用。

振蕩器版圖的性能結果如圖2所示，可知振蕩器的相位噪聲為-114.665 dBc/100 kHz，調頻噪聲為-166.887dBc/100 kHz，輸出功率為5.751 dBm。版圖設計中使用45°斜切角拐角連接所得到的振蕩器噪聲小于直角拐彎連接，且輸出功率大于直角拐彎連接和無拐彎連接的振蕩器。

2 直角拐角EPC系統全頻段振蕩器版圖設計及性能分析

在設計振蕩器的匹配電路時，將微帶線TL2進行分段處理并用直角拐角連接，版圖設計如圖3所示。該設計方法大大減小了微帶線TL2占據了的版圖空間且加工簡單，易實現，但由上節內容可知信號損耗較大，同樣不建議使用該結構。

振蕩器版圖的性能結果如圖4所示，由圖可知振蕩器的相位噪聲為-111.180 dBc/100 kHz，調頻噪聲為-163.001dBc/100 kHz，輸出功率為3.983 dBm。與無拐角的版圖設計相比較相位噪聲變大且輸出功率也變大。

3 結語

在設計版圖時，考慮到版圖設計對振蕩器性能的影響，重點不同拐彎對電路性能的影響，結果表明：版圖中45°斜切角拐彎比90°直角拐彎的性能好。采用45°斜切角拐彎的設計方法所得的振蕩器的可實現成本與性能最佳的雙贏。此時振蕩器的相位噪聲為-114.665 dBc/100 kHz；調頻噪聲為-166.887 dBc/100 kHz；輸出功率為5.751 dBm。

[參考文獻]

[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，顧嘉華基于物聯網技術的冶金行業應用模式創新及應用平臺研究[J]冶金管理，2014 （7）：57-59.

[3]高波.物聯網研究的機遇與挑戰[J]信息化建設，2016（9）：140.

[4]高偉強.物聯網技術在工業自動化中的應用與研究[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.