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一种用电子开关实现多端口输出的方法

发布时间:2018年08月30日 来源:中国自动识别网 作者:曾三妹

单端口输出的RFID读写模块往往不能满足客户想要多路天线端口输出的需求,而用电子开关实现多端口输出的方法不仅实现电路简单,也可以实现多路天线端口的输出(比如两路、四路、六路、八路等更多路天线端口)。这种多端口的读写模块更具市场竞争力。 
实现多路天线端口输出的方法一般有两种:第一种通过集成射频电子开关芯片实现;另一种则是通过分离器件二极管实现。前者占用布局面积小,实现简单,但对于四路以上的多端口,从印制电路板布局方面考虑不是很好布局;而分离器件二极管无论是几路天线端口布局都比较灵活方便,缺点就是可能占用PCB面积较大。因此一般情况下,两路或者四路的天线端口考虑用集成射频电子开关芯片方案,四路以上的考虑用分离二极管方案实现。下面从几个方面分析实现多路天线端口输出的方法以及所需注意的其它问题。
 
实现多端口输出的方法
实现多端口输出的两种方法
实现多端口输出的方法一般有两种,分别以具体例子来说明实现多端口输出的方法。
集成射频电子开关芯片实现多端口输出
在RFID读写模块体积小,输出端口只需两个或者四个的情况下可以考虑使用集成芯片的射频开关来实现,集成芯片的射频开关占用布局面积比较小,下面以SKY13330-397LF芯片实现两路天线端口输出为例说明实现原理,如图1所示。
 
图1  SKY13330-397LF芯片实现两路天线端口输出
 
该芯片的控制逻辑关系表如表1所示:
表1  芯片控制逻辑关系
 
NOTE: 1=1.65 to 2.7V
                    0=-0 to 0.4V
                    X=don’t care
RFID读写模块发射通路的射频信号输出到SKY13330-397LF芯片的RF1脚,通过控制CTRL与ENABLE之间的逻辑关系实现射频信号RF1到RF2与RF3之间的切换(RF2、RF3分别与天线端口U22、U21连接器相连接),从而实现两路天线端口的输出。四路天线端口的输出实现方法同上述方法类似。
分离器件二极管实现多路天线端口输出
四路或以上的射频信号输出可以采用分离器件二极管实现,采用该方法布局比较灵活,更容易实现多路天线端口的输出,以PIN二极管BAP64-03实现六路天线端口输出为例说明实现原理,如图2所示。
 
图2  二极管BAP64-03实现六路天线端口输出
 
WS1,WS2……WS6控制逻辑关系如表2所示:
 
表2  多端口控制逻辑表
 
具体实现过程:WS1,WS2……WS6由单片机控制输出,当输出为高电平时(一般为5V),表示该路的二极管导通,因此该射频通道被选中作为天线端口输出,从而实现多路天线端口输出。
实现多端口输出须考虑的射频指标
在实现多路端口输出时,无论是集成芯片还是分离器件方案,在器件的选型上一定要注意其射频指标是否符合要求,射频指标的不符合将会影响设计目标,使性能无法达到预期效果。针对多路端口输出,在器件的选型上(针对RFID读写器行业)主要考虑比较关键的射频参数有这几个方面:
工作频段范围涵盖840MHz~930MHz;VCC工作电压范围越宽越好,方便设计;插入损耗越小越好,但一般在0.3dB左右;输入功率,一般对前级的输出功率要有余量,一般不小于35dBm;隔离度越大越好,一般40dB左右符合要求;0.1dB输入压缩点越大表示该器件的线性度越好。
从射频指标方面考虑的主要参数就是上面几点,因此在选型芯片的时候着重参考上述几个参数。
实现效果
以SKY13330-397LF芯片为例简单说明实现的效果,实际产品测出的指标如表3所示:
表3   实际测试效果
 
从表3可以看出,实际上是测试射频比较关键的两个指标,即插入损耗与端口隔离度。实际测试插入损耗值为0.3dB左右,隔离度值为40dB左右,符合其技术指标要求。插入损耗值越小,输入功率到端口的损耗功率就越小;隔离度越大,两个端口之间相互影响就越小。
 
实现多端口输出的其它注意问题
在实现多端口输出时也有其它指标需要考虑,一是端口与端口之间的切换速度,这个速度一定要满足设计要求,越快越好;二是芯片的抗静电等级能力,在某些应用场合需要芯片抗静电能力越高越好;三是芯片的工作温度范围,一般来说满足工业级温度范围即可。
通过以上两种实现多端口输出方案,分别说明了各自的优点与缺点以及实现效果,在以后的设计中,通过参考上面的实例,选择符合设计需求的方案。
(作者单位:深圳市远望谷信息技术股份有限公司 射频研发中心)
《中国自动识别技术》2018年第4期总第73期

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