射频识别RFID实验教程II.doc

- PAGE .-- 第2章 通信电子线路实验部分 2.1 振荡器 振荡器是用于产生周期性振荡信号的电路。对于振荡器的输出信号，应该由以下指标来衡量：一是频率，即频率的准确度与稳定度；二是振幅，即振幅的大小与稳定性；三是波形及波形的失真；四是输出功率，要求该振荡器能带动一定的负载。按照选频网络性质分为LC振荡器和RC振荡器。 2.1.1 电感三点式振荡器 图2-1是电感三点式振荡器电路图的原理图。这种电路的LC并联谐振电路中的电感有首端、中间抽头和尾端三个端点，其交流通路分别与放大电路的集电极、发射极(地)和基极相连，反馈信号取自电感L2上的电压，因此，习惯上将图2-1所示电路称为电感三点式LC振荡电路，或电感反馈式振荡电路。 图2-1 电感三点式振荡器电路图 （1） 电感三点式振荡器电路振荡频率： 考虑L1、L2间的互感，电路的振荡频率可近似表示为: (2-1) （2） 电感三点式振荡器电路特点： 工作频率范围为几百KHz～几MHz； 反馈信号取自于L2， 其对f0的高次谐波的阻抗较大，因而引起振荡回路的谐波分量增大，使输出波形不理想。 2.1.2 电容三点式振荡器 电容三点式振荡电路，又称考毕兹振荡电路。如图2-2所示。Q是三极管，其结构与电感三点式振荡电路相似,只是将电感、电容互换了位置。该电路的交流通路如图2-3所示： 图2-2 电容三端式振荡器图 图2-3 电容三端式振荡器等效电路图 ??? 电容 C1、C2 和电感 L 构成正反馈选频网络，反馈信号取自电容 C2 两端，故称为电容三点式振荡电路，也称电容反馈式振荡电路。反馈信号与输入端电压同相，满足振荡的相位平衡条件，LC谐振回路Q值足够高的条件下，电路的振荡频率近似等于回路的谐振频率。 计算公式如下： ???? (2-2) 其中: 电容三点式振荡器电路的特点是振荡频率可做得较高,一般可达到100MHz以上,由于C2对高次谐波阻抗小,使反馈电压中的高次谐波成分较小,因而振荡波形较好。另外当振荡频率较高时，C1,C2的值很小，三极管的级间电容就会对频率的产生影响。 2.1.3 晶体振荡器 晶体振荡器是振荡频率受石英晶体控制的振荡器。晶体振荡器的特点是：? （1） 物理、化学性能非常稳定； （2） 具有正压电效应和逆压电效应。 图2－4是一种采用晶体管组成的晶体振荡器。石英晶体振荡器的选频特性非常好，它有一个极为稳定的串联谐振频率，而且等效品质因数很高。只有频率等于晶体谐振频率的信号最容易通过，而其他频率的信号均会被晶体所衰减。 图2-4 13.56MHZ克拉泼电路 由于实验要求产生的载波信号频率为13.56MHz，普通的LC振荡器一般很难达到比10-4更高的频率稳定度，所以要采用石英晶体来做振荡器。该方案最终通过实验得到有幅度为2.4V，频率为13.56MHz的正弦波信号。 图2－5是本实验系统采用的石英晶体与门电路构成的多谐振荡器。多谐振荡器是一种自激振荡电路，该电路接通电源后无需外触发信号就能产生一定频率和幅值的矩形脉冲和方波。由于多谐振荡器的在工作过程中不存在稳定状态，故又称为无稳态电路。与非门作为一个开关倒向器件，可用于构成各种脉冲波形的的产生电路。电路的基本工作原理是利用电容的充放电，当输入电压达到与非门的阀值电压VT时，门的输出状态即发生变化。因此，电路输出的脉冲波形参数直接取决于电路中阻容元件的数值。 13.56MHz输出. 13.56MHz 输出 R2 1MΩ 1 2 U1 G1 13.56MHz C5 22P C6 100P 13 12 14 +5V 7 U1B U1 74HC04 图2-5 13.56MHz载波信号产生模块 电路中选用了13.56MHz无源晶振,门电路采用74HC04六反相器,也可采用74H00四二输入与非门. 74HC04的电源电压为5V,图2-6所示为74HC04的芯片引脚图。 1A 1A 1 1Y 2 2A 3 2Y 4 3A 5 3Y 6 GND 7 14 VCC 13 6A 12 6Y 11 5A 10 5Y 9 4A 8 4Y 图2-6 74HC04芯片引脚图 不带负载时振荡电路输出的电压峰峰值可达4～10V，在不添加任何中间电路的情况下很容易驱动末级功放。如果电路没有振荡，可以在C5上并联一个可调电容,调节可调电容使其振荡，用示波器可以看到稳定的方波信号。波形虽然不是标准的正弦波，但经过末级功放的选频网络可将波形还原成正弦波。 2.2 高频功率放大器 高频功率放大器是