I. Thiết kế phần cao tần bộ phát đầu đọc RFID
Luận văn tập trung vào thiết kế phần cao tần của bộ phát đầu đọc RFID sử dụng công nghệ CMOS 0.18μm. Phần cao tần bao gồm các khối chính như mạch khuếch đại công suất, mạch đổi tần, và Balun. Mục tiêu là đạt công suất ngõ ra trên 20dBm với hiệu suất trên 30%, đồng thời đảm bảo độ tuyến tính và hệ số cách ly tốt. Công nghệ CMOS 0.18μm được lựa chọn nhằm giảm chi phí và tăng hiệu suất năng lượng, phù hợp với các ứng dụng hệ thống RFID trong thực tế.
1.1. Mạch khuếch đại công suất
Mạch khuếch đại công suất được thiết kế với hai lớp: lớp E (chế độ đóng ngắt) để tăng hiệu suất và lớp A (chế độ tuyến tính) làm driver. Kết quả mô phỏng cho thấy công suất ngõ ra đạt 21.3dBm với hiệu suất 38.35%. Điều này đáp ứng yêu cầu của tiêu chuẩn ETSI EN 302 208 cho hệ thống RFID hoạt động ở tần số 865-868MHz.
1.2. Mạch đổi tần
Mạch đổi tần được thiết kế để chuyển đổi tín hiệu baseband lên tần số 868MHz. Mạch này đạt độ lợi chuyển đổi -3.3dB và IIP3 là 11.7dBm, đảm bảo độ tuyến tính cao và tiêu thụ năng lượng thấp. Đây là yếu tố quan trọng trong việc truyền tín hiệu ASK (Amplitude Shift Keying) trong hệ thống RFID.
1.3. Balun
Balun được thiết kế đơn giản, không sử dụng cuộn dây, nhằm chuyển đổi tín hiệu vi sai từ mạch đổi tần sang tín hiệu đơn cực cho mạch khuếch đại công suất. Kết quả mô phỏng cho thấy độ lợi công suất đạt 17.71dB, đáp ứng yêu cầu về hiệu suất và tiết kiệm diện tích.
II. Ứng dụng và giá trị thực tiễn
Luận văn không chỉ tập trung vào thiết kế vi mạch mà còn nhấn mạnh giá trị thực tiễn của hệ thống RFID trong các lĩnh vực như quản lý vật thể, kiểm soát ra vào, và nhận dạng động vật. Công nghệ CMOS 0.18μm giúp giảm chi phí sản xuất và tăng tuổi thọ pin, phù hợp với các ứng dụng thương mại và công nghiệp. Kết quả mô phỏng cho thấy phần cao tần bộ phát đạt công suất ngõ ra 20.34dBm, đáp ứng các tiêu chuẩn quốc tế.
2.1. Ứng dụng trong quản lý vật thể
Hệ thống RFID được sử dụng rộng rãi trong quản lý vật thể tại các siêu thị, kho bãi, và trạm thu phí tự động. Thiết kế phần cao tần trong luận văn giúp tăng khoảng cách đọc và tốc độ truyền dữ liệu, cải thiện hiệu quả quản lý.
2.2. Ứng dụng trong kiểm soát ra vào
Các giải pháp kiểm soát ra vào sử dụng RFID đang được áp dụng tại nhiều doanh nghiệp và cơ sở công cộng. Công nghệ CMOS 0.18μm giúp giảm kích thước và chi phí của thiết bị, đồng thời tăng độ tin cậy và tuổi thọ.
III. Phân tích và đánh giá
Luận văn đã đưa ra một thiết kế vi mạch hoàn chỉnh cho phần cao tần bộ phát RFID, tích hợp các khối chức năng trên cùng một chip. Kết quả mô phỏng và layout cho thấy hiệu suất và độ ổn định cao, đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật và tiêu chuẩn quốc tế. Tuy nhiên, một số thành phần như mạch phối hợp trở kháng và cuộn dây chặn cao tần vẫn cần được thực hiện off-chip, đây là hạn chế cần được cải thiện trong các nghiên cứu tiếp theo.
3.1. Ưu điểm
Thiết kế phần cao tần sử dụng công nghệ CMOS 0.18μm giúp giảm chi phí, tăng hiệu suất năng lượng, và phù hợp với các ứng dụng thương mại. Các khối chức năng được tích hợp trên chip, giảm thiểu số lượng linh kiện off-chip.
3.2. Hạn chế
Một số thành phần như mạch phối hợp trở kháng và cuộn dây chặn cao tần vẫn cần được thực hiện off-chip, làm tăng kích thước và chi phí của hệ thống. Đây là điểm cần được cải thiện trong các nghiên cứu tiếp theo.
