無源UHF RFID標(biāo)簽芯片調(diào)制解調(diào)電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、射頻識別(RFID)作為二十一世紀(jì)物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)之一，特別是無源 UHF RFID具有識別距離遠(yuǎn)、讀取速度高、制造成本低等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于供應(yīng)鏈、倉儲物流、貨品追蹤等方面?，F(xiàn)階段，無源 UHF RFID標(biāo)簽系統(tǒng)最大能量傳輸方式，以及遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)的正確接收與發(fā)送，成為限制了其工作距離的兩個主要因素。
　　本文旨在分析其能量和數(shù)據(jù)傳輸原理和方式，以及相應(yīng)具體電路的實(shí)現(xiàn)方法，為實(shí)現(xiàn)標(biāo)簽遠(yuǎn)距離工作提供一定的借鑒意義。首先從整體上對無源

2、UHF RFID系統(tǒng)組成及標(biāo)簽芯片架構(gòu)作了詳細(xì)介紹，重點(diǎn)對無源UHF RFID系統(tǒng)的能量和數(shù)據(jù)傳輸原理和方式進(jìn)了理論分析和推導(dǎo)，并將本文采用的工作頻段為900 MHz國家軍用標(biāo)準(zhǔn)空口協(xié)議(簡稱國軍標(biāo))作了簡要概述。
　　在滿足國軍標(biāo)前向通信鏈路要求下，設(shè)計(jì)了兩款解調(diào)器電路：第一款解調(diào)電路具有高靈敏度、低功耗的特點(diǎn)。采用有源包絡(luò)檢波方法可以提高解調(diào)器的靈敏度，使其達(dá)到100 mV。通過將參考電平產(chǎn)生電路和比較器電路相結(jié)合的方法可以進(jìn)

3、一步降低解調(diào)器的功耗，總體功耗為293.6 nW。第二款解調(diào)電路具有大動態(tài)范圍、大解調(diào)深度特點(diǎn)。利用工藝庫中自帶的零閾值器件作為基本的檢波管，靈敏度可以達(dá)到150 mV。設(shè)計(jì)的自動限壓電路，在標(biāo)簽工作距離較近時(shí)具有很好的限壓作用，同時(shí)又不會破壞包絡(luò)信號。提出的均值電壓檢測方法，可以進(jìn)一步提高解調(diào)器對調(diào)制深度較小信號的解調(diào)能力，其最小解調(diào)深度可以達(dá)到10％。在反向通信鏈路中，分析了 ASK和 PSK兩種調(diào)制方式對標(biāo)簽芯片接收到的可用功率和

4、反射功率的影響，并設(shè)計(jì)了一種低功耗的PSK調(diào)制電路。在調(diào)制速率為80 kb/s下，功耗為46.3 nW。
　　本文還設(shè)計(jì)了一種自動阻抗匹配電路，在射頻輸入信號功率為-13 dBm，載波頻率范圍為860 MHz~960 MHz下，整流器最大輸出電壓維持在2.4 V左右。最后，給出了版圖設(shè)計(jì)的一些基本原則，并在 TSMC0.18μm1P5M mixed CMOS工藝上進(jìn)行了流片，封裝完成后在滿足國家軍用標(biāo)準(zhǔn)900 MHz段空口協(xié)議下，