無源UHF RFID標簽芯片調制解調電路設計與實現.pdf

1、射頻識別(RFID)作為二十一世紀物聯(lián)網的核心技術之一，特別是無源 UHF RFID具有識別距離遠、讀取速度高、制造成本低等優(yōu)點，被廣泛應用于供應鏈、倉儲物流、貨品追蹤等方面。現階段，無源 UHF RFID標簽系統(tǒng)最大能量傳輸方式，以及遠距離數據的正確接收與發(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據傳輸原理和方式，以及相應具體電路的實現方法，為實現標簽遠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)組成及標簽芯片架構作了詳細介紹，重點對無源UHF RFID系統(tǒng)的能量和數據傳輸原理和方式進了理論分析和推導，并將本文采用的工作頻段為900 MHz國家軍用標準空口協(xié)議(簡稱國軍標)作了簡要概述。
　　在滿足國軍標前向通信鏈路要求下，設計了兩款解調器電路：第一款解調電路具有高靈敏度、低功耗的特點。采用有源包絡檢波方法可以提高解調器的靈敏度，使其達到100 mV。通過將參考電平產生電路和比較器電路相結合的方法可以進

3、一步降低解調器的功耗，總體功耗為293.6 nW。第二款解調電路具有大動態(tài)范圍、大解調深度特點。利用工藝庫中自帶的零閾值器件作為基本的檢波管，靈敏度可以達到150 mV。設計的自動限壓電路，在標簽工作距離較近時具有很好的限壓作用，同時又不會破壞包絡信號。提出的均值電壓檢測方法，可以進一步提高解調器對調制深度較小信號的解調能力，其最小解調深度可以達到10％。在反向通信鏈路中，分析了 ASK和 PSK兩種調制方式對標簽芯片接收到的可用功率和

4、反射功率的影響，并設計了一種低功耗的PSK調制電路。在調制速率為80 kb/s下，功耗為46.3 nW。
　　本文還設計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，給出了版圖設計的一些基本原則，并在 TSMC0.18μm1P5M mixed CMOS工藝上進行了流片，封裝完成后在滿足國家軍用標準900 MHz段空口協(xié)議下，