無源超高頻射頻電子標(biāo)簽芯片模擬射頻前端電路的分析與研究.pdf

1、超高頻射頻識(shí)別系統(tǒng)由于具有低成本、能夠遠(yuǎn)距離讀寫等特點(diǎn)，其應(yīng)用越來越廣泛。本文主要針對(duì)無源超高頻射頻電子標(biāo)簽芯片的射頻前端電路展開分析與研究。雖然本文對(duì)于無源超高頻射頻電子標(biāo)簽電路的研究是基于IS018000-6B/C協(xié)議展開的，但是研究的結(jié)論和成果也適用于相同頻段的兼容其它協(xié)議的射頻電子標(biāo)簽的設(shè)計(jì)，同時(shí)對(duì)于2.4G射頻電子標(biāo)簽芯片的設(shè)計(jì)也具有一定的參考價(jià)值。
　　 電磁波是射頻電子標(biāo)簽與讀卡器完成通信的媒介，電磁波中包含讀卡器

2、發(fā)出的數(shù)據(jù)信息。然而對(duì)于無源射頻電子標(biāo)簽，讀卡器輻射的電磁波還為無源射頻電子簽芯片正常工作提供能量，在電子標(biāo)簽中能夠把電磁波能量轉(zhuǎn)化為直流電能的電路我們稱為能量提取電路；此外，標(biāo)簽芯片通過改變輸入阻抗而改變對(duì)電磁波的反射量，從而完成標(biāo)簽向讀卡器的信號(hào)傳輸，這種調(diào)制的方式稱為反射調(diào)制。這兩種特殊的用處是無源超高頻射頻電子標(biāo)簽工作的特點(diǎn)，也是在設(shè)計(jì)無源超高頻射頻電子標(biāo)簽射頻前端電路的難點(diǎn)。因此，本文把超高頻射頻電子標(biāo)簽射頻前端電路分為兩個(gè)部

3、分進(jìn)行研究：一部分是電源模塊，包括能量提取電路和穩(wěn)壓電路：另一部分是數(shù)據(jù)接口模塊，包括解調(diào)、調(diào)制和時(shí)鐘產(chǎn)生電路模塊。
　　 首先，文章系統(tǒng)地論述了超高頻射頻識(shí)別系統(tǒng)的物理基礎(chǔ)。對(duì)超高頻射頻識(shí)別系統(tǒng)中應(yīng)用的電磁場理論，天線輻射理論和能量的傳遞與反射以及協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了詳細(xì)的分析與介紹。
　　 文章對(duì)于電源模塊中的重點(diǎn)模塊能量提取電路進(jìn)行研究。文章對(duì)于使用肖特基二極管倍壓整流電路進(jìn)行建模，使用數(shù)學(xué)建模的方法揭示了倍壓整流電路輸

4、入與輸出各個(gè)參數(shù)之間的關(guān)系。文章在前人研究的基礎(chǔ)上對(duì)于肖特基二極管的模型進(jìn)行了線性的近似，提出了一種更加簡單直觀的關(guān)于倍壓整流電路的數(shù)學(xué)模型。為了驗(yàn)證模型的可靠性，我們把模型計(jì)算的結(jié)果與仿真和實(shí)際流片測試的結(jié)果進(jìn)行比較，證明本文提出的模型在保證具有足夠精度的同時(shí)極大的簡化了數(shù)學(xué)模型的復(fù)雜程度。同時(shí)，基于建立的模型，文章對(duì)于能量提取電路進(jìn)行進(jìn)一步的分析與討論，對(duì)于能量提取電路進(jìn)行了優(yōu)化，給出了能量提取電路工作的理論極限工作距離。另外，本文

5、從電源模塊的結(jié)構(gòu)和具體電路特點(diǎn)出發(fā)，提出一種適合超高頻射頻電子標(biāo)器低功耗應(yīng)用的電源供給解決方案。
　　 數(shù)據(jù)接口模塊包括調(diào)制器、解調(diào)器以及時(shí)鐘產(chǎn)生電路。本文對(duì)于調(diào)制電路的調(diào)制類型進(jìn)行了理論分析，并比較總結(jié)了射頻識(shí)別電子標(biāo)簽常用的調(diào)制類型的優(yōu)缺點(diǎn)。對(duì)于解調(diào)電路結(jié)構(gòu)的種類和性能指標(biāo)進(jìn)行了分析與總結(jié)。另外，本文還設(shè)計(jì)了一種滿足EPC精度要求的片上振蕩器，作為時(shí)鐘產(chǎn)生電路，并給出了實(shí)際測試結(jié)果。
　　 最后，本文根據(jù)對(duì)射頻前端電