無源UHF RFID標(biāo)簽芯片射頻前端電路設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著物聯(lián)網(wǎng)的蓬勃發(fā)展，射頻識別(RFID)技術(shù)得到了大量的應(yīng)用。其中，無源UHF RFID標(biāo)簽芯片具有準(zhǔn)確性高、存儲量大、可重復(fù)利用、非接觸讀寫、可識別高速運(yùn)動物體、識別碼唯一、可同時識別多個識別對象等優(yōu)點(diǎn)，具有非常廣闊的應(yīng)用市場。射頻前端電路作為無源標(biāo)簽芯片中最重要的模塊之一，其性能直接決定了標(biāo)簽芯片的主要性能指標(biāo)。本文設(shè)計(jì)了一款標(biāo)簽芯片射頻前端模塊，模塊滿足國家軍用標(biāo)準(zhǔn)900 MHz段空口協(xié)議(下文簡稱為―國軍標(biāo))的要求。具體工作和

2、結(jié)果如下：
　　1、本文分析了國軍標(biāo)中有關(guān)射頻接口參數(shù)要求，探討了各性能指標(biāo)在各模塊設(shè)計(jì)時的設(shè)計(jì)考慮。與國際上較通用的ISO18000-6C相比，國軍標(biāo)在解調(diào)深度上有了更高的要求，這對解調(diào)鏈路提出了更高的要求。
　　2、為了提高整流器的能量轉(zhuǎn)換效率，本文提出了一種基于閾值補(bǔ)償?shù)母咝收髌麟娐方Y(jié)構(gòu)。整流器采用外部偏置電路提供閾值補(bǔ)償，增加了接受靈敏度；另外每一級整流器單元采用NMOS管和PMOS管交叉的結(jié)構(gòu)，減小了反向漏電流

3、，提高了整流器轉(zhuǎn)換效率。
　　3、本文設(shè)計(jì)了一款高可靠性高效率電荷泵。論文引入電壓切換電路消除電荷傳輸管受到的過應(yīng)力，保證電荷泵的可靠性；采用四相時鐘電荷泵結(jié)構(gòu)，提高電荷泵效率。
　　4、本文設(shè)計(jì)了一款高靈敏度、高解調(diào)深度、大動態(tài)范圍、低功耗的解調(diào)器。本文采用閾值補(bǔ)償方式提高了包絡(luò)解調(diào)電路解調(diào)靈敏度；采用N型差分輸入和P型差分輸入互補(bǔ)結(jié)構(gòu)，提高了遲滯比較器的動態(tài)范圍；比較器工作在亞閾值區(qū)降低了功耗，解調(diào)器整體靜態(tài)功耗只有42

4、0 nW；同時本文設(shè)計(jì)了一款峰值檢測電路構(gòu)成參考電壓產(chǎn)生電路大大降低了解調(diào)器面積。
　　5、本文分析了ASK調(diào)制和PSK調(diào)制兩種調(diào)制電路的工作原理及特點(diǎn)，分析了兩種調(diào)制電路的優(yōu)缺點(diǎn)，最后設(shè)計(jì)了一款滿足國軍標(biāo)性能要求的ASK調(diào)制電路。
　　本文設(shè)計(jì)的射頻前端電路模塊采用TSMC0.18 um工藝，接收靈敏度為-13 dBm，單天線整流效率峰值達(dá)到51.6％，電荷泵效率峰值達(dá)到了73%，接收信號最小解調(diào)深度為10%，最小接收電壓