無源UHF RFID雙端口標(biāo)簽芯片模擬前端的關(guān)鍵電路研究.pdf

1、隨著物聯(lián)網(wǎng)概念的提出和推廣，RFID技術(shù)再次引起人們的極大關(guān)注。作為RFID系統(tǒng)中的核心部件，射頻標(biāo)簽直接決定著RFID系統(tǒng)的性能。然而，目前絕大多數(shù)標(biāo)簽均采用單端口設(shè)計，即參與供電的射頻能量和參與通信的射頻信號來自同一天線。隨著工作距離增大，天線接收的射頻能量減小，難以同時滿足供電和信號傳遞的要求，因此標(biāo)簽與閱讀器之間的通信中斷。
　　為保證RFID系統(tǒng)的遠(yuǎn)距離通信，本文從系統(tǒng)架構(gòu)和電路功耗兩方面對標(biāo)簽進(jìn)行研究。首先，本文提出了

2、一種具有智能選擇功能的雙端口標(biāo)簽方案，并基于UMC0.18μmCMOS工藝對標(biāo)簽中的智能選擇電路模塊進(jìn)行分析與設(shè)計。其次，本文對射頻標(biāo)簽中的整流電路、穩(wěn)壓電路、解調(diào)/調(diào)制電路模塊進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，進(jìn)一步降低標(biāo)簽功耗。最后，對本文設(shè)計的電路模塊進(jìn)行了版圖繪制和后仿。本文主要研究工作如下:
　　1.設(shè)計了包括比較器和單刀雙擲開關(guān)的智能選擇電路。在理論分析的基礎(chǔ)上，設(shè)計了動態(tài)和靜態(tài)兩種不同結(jié)構(gòu)的比較器電路，并對二者的性能參數(shù)做了對比分析。其

3、次，本文分析了開關(guān)電路的基本原理和性能參數(shù)，設(shè)計了一種由MOS晶體管組成的單刀雙擲開關(guān)。仿真結(jié)果表明，靜態(tài)比較器電路的延時為56.2ns，電路功耗為463nW，滿足系統(tǒng)低功耗的性能要求，而開關(guān)電路的插損為-0.64dB，隔離度為-45.8dB，端口回波損耗小于-21dB，電路端口匹配良好。
　　2.設(shè)計了整流和穩(wěn)壓電路。其中，整流電路設(shè)計中的二極管采用零閾值MOS管代替常規(guī)MOS管，因而獲得高的輸出電壓。穩(wěn)壓電路由啟動電路、電壓基

4、準(zhǔn)源和誤差放大器構(gòu)成。為降低功耗，啟動電路在后續(xù)電路正常工作后斷開工作，而誤差放大器采用低功耗的簡單兩級運(yùn)放結(jié)構(gòu)。仿真結(jié)果表明，穩(wěn)壓電路可提供1.8V的穩(wěn)定供電電壓，保證標(biāo)簽中電路模塊的正常工作，電路功耗為3μW。
　　3.設(shè)計了ASK方式的解調(diào)和調(diào)制電路。為減小芯片面積，解調(diào)電路中遲滯比較器的參考電壓從低通濾波電路中提取，替代傳統(tǒng)的RC網(wǎng)絡(luò)電路。調(diào)制電路設(shè)計是基于反向散射原理。仿真結(jié)果表明，在915MHz載波頻率和40KHz調(diào)制