基于片上天線的無源超高頻射頻識別標(biāo)簽的射頻前端設(shè)計.pdf

1、射頻識別技術(shù)是一種利用無線射頻方式進行非接觸式雙向通信的自動識別技術(shù)。近年來,單品級標(biāo)簽的研發(fā)成為射頻識別技術(shù)領(lǐng)域新的熱點。單品級標(biāo)簽可以為采用射頻識別技術(shù)的客戶帶來更大的收益,它也標(biāo)志著射頻識別技術(shù)更深層次的推廣與應(yīng)用。針對單品級標(biāo)簽對成本和體積的苛刻要求,本文結(jié)合超高頻近場射頻識別技術(shù)提出以片上無源器件為實現(xiàn)形式的一組解決方案。首先,本文利用電小天線理論確定了超高頻片上天線的工作機制與天線類型,從磁場分布、路徑增益、等效模型三個角度

2、討論了片上天線的無線鏈路,明確了苛刻的芯片面積導(dǎo)致超高頻片上天線與閱讀器環(huán)天線的典型耦合系數(shù)僅為1‰,這是在超高頻無源標(biāo)簽上成功集成片上天線的一大挑戰(zhàn)。通過對寄生損耗的分析,確定了適用于超高頻片上天線的集總模型,并提出了一套符合物理意義的模型參數(shù)提取方法,而且該模型可以為片上天線的優(yōu)化實現(xiàn)提供指導(dǎo)。本文探討了利用超高頻片上天線來實現(xiàn)標(biāo)簽芯片與片外天線之間基于磁場耦合的電連接,這種新型標(biāo)簽封裝可以消除傳統(tǒng)方式成本偏高、可靠性差的缺點。其次

3、,本文討論了標(biāo)簽阻抗匹配的特點,量化分析了水、金屬、玻璃和干燥紙板這四種常見環(huán)境對標(biāo)簽天線阻抗的影響,從而為標(biāo)簽可調(diào)阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的匹配區(qū)域設(shè)計提供依據(jù)。本文提出了一種適用于無源超高頻標(biāo)簽的自動阻抗匹配系統(tǒng),其中重點分析了片上π型匹配網(wǎng)絡(luò)的阻抗匹配范圍以及寄生的影響,并探討了利用標(biāo)簽整流器輸出電壓或者標(biāo)簽雷達散射截面進行阻抗失配探測的可行性。最后,本文在SMIC0.18umCMOSRF工藝上流片實現(xiàn)了兩款超高頻片上天線和一款集成片上天線且