无源uhf rfid标签芯片调制解调电路设计与实现

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1、学校代码10530学号201330101246分类号密级硕士学位论文无源UHFRFID标签芯片调制解调电路设计与实现学位申请人杨黎指导教师唐明华教授学院名称物理与光电工程学院学科专业集成电路工程研究方向专用集成电路设计与系统应用二零一六年五月CircuitDesignandImplementationforModemofUHFRFIDPassiveTagCandidateLiYangSupervisorMinghuaTangCollegeSchoolofPhysicsandOproelectronicsEngineeringProgramASICSpe

2、cializationIntegratedCircuitEngineeringDegreeMasterDegreeUniversityXiangtanUniversityDateMay,2016摘要射频识别(RFID)作为二十一世纪物联网的核心技术之一，特别是无源UHFRFID具有识别距离远、读取速度高、制造成本低等优点，被广泛应用于供应链、仓储物流、货品追踪等方面。现阶段，无源UHFRFID标签系统最大能量传输方式，以及远距离数据的正确接收与发送，成为限制了其工作距离的两个主要因素。本文旨在分析其能量和数据传输原理和方式，以及相应具体电路的实现方法，

3、为实现标签远距离工作提供一定的借鉴意义。首先从整体上对无源UHFRFID系统组成及标签芯片架构作了详细介绍，重点对无源UHFRFID系统的能量和数据传输原理和方式进了理论分析和推导，并将本文采用的工作频段为900MHz国家军用标准空口协议(简称国军标)作了简要概述。在满足国军标前向通信链路要求下，设计了两款解调器电路：第一款解调电路具有高灵敏度、低功耗的特点。采用有源包络检波方法可以提高解调器的灵敏度，使其达到100mV。通过将参考电平产生电路和比较器电路相结合的方法可以进一步降低解调器的功耗，总体功耗为293.6nW。第二款解调电路具有大动态范围、大

4、解调深度特点。利用工艺库中自带的零阈值器件作为基本的检波管，灵敏度可以达到150mV。设计的自动限压电路，在标签工作距离较近时具有很好的限压作用，同时又不会破坏包络信号。提出的均值电压检测方法，可以进一步提高解调器对调制深度较小信号的解调能力，其最小解调深度可以达到10%。在反向通信链路中，分析了ASK和PSK两种调制方式对标签芯片接收到的可用功率和反射功率的影响，并设计了一种低功耗的PSK调制电路。在调制速率为80kb/s下，功耗为46.3nW。本文还设计了一种自动阻抗匹配电路，在射频输入信号功率为-13dBm，载波频率范围为860MHz~960MH

5、z下，整流器最大输出电压维持在2.4V左右。最后，给出了版图设计的一些基本原则，并在TSMC0.18μm1P5MmixedCMOS工艺上进行了流片，封装完成后在满足国家军用标准900MHz段空口协议下，对其进行了简单的协议符合性测试。本文探讨了无源UHFRFID标签系统的能量与数据传输原理，并提出了相应的解决方法，所设计的电路均满足国军标的各项要求。关键词：射频识别；无源标签芯片；解调器；调制器；自动阻抗匹配IAbstractAsoneofcoretechnologyofInternetofThingsinthe21thcentury,RadioFre

6、quencyIdentification(RFID),especiallypassiveUHFRFIDhastheadvantageoflongidentificationdistance,highreadingspeed,lowcost,andhasbeenwidelyusedinsupplychains,logistics,tracingofgoods.Atpresent,thewayofthemaximumenergytransmissionofpassiveUHFRFIDsystemandcorrectlyreceivingandsending

7、ofdatahavebeentwomainfactorsrestrictingtheoperationdistancebetweenreaderandtag.Thisarticleaimstoanalysistheprincipleandwayofenergyanddatatransmission,andrealizationofspecificcircuits,andmustbelearntoimprovingworkingdistanceoftag.First,itmakesadetailedintroductionabouttheconstitu

8、tionofpassiveUHFRFIDsystemandthearchitectureofc