面向超低功耗的无源超高频射频识别芯片架构研究

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3、丛摘要射频识别(RFID)技术可以在非接触的条件下实现对目标对象的自动识别，是物联网的核心支撑技术之一。相对于其它频段的射频识别技术而言，工作于超高频频段的射频识别系统具有通信速率快、阅读距离远、适应物体高速运动等优点。本文通过对无源超高频射频识别(UHFIUID)标准ISO／IEC18000．6C标准的分析以及对UHFRFID系统和芯片架构的研究，提出了两种高性能的无源UHFRFID芯片架构，并通过了流片测试验证。首先，结合ISO／IECl8000．6C标准对无源UHFRFID芯片架构进行了研究，找出了

4、限制芯片性能提升的关键因素一一标准中规定的芯片的反向散射链路频率(BLF)的偏差范围对芯片中时钟电路提出了更高的要求，导致芯片功耗增大以及设计难度的增加。在此基础上，本文提出了一种改进的BLF生成方法：通过对标准要求的BLF区间进行进一步的划分，采用整数和半整数分频，在标准要求的误差范围内对BLF进行合理近似，以某一个中心频率的BLF值代替该区间内所有的BLF值，使得BLF满足标准要求。该方法大大降低了芯片对时钟电路的要求，使得时钟电路频率从通常的固定1．92MHz扩展到1．2MHz-5MHz均可满足要求

5、。其次，提出了一种基于模拟解码的UHFRFID芯片架构。基于该架构的芯片取消了传统意义上的1．92MHz时钟，通过用模拟PIE解码电路来完成信号的解码，大大降低了电路的功耗；同时，提出了一种模拟BLF产生电路，在模拟PIE解码电路的基础上，利用积分器电路控制驰张振荡器，直接生成数字基带所需要的BLF，该BLF精度完全符合标准要求；最终，针对UHFRFID芯片通常架构中的链接时限T1难以控制的问题，提出了一种新的解决方案，通过两个积分器以及比较器产生控制信号来控制BLF的输出，从而解决了该问题。再次，对适用

6、于所提出的两种芯片架构的超低功耗的模拟前端进行了研究，提出了一种超低功耗适用于UHFRFID芯片的基准电路，电路功耗及面积都大大降低；并提出了一种新的解调电路结构，取消了传统解调电路中的无源器件，使得解调电路面积降低了约50％。最后，对采用两种不同架构的UHFRFID芯片在TSMC0．189mI心工艺下流片，并封装成标签进行了测试验证。测试结果表明，分别采用两种不同方法生成的BLF都满足标准要求，能被读写器正确读写。采用区间法生成BLF的芯片读取距离最大为7m，采用模拟电路生成BLF的芯片读取距离最大可达

7、8m。关键词：超高频射频识别标签芯片反向散射链路频率模拟PIE解码电路模拟BLF产生电路链接时限T1ABSTRACTRadioIjreq唧cyidentificationisoneofthekeytechnologiesfortheInte眦tofthin空s，whichrealizesnon-con缸比tidentification．TheRFIDsystemoperatlngmtheultrahighfrequencybandhasmanyadvantagesoversystemsinotherban

8、ds·TheadVantagesinclude凤erreadingspeed，longeroperationrange，abletoidentlfyhi班speedmotionobjects，andSOon·Intllisdissertation，throughanalyzingtheISO／IEC18000-6CstandardonpasslveUHFRFIDandresearchingontheUHFRFIDsystema