论文部分内容阅读
射频识别(RadioFrequencyIdentification,RFID)技术是一项利用射频信号通过空间藕合(交变磁场或电磁场)实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的的技术。近些年来,射频识别技术以其独特的优势和巨大的发展潜力,已广泛应用于工业生产和日常生活的各个方面,研究和开发射频识别芯片具有重大意义。本论文针对高性能UHF RFID标签芯片的应用要求,从系统架构、能量链路、性能优化和低功耗模拟前端电路设计等方面对RFID标签芯片整体及子模块电路设计进行了研究。本文首先阐述了UHF RFID系统的工作原理和ISO/IEC 18000-6C国际标准协议中的物理层协议部分,对标签芯片系统组成和各部分的功能进行了介绍,分析了标签芯片的能量链路,并针对其性能指标提出了相应的解决方案和低功耗设计方法。其次,针对标签芯片的低功耗和高可靠度要求,提出了满足高性能、高稳定度的系统解决方案。针对调制解调电路,采取了能够获得更多能量的PSK调制方式和低功耗高灵敏度的解调电路,测试结果显示,标签芯片能够成功解码射频载波中的信息供数字基带使用,且解调电路功耗为1uW,最低工作电压为420mV。针对电源管理单元,提出了更合理的整体方案,研究了低功耗基准源、基带稳压电路和高可靠上电复位电路设计方法,给出了仿真结果并设计了版图。在TSMC0.18μm 1P4M RF Mix-signal工艺下实现了标签芯片整体电路,设计了整体版图,并流片实现。再次,针对标签芯片样品,进行了测试条件、测试方法及测试结果的分析,给出了标签芯片整体电路及标签芯片的一致性测试结果;并对调制解调及电源管理单元的测试结果进行了分析。测试结果显示,标签芯片可以与阅读器正常通讯,完成读写任务,且标签芯片最远读距离可达7m,最远写距离可达1m,达到了预期效果。最后,针对标签芯片测试中出现的问题及标签芯片的工程化应用,进行了分析并提出改进意见。