将超高频射频识别(Ultrahigh Frequency Radio Frequency Identification,简称UHF RFID)技术的功耗低、速率快、距离远等技术优势和传感技术的模拟被测参量可以精确转换为数字监测数值的技术优势相结合,可以构成物联网的底层技术基础,实现端到端、端到云的连接,构建万物互联的智能世界。电力监测行业就是UHF RFID技术与传感技术相结合的应用场景之一。将磁感应谐振传感电路与UHF RFID无源标签芯片结合构成传感标签,适配查询器上位机等设备,搭建无源、无线监测电网稳定性的系统,可以实现电流电压在线监测,保证电网设备安全运行,降低监测成本,提高监测效率。该系统的主要研究重点就在于面向谐振传感电路的标签芯片基带设计与实现。本文完成的研究内容及取得的研究成果如下:(1)本文根据查询器与传感标签的交互流程,确定无源传感通信空口协议最大限度兼容国标协议正向链路和反向链路的编解码方法,并对交互过程中的命令帧格式参数进行定义,实现了协议对空口ID匹配以及传感数据读取等操作的支持。基于无源传感通信空口协议,本文给出传感标签数字基带的设计功能、体系架构以及模块划分,完成数字基带各子模块和顶层模块的低功耗RTL级设计,使用NC-Verilog进行数字基带功能验证。本文分析并设计了改进型磁感应谐振传感电路,通过数字基带的接口逻辑设计,确保数字基带在符合协议规定与设计功能的基础上,实现存在一定时钟精度偏差的情况下向查询器正确返回传感频率数据。(2)本文对数字基带使用Design Compiler进行综合优化以及使用Encounter进行物理实现,同时采用PT和PTPX对数字基带版图电路进行时序功耗分析,完成数字基带从RTL级代码到门级网表,再到GDSII文件的实现。数字基带综合后面积为43110.14412μm~2,PTPX分析功耗结果为31.2μW。本文将数字基带与射频/模拟前端电路结合构成完整的标签芯片,交付中芯国际(SMIC)进行0.18μm工艺的投片加工。(3)本文将加工完成的标签芯片与磁感应谐振传感电路结合构成传感标签,适配查询器上位机等设备,搭建无源、无线监测电网稳定性的系统模型。本文根据功能和协议要求,验证面向谐振传感电路的数字基带设计与实现,同时,计算并测试系统链路参数,在此基础上完成无源、无线监测电网稳定性系统模型的功能验证。通过对查询器与传感标签交互通讯过程的测试与验证,证明本文设计实现的面向谐振传感电路的自主通信协议标签芯片基带工作正常,符合预期目标。无源、无线监测电网稳定性的系统模型功能良好,符合设计要求。