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无源超高频射频识别(UHF RFID)技术因其远距离、高速度和低成本的优势,已经成为RFID研究的热点。然而,随着应用范围的迅速扩展及标签所具功能的日渐完善,安全性及其低功耗日益成为UHF RFID技术能否进一步深入人们日常生活的瓶颈。本文从标签芯片中安全性相关模拟前端及数字基带的设计入手,提出了一种基于真随机数(TRNG)的空中接口安全加固机制,并阐述了设计中低功耗实施的具体思想。作为基础,本文分析了ISO/IEC18000-6C物理层通讯和标签识别层通讯的特点,并指出了其在安全性方面的不足。安全性相关模拟前端方面,首先基于特许0.35μm工艺,提出了一种能实现高灵敏度和高能量转换效率的倍压整流电路,并指出其输出VDD_rect随负载及其它不同情形呈现噪声特性。接下来,利用VDD_rect的随机性,实现了一种基于数模混合的TRNG设计。最后,给出了时钟产生电路的设计原理,并提出了一种高效的频率校准机制,为安全机制和基带稳定运行提供了高质量的时钟源。安全性相关数字基带方面,首先提出了一种适用于UHF RFID的低功耗基带构架,并概括了核心模块的设计思想。然后,从系统级、模块级及晶体管级三个层次分别阐述了基带设计中的低功耗实现策略。最后,给出了基带功能及功耗验证的结果。总结以上三个方面,本文提出了一种基于TRNG的空中接口通讯安全加固机制,该机制一方面实现了标签和阅读器之间的相互认证,能有效遏制可能存在的针对空中接口通讯的欺骗行为;另一方面,实现了数据加密的功能,避免了空中接口通讯时的明文传送现象,从而有效应对因窃听而导致的信息外泄。最后,本文从模拟前端、数字基带及数模混合仿真三个方面,总结了安全性相关电路的设计及实现流程。本文采用特许0.35μm EEPROM工艺和设计规则,实现了多个版本的芯片设计。