射频识别技术（RFID，Radio Frequency IDentification）是一种具有非接触式、存储量大、机密度高、不易磨损、识别速度快等优点的自动识别技术。超高频（UHF，Ultra High Frequency）射频识别技术和低频及中高频射频识别技术相比具有体积小、速度高、识别距离远、数据量大、安全性高的优势。目前，随着物流货运、高档消费品防伪、智能交通、食品安全等领域中数据量爆炸性增长、自动化要求日益提高，UHF RFID技术正在加速进入各行各业。UHF RFID技术的最大优势在于其大规模应用下能够极大提高生产效率和降低管理成本，因此，低成本、低功耗、覆盖宽频带、多标准、多协议的UHF RFID读写器及其核心芯片是UHF RFID大规模应用的关键。　　 本文设计并实现了兼容ISO18000-6B和ISO18000-6C（EPC C1G2）两种主流UHF RFID国际标准，覆盖中国（840MHz～845MHz）和美国（902MHz～928MHz）频率范围，即从840MHz到928MHz频段的UHF RFID读写器芯片。该芯片采用TSMC0.18um RFCMOS工艺，实现了输入1dB压缩点5.8dBm，在40Kbps和80Kbps数据率和存在0dBm发射泄漏情况下的接收灵敏度分别为-85dBm和-82.5dBm，1.8V电源电压下芯片总电流为90mA。同采用GeSi0.18umBiCMOS工艺的Intel R1000高性能商用读写器芯片以及采用0.18um RFCMOS工艺Samsung的读写器芯片相比，本文的芯片面积11.1mm2，仅为前者的52.6％和后者的46.5％。　　 论文提供了本芯片为核心的手持式短距离和台式长距离读写器系统配置方案。手持式方案可以将芯片集成到手机中，提供0.5米的标签读取能力以符合贵重消费品防伪、食品安全等单品、近场读取应用要求。台式方案以该芯片为核心单独构建读写器。该方案通过外置功率放大器增加输出功率，降低输入端定向耦合器耦合度提高系统输入1dB压缩点，提供3米以上标签读取能力以满足物流货运、智能交通等领域应用要求。　　 本文以UHF RFID读写器为研究对象，分别从系统分析方法和设计、芯片整体设计方法以及芯片电路模块设计三部分入手，对UHF RFID读写器系统以及芯片的关键问题进行研究。论文主要工作和取得的成果如下：　　 1.本文提出了建立在读写器和标签功率传输基础上的分析模型。分析了读写器和标签电磁波的功率传输，标签的功率吸收和反射，获得了读写器发射功率、发射端到接收端的泄漏、读写器天线及匹配、多径效应、标签天线及匹配、标签调制反射各种因素和系统读写距离的关系。　　 2.本文设计了兼顾手持式0.5米距离应用和台式3米以上距离应用的UHFRFID读写器芯片系统配置方案，提出了利用定向耦合器作为读写器输入输出信号环流，通过增加定向耦合器的耦合度提高系统灵敏度，减小耦合度提高系统输入1dB压缩点的方法来获得最佳系统性能。　　 3.本文的分析显示无源混频器的三个重要指标：电压转换增益、噪声和线性度都受到无源混频器中MOS开关导通电阻的影响，电阻越小，上述三个指标越好。在不改变混频器MOS开关尺寸情况下，本文通过衬底正偏以降低MOS开关管阈值，从而降低导通电阻的方法来改善无源混频器的电压转换增益、噪声和线性度。一定条件下，0.5V的衬底正偏情况下比通常的P衬底接地方式能够提高电压增益2dB，降低噪声系数0.5dB，提高输入1dB压缩点3.9dB。　　 4.在模拟基带电路中，本文提出了新型直流消除电路结构。传统的直流消除电路中三个运放分别完成电压放大、滤波和直流提取功能，提取的直流信号在电压放大模块前端完成消除。在保持直流消除电路已有功能不变的情况下，新结构将滤波和放大两模块合并，只采用一个运放就完成了放大和滤波功能。因此，新结构功耗降低到原结构的2/3同时简化了布线且节约了面积。