低功耗UHF-RFID标签芯片：高效射频前端设计

"设计了一种基于SMIC 0.18μm CMOS工艺的低功耗有源UHF-RFID标签芯片射频接收前端电路，包括低噪声放大器（LNA）和吉尔伯特有源双平衡下变频混频器（Mixer），在保证性能的同时降低了功耗。仿真结果显示，整个接收端功耗仅为14mW，比传统芯片降低53%，增益21.6dB，噪声系数7.1dB，三阶输入截止点-18.9dBm，适用于低功耗高性能的有源UHF-RFID应用。" 本文主要探讨了在UHF-RFID（超高频无线频率识别）领域中，如何设计一种低功耗的有源标签芯片射频前端电路。作者们运用了SMIC 0.18微米的互补金属氧化物半导体（CMOS）工艺，这一工艺在实现微型化和节能方面有着显著优势。射频前端是RFID系统的关键组成部分，它负责接收和处理从阅读器发送过来的信号。 在设计中，低噪声放大器（LNA）采用了共源共栅源极电感负反馈差分结构。这种结构有助于提高信噪比，减少外部噪声对信号的影响，同时保持较低的功率消耗。LNA的性能直接影响到整个系统的灵敏度，因此选择合适的架构至关重要。 下变频混频器（Mixer）则采用了吉尔伯特（Gilbert）有源双平衡结构，这种结构能有效地进行上变频和下变频操作，将接收到的超高频信号转换到中频，以便进一步处理。吉尔伯特结构以其高线性和低功耗特性而闻名，非常适合于这种低功耗设计。 通过优化整个电路设计，研究人员成功地在低功耗条件下保持了良好的性能。仿真结果显示，整个接收端的功耗仅为14毫瓦，相较于传统的射频前端芯片，功耗减少了53%。这样的功耗降低对于延长RFID标签的电池寿命，尤其是在需要长期工作的应用场景中，具有重大意义。 此外，该前端电路的增益达到了21.6分贝，这保证了信号的有效放大；噪声系数为7.1分贝，意味着系统能保持较高的信号质量；三阶输入截止点为-18.9分贝毫瓦，意味着在较高输入功率下仍能保持线性工作，避免了非线性失真。这些参数均满足了有源UHF-RFID标签芯片在低功耗和高性能方面的应用需求。 这篇论文展示了一种创新的低功耗射频前端设计方法，为UHF-RFID领域的高效能、低能耗标签芯片设计提供了新的思路。这一成果对物联网、物流跟踪、资产管理等依赖于UHF-RFID技术的行业具有重要的实用价值。