UHF RFID标签芯片:模拟射频前端设计与关键模块研究
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更新于2024-09-02
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"UHF RFID标签芯片的模拟射频前端设计是RFID技术中的关键环节,旨在解决低功耗、小尺寸和高动态范围的技术挑战。本文针对ISO18000-6C/B标准,探讨了UHF RFID无源标签芯片的系统构成,并通过Cadence Spectre设计仿真平台及TSMC 0.18μm CMOS混合信号工艺,设计了核心电路模块。"
在RFID(无线射频识别)技术中,UHF(Ultra-High Frequency)RFID标签芯片扮演着至关重要的角色,它具有非接触性、高速识别、远距离作用、大存储容量和多标签识别等特性,被广泛应用在众多领域。由于UHF RFID标签无需内置电池,其能量来源于读取器产生的电磁场,因此对模拟射频前端的设计要求极高,需要实现低功耗、小体积且能应对各种环境条件的动态变化。
在ISO18000-6C/B标准下,UHF RFID无源标签芯片由模拟射频前端和数字部分组成。模拟射频前端是其中的关键,它包括整流电路、稳压电路、ASK(Amplitude Shift Keying)调制/解调电路、上电复位电路和时钟产生电路。整流电路将从阅读器接收的交流能量转化为直流,为芯片内部提供电源;稳压电路确保电压稳定,满足不同负载条件下的工作需求;ASK调制/解调电路则负责从射频信号中提取数据和指令,同时对发送的数据进行编码;上电复位电路确保系统启动时的正常工作状态;时钟产生电路为数字部分提供精确的时钟信号,保证数据处理的同步。
设计和仿真过程使用了Cadence Spectre,这是一个广泛应用于半导体行业的高级电路仿真工具,能够对复杂电路进行精确建模和分析。采用TSMC 0.18μm CMOS工艺,这种工艺能够在保持高性能的同时,降低功耗和缩小芯片尺寸,符合现代微电子技术的发展趋势。
在实际应用中,当UHF RFID标签进入阅读器的电磁场范围,整流电路将电磁能量转换为直流电,供给标签的其他部件。标签通过解调射频脉冲获取信息,然后由基带数字电路处理这些指令和数据。通过控制天线接口的阻抗,标签可以改变反射系数,实现对数据的调制。本地振荡器产生的系统时钟驱动数字电路运行,确保整个标签芯片的协调运作。
通过MPW(Multi Project Wafer)项目流片,实现了设计的物理实现,对芯片的各个模块进行了实际测试,以验证设计的有效性和性能。这样的研究不仅解决了UHF RFID标签芯片的关键技术问题,也促进了该领域的技术创新和进步。
2020-10-23 上传
2020-07-29 上传
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