超高频无源射频标签：远距离射频接口电路设计与优化

"本文详细探讨了超高频远距离无源射频接口电路的设计方案，特别是针对915MHz和2.45GHz频段的射频标签应用。文章通过理论分析和实际0.18微米工艺流片验证，阐述了射频标签的能量供应原理，并设计了电源恢复、稳压及解调整形电路。 1. 引言 随着技术的发展，915MHz和2.45GHz等超高频射频标签因其远距离工作能力和小型化天线的优势，逐渐成为研究焦点。无源射频标签依赖于读写器发射的电磁波来获取运行所需能量，这涉及到一系列复杂的电磁交互和能量转换过程。 2. 原理分析 - 电源恢复：无源射频标签的能量获取受到读写器功率、天线增益、距离等多种因素影响。根据自由空间传播模型，接收到的功率随距离平方反比衰减，且与频率成反比。在特定的国际标准下，读写器的EIRP（等效全向发射功率）被限制在一定范围内。例如，北美标准规定EIRP不超过4W（36dBm）。由于信号在传播过程中快速衰减，无源标签接收到的功率非常低，可能只有几十毫瓦。为了从低幅值信号中提取足够的直流电压，设计中采用了倍压结构的电源恢复电路，通过多级二极管（实际应用中为MOS管）和电容组合实现电压提升。 - 图1展示了这种倍压结构的电路原理。在交流信号的正负半周期，不同电容通过MOS管进行充电，从而在输出端获得高于输入电压的直流电压。输出电压与输入信号幅度、二极管压降及电路级数相关。 3. 稳压电路与解调整形电路 - 稳压电路确保了从电源恢复电路得到的电压稳定，以满足芯片正常工作的需求。在射频标签应用中，由于环境变化和电磁干扰，电压稳定性至关重要。 - 解调整形电路则是将射频信号转化为数字信号的关键部分，它处理由前端接收的射频信号，消除噪声并确保数据的准确解码。 4. 考虑负载的影响 实际应用中，射频接口电路必须考虑负载条件。负载抽取电流会影响电源恢复电路的效率和输出电压。负载的变化可能需要动态调整电路参数以保持电压稳定，这也是电路设计中的一个挑战。 本文提供的超高频远距离无源射频接口电路设计方案，结合理论分析与实验验证，为射频标签技术的发展提供了重要的理论和技术支持。这种电路设计方法不仅可以提高无源射频标签的工作距离，还为优化能源效率和系统稳定性提供了新的思路。"