收藏本站
《天津大学》 2010年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

UHF RFID单芯片读写器关键技术研究与设计

李蕾  
【摘要】:超高频射频识别(UHF RFID)系统因具有存储容量大,通信速率快,可重复读写及适于非视距环境下传输等优点受到学术界与工业界的广泛关注。由于无源标签对功耗和成本的限制,系统对读写器的性能要求很高。目前由分立器件搭建而成的读写器成本较高,阻碍了RFID系统大规模应用。而将读写器的收发机前端电路和数字基带处理单元单芯片集成的方案可以大大减小读写器功耗和体积,有效地降低读写器成本,因此单芯片读写器成为国内外技术领域研究的热点。 本论文研究了实现900MHz频段RFID单芯片读写器系统的关键技术,在CMOS工艺下设计了主要电路模块,并分模块流片。设计过程可分为协议分析,系统结构研究,系统指标计算,电路设计,电路实现及电路测试验证几个阶段。在此过程中主要完成的工作和创新可概括为: 第一分析协议标准,根据协议及零中频接收机架构特点,计算了灵敏度、相位噪声及输入三阶交调点等系统指标。 第二设计了应用于读写器接收机基带,带宽可调节的信道选择滤波器。协议规定标签返回信号速率为40kbps~640kbps ,因此带宽调节范围为100kHz~1.3MHz。根据指标,确定滤波器类型为四阶级联的Tow-Thomas结构Chebychev滤波器。采用并联开关电容阵列实现可变带宽。根据最大滤波器带宽为1.3MHz的要求,设计了单位增益带宽为60MHz,增益为62dB的运算放大器及外围电路。电路采用UMC 0.18μm RF CMOS工艺实现,并芯片的基本功能进行了测试,当带宽值为600kHz和800kHz时,测得的滤波器截止频率为804kHz和602kHz,能够准确的实现可变带宽要求。 第三根据读写器的性能要求设计了自动增益控制环路(AGC)。其中可变增益放大器(VGA)的调节范围为20dB~40dB。VGA主体电路采用吉尔伯特单元,加入增益控制模块实现控制电压与增益之间的dB线性关系;峰值检波器采用电流镜检波器结构,输出通过误差放大器反馈至VGA的控制端。整体电路采用UMC 0.18μm RF CMOS工艺设计并实现,对其版图进行后仿真结果证明其增益控制范围为20dB~40dB,带宽为80MHz,线性度与噪声特性满足工作要求。 第四根据系统指标要求设计了具有低相位噪声,快速建立时间的delta-sigma小数分频锁相环频率综合器,调谐范围为860MHz~925MHz,频道宽度为250kHz。系统结构为四阶锁相环电路;VCO采用多带结构,并采用谐振滤波器滤除二次谐波的技术降低相位噪声;电荷泵采用差分结构,并对电路结构进行改进以克服电荷分享、时钟馈通等非理想效应。电路采用UMC 0.18μm RF CMOS工艺设计并实现,对版图进行了后仿真,仿真结果表明PLL建立时间为100us,相位噪声为-123dbc/Hz@500kHz。 测试结果以及仿真结果表明,各模块电路均能够满足UHF RFID单芯片读写器的应用要求,并且部分电路具有较高性能。这为以后的工作打下坚实基础。
【学位授予单位】:

知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 谭海燕;崔如春;肖志良;王雨杰;卢永坚;;基于AS3990/AS3991的超高频RFID读写器的设计[J];电子技术应用;2010年03期
2 王旭;王大志;;RFID在质量控制中的应用[J];电子技术;2008年07期
3 赵国萍;;射频识别技术的分析研究[J];硅谷;2010年22期
4 卓建亮;文光俊;李建;;一种小型化便携式UHF RFID读写器的实现[J];微型机与应用;2011年08期
5 余尧;刘有源;;一种超高频RFID读写器的设计[J];物流工程与管理;2009年04期
6 王耀;范文兵;葛峥;;超高频RFID读写器射频前端设计与仿真[J];微计算机信息;2009年11期
7 刘川杰;曾纪刚;;RFID技术在监狱管理中的应用[J];电脑知识与技术;2009年22期
8 胡智喜;;生产线RFID系统超高频读写器的设计[J];微计算机信息;2009年05期
9 黎恒;;超高频RFID读写器射频前端的设计[J];国外电子测量技术;2010年05期
10 高天宝;王敬超;张春;李永明;王志华;;超高频RFID读写器调制解调模块的设计[J];半导体学报;2008年07期
11 陈逆;张春;王敬超;;超高频RFID读写器基带处理器的设计[J];半导体技术;2009年04期
12 尚锐;;一种超高频RFID读写器的设计[J];仪表技术;2008年08期
13 张余明;蒋泰;;UHF RFID读写器零中频解调方式的研究与实现[J];计算机与现代化;2009年08期
14 吴华森;张有光;鞠晓杰;;国际RFID技术标准研究系列报道(六) ISO/IEC 29143移动RFID空中接口协议分析[J];信息技术与标准化;2010年04期
15 高天宝;王敬超;张春;李永明;王志华;;便携式RFID读写器的设计与实现[J];电子技术应用;2008年05期
16 李伟强;杨东凯;张其善;;主动式超高频射频识别系统设计[J];微计算机信息;2009年02期
17 ;如何应对超高频RFID的测试挑战[J];世界电子元器件;2009年06期
18 谢维夫;李永明;张春;王志华;;一种900MHz RFID读卡器中的高性能CMOS频率综合器[J];半导体学报;2008年08期
19 费伊;;用新视角看待高频与超高频RFID之争[J];中国公共安全(综合版);2008年07期
20 王海永,林敏,李永明,陈弘毅;一种实现自调谐频率综合器的算法和结构[J];固体电子学研究与进展;2004年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 马琪;谭伟;吕炳赟;;UHF RFID阅读器基带处理发送端电路的设计[A];浙江省电子学会2010学术年会论文集[C];2010年
2 周陈锋;侯周国;阳辉;;超高频RFID读写器基带模块的原理与设计[A];第二十届电工理论学术年会论文集[C];2008年
3 吴永忠;李宗伟;王尚本;;一种基于ISO 18000-6C的远距离超高频RFID读写器的设计[A];2009全国虚拟仪器大会论文集(一)[C];2009年
4 王晓江;赵玉坡;方超;刘辉;;4~8GHz宽带噪声调制频率综合器的研制[A];2011年全国微波毫米波会议论文集(下册)[C];2011年
5 吴永忠;王尚本;李宗伟;;一种双模式射频卡读写器的设计[A];2009全国虚拟仪器大会论文集(二)[C];2009年
6 石龙生;黄家栋;翟东梅;顾敏;张雄建;;超宽带、低噪声、捷变频X波段直接式频率综合器[A];2011年全国微波毫米波会议论文集(下册)[C];2011年
7 伍继雄;金江;王宇鹏;;超高频RFID在煤矿井下安全管理中的应用[A];第18届全国煤矿自动化与信息化学术会议论文集[C];2008年
8 汪大卓;孙玲玲;蔡鹏鹏;;一种便携式超高频RFID读写器的设计[A];浙江省电子学会2010学术年会论文集[C];2010年
9 李志坚;陈海昆;;高频谱纯度频率综合器的电磁兼容性设计[A];1997年全国微波会议论文集(下册)[C];1997年
10 郭振军;黄廷磊;;基于ARM7的超高频(UHF)RFID读写器的设计[A];中国仪器仪表学会第九届青年学术会议论文集[C];2007年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 本报记者 李文新;国际企业发力中国物流市场[N];中国企业报;2008年
2 刘丽丽;RFID:开环应用需加速[N];计算机世界;2006年
3 中科院自动化所RFID研究中心 刘禹;RFID将“防伪”进行到底[N];计算机世界;2007年
4 本报记者 张然实习生 林燕;RFID市场发展瓶颈[N];市场报;2008年
5 中科院自动化所RFID研究中心 刘禹谭杰 赵健;RFID系统测试探秘[N];计算机世界;2007年
6 中科院自动化所RFID研究中心 谭杰;任重道远:RFID测试尚存挑战[N];计算机世界;2007年
7 李思;实达电脑STAR-36金卡读写器上市[N];中国高新技术产业导报;2000年
8 南京 沈永明;彩电存储器读写器的制作和使用[N];电子报;2005年
9 余天;大海捞针之术[N];计算机世界;2004年
10 游洪李辉 周仲芳;浅谈无线射频识别技术在供港活猪检验检疫监督管理中的应用(下)[N];中国国门时报;2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李蕾;UHF RFID单芯片读写器关键技术研究与设计[D];天津大学;2010年
2 白煜;超高频射频识别(UHF RFID)系统抗干扰策略的研究[D];天津大学;2009年
3 栗华;UHF RFID多标签防碰撞算法的研究与性能分析[D];山东大学;2011年
4 卢磊;射频接收机中分数分频频率综合器的研究与设计[D];复旦大学;2009年
5 曹圣国;射频收发机中分数分频频率综合器研究设计[D];复旦大学;2011年
6 陈丹凤;OFDM超宽带系统的频率综合器设计方法研究[D];复旦大学;2010年
7 谈熙;超高频射频识别读写器芯片关键技术的研究与实现[D];复旦大学;2008年
8 石春琦;超高频RFID阅读器中△∑小数分频频率综合器的优化设计[D];华东师范大学;2010年
9 梅年松;适用于802.11a/b/g零中频无线收发机系统中低噪声频率综合器的研究与设计[D];复旦大学;2011年
10 熊廷文;基于无源超高频射频识别技术的实时定位系统的研究[D];复旦大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 唐伟伟;基于AS3992多标准的UHF RFID读写器系统设计[D];电子科技大学;2011年
2 张仲懿;应用于UHF RFID自动测试系统的读写器数字基带的设计[D];复旦大学;2012年
3 徐林玉;无源UHF RFID标签芯片射频前端设计实现[D];西安电子科技大学;2010年
4 卢磊;基于威盛CBP5.7的UHF RFID手机硬件设计与实现[D];电子科技大学;2012年
5 朴胜国;UHF RFID阅读器中频率综合器的设计[D];天津大学;2010年
6 谢淼;UHF RFID阅读器中小数分频频率综合器的关键技术研究[D];华东师范大学;2012年
7 王颖;UHF RFID标签芯片电源恢复电路设计[D];电子科技大学;2010年
8 冯守虎;UHF RFID阅读器的数字基带技术研究[D];南京邮电大学;2011年
9 徐凯;无源UHF RFID标签数字电路设计与测试[D];天津大学;2012年
10 蔡鹏鹏;UHF RFID接口协议测试系统的软件无线电实现[D];杭州电子科技大学;2012年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978