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《复旦大学》 2010年
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半有源超高频射频识别标签芯片的研究与设计

车文毅  
【摘要】: 射频识别是一项利用射频信号通过空间耦合实现无接触信息传递的自动识别技术。半有源标签使用电池对标签内部实现信号处理与数据存储的电路有源供电,但采用无源标签的反向散射机制实现与读写器的通信。电池在半有源标签中的使用,解决了困扰无源标签的能量瓶颈,使得半有源标签有望在识读距离和识别率性能上获得较大提升,同时,也为传感器和安全通信在标签中的实现提供了可能。 本文首先借助对超高频射频识别系统物理通信机制以及信号传输方式的研究,理论地论证了半有源标签对提升识读距离和识别率起到的贡献。对于识读距离,本文将读写器正确信号检测的需求引入反向散射超高频射频识别系统的能量传输链路中,改进了计算系统识读距离的数学方法。通过分析不同设计水平下识读距离的制约因素,给出了半有源标签识读距离的上限。对于识别率,本文以超高频射频识别室内信道模型为基础,对半有源标签的识别率性能进行了定量分析。通过研究标签识读距离的概率特性,提出了安全识读距离的概念。 根据上述理论分析得到的设计指标,本文接着对半有源标签芯片的设计和优化方法展开讨论。针对延长标签使用寿命和增加新功能等要求,本文研究和解决了半有源标签芯片设计中的三项关键技术。它们是兼顾高灵敏度通信和无线充电功能的整流器、低功耗高性能的唤醒电路,以及片上真随机数发生器。 最后,结合上述三项芯片设计关键技术,本文在SMIC 0.18/μm EEPROM CMOS工艺下设计和实现了一款具有实时温度传感和温度日志功能的半有源超高频标签芯片。通过引入相关辅助电路,解决了传感器使用中涉及到的定时和实时温度读取的共存以及唤醒冲突等问题,实现了准恒流-恒压无线充电和电池过压保护。经测试验证,芯片的实际灵敏度为-23.7 dBm,休眠电流150 nA。
【学位授予单位】:复旦大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TP391.44

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 彭巍;无源超高频射频识别标签芯片射频前端的研究与设计[D];复旦大学;2011年
2 陈伟;超高频半有源标签前端设计[D];复旦大学;2011年
3 刘俊娟;无源射频识别定位发放与系统研究[D];复旦大学;2012年
4 韩海超;基于ISO/IEC/IEEE 21451-7协议的传感器电子标签的研究与开发[D];复旦大学;2012年
5 贾旭;电池辅助式超高频射频标签芯片研究与设计[D];西安电子科技大学;2013年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前4条
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中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 李强;超高频射频电子标签芯片中低功耗电路研究[D];复旦大学;2005年
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国重要会议论文全文数据库 前1条
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 周金;基于声表面波技术的无线通信系统的研究[D];南开大学;2010年
2 卢少平;基于RFID的AGV定位与导引研究[D];山东大学;2011年
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5 李强;超高频射频电子标签芯片中低功耗电路研究[D];复旦大学;2005年
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7 杨丰林;UHF RFID阅读器中Delta-Sigma Fractional-N频率合成器的研究[D];复旦大学;2006年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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9 彭巍;无源超高频射频识别标签芯片射频前端的研究与设计[D];复旦大学;2011年
10 毕中裕;适用于射频识别标签的低功耗存储器电路研究[D];复旦大学;2011年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前8条
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中国博士学位论文全文数据库 前5条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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2 陈伟;超高频半有源标签前端设计[D];复旦大学;2011年
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9 李俊;无源超高频射频电子标签芯片模拟前端设计[D];西安电子科技大学;2008年
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【二级引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 贾旭;电池辅助式超高频射频标签芯片研究与设计[D];西安电子科技大学;2013年
2 龚冰青;一种433MHz有源RFID标签的设计与实现[D];电子科技大学;2013年
【二级参考文献】
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中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 李强;超高频射频电子标签芯片中低功耗电路研究[D];复旦大学;2005年
2 韩益锋;射频识别阅读器的研究与设计[D];复旦大学;2005年
【相似文献】
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1 王渝;宋学青;佟云峰;李玉惠;杨鹏云;;基于CC2500的有源RFID系统的防碰撞算法设计[J];云南大学学报(自然科学版);2009年S2期
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1 杨文杰;;有源RFID标签的研究[A];2008通信理论与技术新进展——第十三届全国青年通信学术会议论文集(上)[C];2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前6条
1 张鼎;远距离RFID网络控制器的设计及实现[D];广东工业大学;2008年
2 余强;复杂环境中的RFID系统设计[D];电子科技大学;2009年
3 张乃月;有源射频识别系统的设计与实现[D];北京邮电大学;2009年
4 曹世华;主动式RFID阅读器与车辆识别系统的设计与实现[D];北京邮电大学;2007年
5 杨晓红;RFID在中长跑体能测试上的应用[D];沈阳工业大学;2007年
6 郑贤忠;基于有源RFID技术的车辆识别与控制终端系统研究[D];武汉理工大学;2008年
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