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无源超高频射频识别标签芯片射频模拟前端设计

张洋  
【摘要】:随着物联网的发展,射频识别((RFID)技术因其非接触性、体积小和存储容量大等特点,得到了越来越多的发展和应用。随着各种新技术的应用,超高频射频识别(UHF RFID)标签芯片的研究成为射频识别技术研究领域的热点之一。 本文对射频识别系统的工作原理和物理基础做出了论述,并结合RFID的协议EPCTM C1G2标准,对无源UHF RFID标签芯片的模拟射频前端进行了研究和设计,对各不同电路模块,如整流器、LDO、时钟电路、上电复位电路和ASK解调电路等进行了研究和分析。 在射频前端中对倍压整流电路进行了研究和设计。对倍压整流电路中的二极管连接方式的MOS管,本文应用了一个新的连接方式,降低了等效二极管的阈值电压和泄漏电流,从而提高了本文的倍压整流电路的整流效率。为其它电路模块性能指标的确定提供了参考。 在模拟前端电路中,本文选取了串联的稳压电路LDO,传统的LDO需要在输出端外接大电容来保证系统的稳定性,为了减小芯片面积、降低标签的成本,本文在对无外接电容的LDO的零极点分析的基础上,为了进行零极点补偿,加入了阻尼系数控制模块,设计了一个稳定的无外接电容LDO系统。 同时针对无源超高频射频识别标签芯片低功耗的设计要求,对模拟前端各电路模块的功耗也进行了优化设计。 本文各电路模块在0.18um标准CMOS工艺下进行了仿真设计,各电路模块性能都能达到无源RFID标签应用需求;并在CSMC工艺下进行了部分模块的流片和测试。


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