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RFID(Ratio Frequency Identification)射频识别技术以非接触式、存储容量大、识别速度块、距离远、可多卡识别等优点而备受关注。作为快速、实时、准确采集与处理信息的高新技术和信息标准化的基础,RFID技术在生产、零售、物流、交通等各个行业有着广阔的应用前景。RFID技术已经被世界公认为本世纪十大重要技术之一。
本论文从超高频无源电子标签原理和相关基础理论入手,介绍了电子标签结构及功能模块,分析了相关电路结构及性能指标,重点以肖特基二极管为基础,深入分析了标签芯片模拟前端电路中整流电路特性,详细研究推导了整流器效率,输入输出阻抗特性,阻抗与输入输出信号的关系,灵敏度与输入阻抗Q值的关系,并以此指导芯片与天线匹配设计。
本论文结合数字电路低功耗实现技术,对标签芯片整体结构进行优化。采用整流器生成高、低两支电压分别提供给模拟前端与数字逻辑电路的方法,提高了整流效率,并且降低了芯片功耗。
本文分析了标签芯片一个识别周期内功耗随时间的分布特性,阐述了电子标签与传感器结合的可行性,创新性地提出了避开电子标签功耗峰值嵌入温度传感器,而不影响标签的可识别距离。本文改进了传统温度传感器电路结构,减小了芯片的功耗和面积。本文提出使用阅读器发送的校准命令作为改进型超低功耗模数转换器时钟,避免了本地时钟精度问题。
本文建立一套完整的RFID芯片协议实时验证平台。在设计初期进行协议验证,保证标签数字逻辑电路正确性,提高了芯片的成功率;并且成功指导了温度传感器数据实时接入时的标签数字逻辑电路设计,验证了标签集成温度传感器时仍然能被商用阅读器顺利识别。
本文采用特许半导体0.35μm混合信号工艺流片验证,实现了超高频无源电子标签芯片,标签能被WJ公司商用阅读器成功识别。本文实现验证了适于RFID的超低功耗温度传感器和8位逐次逼近型模数转换器,工作电流1μA。温度传感器经过单一温度校准后,精度为±2℃。