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随着物联网概念的提出和推广,RFID技术再次引起人们的极大关注。作为RFID系统中的核心部件,射频标签直接决定着RFID系统的性能。然而,目前绝大多数标签均采用单端口设计,即参与供电的射频能量和参与通信的射频信号来自同一天线。随着工作距离增大,天线接收的射频能量减小,难以同时满足供电和信号传递的要求,因此标签与阅读器之间的通信中断。为保证RFID系统的远距离通信,本文从系统架构和电路功耗两方面对标签进行研究。首先,本文提出了一种具有智能选择功能的双端口标签方案,并基于UMC 0.18μm CMOS工艺对标签中的智能选择电路模块进行分析与设计。其次,本文对射频标签中的整流电路、稳压电路、解调/调制电路模块进行优化设计,进一步降低标签功耗。最后,对本文设计的电路模块进行了版图绘制和后仿。本文主要研究工作如下:1.设计了包括比较器和单刀双掷开关的智能选择电路。在理论分析的基础上,设计了动态和静态两种不同结构的比较器电路,并对二者的性能参数做了对比分析。其次,本文分析了开关电路的基本原理和性能参数,设计了一种由MOS晶体管组成的单刀双掷开关。仿真结果表明,静态比较器电路的延时为56.2ns,电路功耗为463nW,满足系统低功耗的性能要求,而开关电路的插损为-0.64dB,隔离度为-45.8dB,端口回波损耗小于-21dB,电路端口匹配良好。2.设计了整流和稳压电路。其中,整流电路设计中的二极管采用零阈值MOS管代替常规MOS管,因而获得高的输出电压。稳压电路由启动电路、电压基准源和误差放大器构成。为降低功耗,启动电路在后续电路正常工作后断开工作,而误差放大器采用低功耗的简单两级运放结构。仿真结果表明,稳压电路可提供1.8V的稳定供电电压,保证标签中电路模块的正常工作,电路功耗为3μW。3.设计了ASK方式的解调和调制电路。为减小芯片面积,解调电路中迟滞比较器的参考电压从低通滤波电路中提取,替代传统的RC网络电路。调制电路设计是基于反向散射原理。仿真结果表明,在915MHz载波频率和40KHz调制信号频率下,解调电路可成功解调输入已调波信号,而调制电路可将标签信息加入载波信号中,完成数字信号向模拟信号的转变,两电路功耗分别为1.2μW和130nW。