【摘 要】
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随着无线网络与智能设备的普及,物联网技术正在高速发展,射频识别（Radio Frequency Identification,RFID）技术作为一种重要的物联网技术,具有广阔的应用前景,而集成温度传感器的RFID系统将进一步扩大其应用范围。本文对集成温度传感器的无源高频RFID模拟前端芯片进行研究,并完成了射频模拟前端电路与温度传感器的设计与实现。首先,本文研究了高频RFID系统能量与数据的传输方
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随着无线网络与智能设备的普及,物联网技术正在高速发展,射频识别（Radio Frequency Identification,RFID）技术作为一种重要的物联网技术,具有广阔的应用前景,而集成温度传感器的RFID系统将进一步扩大其应用范围。本文对集成温度传感器的无源高频RFID模拟前端芯片进行研究,并完成了射频模拟前端电路与温度传感器的设计与实现。首先,本文研究了高频RFID系统能量与数据的传输方式,同时研究了温度传感器的主流结构,对射频模拟前端电路与温度传感器之间的关联进行了分析。在此基础上提出集成温度传感器的无源高频RFID模拟前端芯片的系统结构。然后,对射频模拟前端电路的设计进行了介绍,包括整流电路、稳压电路、调制电路、解调电路以及时钟电路。其中,整流电路采用NMOS栅交叉结构,能量转换效率不小于54.98%;稳压电路输出稳定的1.8V电压,线性调整率小于1%,最大负载电流可达1m A。再次,提出了一种适用于无源高频RFID标签的温度传感器,包括感温电路、电压缓冲器和SAR ADC三部分。感温电路内置可编程电阻,减小了工艺波动的影响。11位SAR ADC使用单调的开关切换策略降低功耗,采样速率为22KS/s,1.8V电压下功耗为34.02μW。经过仿真,在-25℃～-50℃范围内温度传感器的测量误差约为±0.2℃,50℃～70℃内温度传感器的测量误差约为±1℃,当温度高于70℃时误差超过1℃最后,在SMIC 0.18μm EEPROM工艺下实现了一款集成温度传感器的无源高频RFID模拟前端芯片。搭建测试平台进行测试,结果表明:芯片能够以106Kbps的速率与读写器进行通信,对天线信号调制深度达到66.7%,同时产生稳定的电源与时钟信号。温度传感器在9℃～41℃温度范围内的测温误差为±1℃。
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