无源超高频RFID标签芯片调制解调电路的设计

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1、·华中科技大学硕士学位论文6总结和展望..............................................876.1总结..................................................876.2展望..................................................88致谢...................................................89参考文献...................................................9

2、0附录1攻读学位期间发表论文目录...........................96V···万方数据···华中科技大学硕士学位论文1绪论6.2研究背景20世纪40年代，HarryStockman发表了一篇论文《Communicationbymeansofreflectedpower》奠定了RFID理论基础[1]，RFID（RadioFrequencyIdentification）技术是利用射频信号通过空间电磁场或交变磁场耦合来实现非接触的信息传递，从而达到识别和通信的目的[2]。90年代开始兴起RFID的产品开发，主要集中在低频和高频RFID上[3-6]，超高频RFID标

3、签芯片的商品化研究主要在2000年后，超高频标签技术发展历程如表1-1所示，表1-1超高频标签技术发展历程时间超高频标签技术发展历程2003年UdoKarthaus等设计了一款输入功率低至16.7µW的无源超高频RFID标签芯片[7]，阅读器发送功率EIRP为4W情况下，阅读距离达到了9.5m，肖特基二极管作为整流单元实现18％的整流效率，采用PWM解调和PSK反向散射调制，存储单元为EEPROM，然而集成肖特基二极管增加了制造成本。2005年Jari-PascalCurty等基于SOS工艺集成了输入功率低至2.7µW的超高频RFID标签芯片[8]，工作载波频率为2.4GHz，

4、阅读距离最远有12m，整流效率高达37％，采用OOK解调和ASK反向散射调制技术，整个芯片功耗在1µW左右。NamjunCho等提出了一种集成了传感器的超高频RFID标签芯片[9]，用于环境监测，功耗低至5.1µW，通过温度补偿的环形振荡器产生时钟。2006年FatihKocer等提出了一种带ADC的全新架构应答器[10]，采用PSK调制方式进行通信，通信距离高达18m。2007年HiroyukiNakamoto等提出了采用FeRAM作为存储器的无源超高频RFID标签芯片[11]，读写速率是EEPROM的2.9倍，采用全波整流电路实现36.6％的整流效率，运用电流模式的ASK解

5、调电路有效的保护了低击穿电压的FeRAM。1···万方数据···华中科技大学硕士学位论文VijayPillai等提出了满足ISO18000-4B协议电池辅助的无源标签芯片[12]，6.2V输入电压下，标签电流仅有700nA，在2.45GHz的载波频率下，灵敏度达到了-19dBm，由于辅助电池的运用提高了无源标签至少10年的使用年限。RayBarnett等设计了一款基于EPCGlobalC1G2协议灵敏度达到-14dBm的无源超高频标签芯片[13]，典型工作距离达到了7m，存储器采用NVM，面积仅为0.55mm2。2009年YuanYao等提出了采用零阈值管取代肖特基二极管实现整

6、流的无源超高频标签[14]，阅读器发送功率EIRP为4W时通信距离达到了10.88mm，整流电路在输入信号功率-14.7dBm时整流效率为13％，芯片面积490X780µm2，功耗只有2.1µW。为了减小解调误码率，GaneshK.Balachandran等提出了一种可用于无源超高频标签芯片中的宽输入功率范围解调电路[15][16]，输入功率在+24dBm到-14dBm区间均可实现解调，并且增加了过压保护电路而又不影响低功率输入的工作状态。Jong-WookLee等基于Ti–Si工艺提出了一种高Q值设计方法设计实现了标签芯片[17]，由肖特基二极管构成的整流电路整流效率达到了3

7、6.2％，EIRP为4W下，灵敏度为-14.8dBm，通信距离达到了9m，并且集成了误差仅为0.91%的时钟电路。KojiKotani等提出了一种用于超高频标签的高效率差分驱动整流电路[18]，在-12.5dBm功率输入下，整流效率达到了67.5％。2010年Chi-FatChan等设计了适用于超高频标签芯片的连续校验低功耗时钟电路[19]，频率在2.56MHz，在PVT变化情况下，时钟频率波动范围为-3.2%至+1.2%，功耗低至2µW，面积仅为0.22µm2。同年在ISSCC会议上Dan