无源uhf+rfid标签芯片射频前端设计实现

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1、西安电子科技大学硕士学位论文无源UHFRFID标签芯片射频前端设计实现姓名：徐林玉申请学位级别：硕士专业：微电子学与固体电子学指导教师：庄奕琪20100101摘要射频识别(RFID)是一种自动识别技术，利用数据存储和远程读取数据来实现识别过程。无源超高频射频识别技术以其远距离、高速度和低成本已经成为RFID技术的研究热点，并将成为未来信息社会建设的一项基础技术。本文针对射频识别标签芯片的应用需求，对射频前端电路高性能、高灵敏度、低功耗、低成本方面展开了大量的研究。首先，本文对超高频射频识别系统的物理基础及其工作链路进行分析，从电磁

2、场基本理论入手，对射频识别系统的能量传输、数据传输等物理过程进行了分析，并介绍了射频识别系统的组成及其对通讯过程。其次，本文对超高频射频电子标签的整体结构做了介绍，同时分析了射频前端各电路模块的设计指标。然后本文详细阐述了射频前端电路设计原理及过程，包括高效倍压整流电路、调制电路、解调电路和ESD保护电路。针对射频识别标签的低成本要求，本文设计一个只需标准CMOS工艺即可实现的高效倍压整流电路；在低功耗方面，高效倍压整流电路的效率达到600／o～80％，在能量需求方面满足了远距离要求。同时改进调制解调电路，使其灵敏度得到提高，满足

3、协议标准要求，并使芯片在性能上满足远距离要求。为保证芯片可靠性，本文设计了一个为保护天线接口PAD的ESD保护电路，在不影响芯片整体性能的情况下，保证芯片长期有效的工作。最后给出了射频前端及整个芯片的版图设计，详细阐述了版图设计过程中所采取的一些方法和原则，并给出了测试相关方法及数据。本文设计的射频识别标签芯片于2009年1月和2009年7月在TSMC0．189m工艺线进行流片，测试结果满足无线最大读取距离6m，写MTP距离2m。关键词：射频识别电子标签倍压整流射频前端ESI)AbstractIII--___●●_____●--_

4、____-____-__●-__●__●_____I_________-●———_———————●————●—-●___-_-___-●-●__-——__●__-_●-__-●______--————_-_—___--__●_-_一●一RadioFrequencyIdentification(RFID)isallautomaticidentificationtechnology、析musingthedatastorageandremotereadingofdatatoachievetheidentificationprocess．

5、Foritslong—distance，hi曲speedandlow—cost，Passive呷RFIDtechnologyhasbecomeahottopicintheRFIDtechnology，andwillbeabasictechnologyinthefutureinformationsocietyconstruction．Currently，RFfront—endcircuitswiththelow-powerconsumptionandlow-costhavelaunchedalargenumberofstudiesf

6、ortheapplicationsofRFIDchips．First，thepapermakestheanalyzesoftheradiofrequencyidentificationsystemandthephysicalbasisofitsworklinkwiththebasictheoryofmagneticfieldanddescribesthephysicalprocessesoftheenergyofradiofrequency，suchasdatatransmissionandenergytransmission．S

7、econdly，thispaperhasmadetheinstructionsoftheoverallstructureabouttheUHFRFIDtags，andanalysisthecircuitdesignspecificationoftheRFfront—endmodules．Then，thepaperelaboratesthedesignprinciplesofRFfront-endcircuit，includinghighefficientrectifier，modulationcircuit，demodulatio

8、ncircuitandESDprotection．Fortherequirementsoflow-cost，thispaperdesignedarectifierwithstandardCMOSprocessanditsefficacyreache