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无源UHF RFID标签芯片模拟前端设计

作　者: 章少杰
导　师: 孙玲玲
学　校: 杭州电子科技大学
专　业: 电路与系统
关键词: 射频识别 标签 低功耗 低电压
分类号: TP391.44
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 64次
引　用: 1次
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内容摘要


近几年来,随着信息技术的飞速发展和社会生活的显著提高,人们对于信息交互和信息自动化的要求越来越高。射频识别（Radio Frequency Identification,RFID）作为下一代识别技术,以其非接触识别、体积小和存储信息量大等特点,得到了极大的重视和迅速的发展,并已经在工业生产和社会生活中体现了很大的价值和意义。随着多种高新技术（如芯片技术、无线通信技术）的综合发展,对于应用于超高频段（Ultra High Frequency,UHF）射频识别标签芯片的研究成为了目前RFID研究领域的热点之一。本文结合EPCTM C1G2协议规范,对超高频无源射频识别标签芯片模拟前端进行研究和设计。本文主要具有以下特点:1、提出了一种改进的无源UHF RFID标签模拟前端系统实现方案。与传统射频识别标签模拟前端的结构相比,本文对其进行了整体结构和电路改进。通过采用带自校准的时钟电路和数字控制的解调电路,使得标签的功耗得到了优化,同时具有稳定的工作时钟频率。2、对传统电源恢复电路的结构进行改进,提出了一种新的电源恢复电路实现方案。通过采用低阈值的增强型晶体管,克服了传统电路中必须采用含有耗尽型晶体管或者肖特基二极管的特殊工艺,从而可以与标准CMOS工艺相兼容。这样,在保证标签性能的前提下,使得标签芯片的制造成本得到了降低,从而有利于射频识别标签的应用和推广。3、针对无源UHF RFID标签低功耗的要求,本文对标签模拟前端电路功耗进行了优化,使得功耗降低至2.2μW。与现有的一些RFID实现方案[1, 2]相比,功耗得到了降低。本论文采用SMIC 0.18μm EEPROM工艺,对超高频无源射频识别标签芯片的模拟前端进行设计。整个系统的功耗为2.2μW左右,工作电源电压为1V,满足无源UHF RFID标签低功耗低电压的要求。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
第1章 绪论  9-15
  1.1 引言  9
  1.2 RFID技术的发展状况  9-11
  1.3 RFID系统架构  11-12
  1.4 RFID研究现状  12-13
  1.5 论文的主要内容和目的  13-15
第2章 RFID系统的工作原理和通讯协议  15-24
  2.1 RFID系统的工作原理  15-17
    2.1.1 RFID系统的物理基础  15
    2.1.2 RFID系统的耦合类型和能量传递  15-17
  2.2 RFID系统的基本工作流程  17-18
  2.3 RFID通讯协议EPCTM C1G2  18-24
    2.3.1 协议通讯机制  18
    2.3.2 阅读器常用命令  18-19
    2.3.3 RFID标签的工作状态  19-20
    2.3.4 通讯信号规范  20-24
第3章 无源UHF RFID标签模拟前端系统框架  24-43
  3.1 无源UHF RFID标签系统架构  24
  3.2 RFID标签天线及匹配网络  24-26
  3.3 RFID模拟前端电路模块  26-43
    3.3.1 射频电路  26-33
    3.3.2 模拟电路  33-43
第4章 无源UHF RFID标签模拟前端系统设计  43-64
  4.1 系统总体定义与设计  43-46
  4.2 无源RFID标签模拟前端的电路设计  46-62
    4.2.1 电源恢复电路  46-51
    4.2.2 稳压电路  51-55
    4.2.3 基准偏置电路  55-57
    4.2.4 解调电路  57-58
    4.2.5 时钟电路  58-60
    4.2.6 复位电路  60-61
    4.2.7 调制电路  61-62
  4.3 无源UHF RFID标签模拟前端整体仿真  62-64
第5章 无源UHF RFID标签模拟前端版图设计及后仿真  64-72
  5.1 无源RFID标签模拟前端各模块版图设计与后仿真  64-70
    5.1.1 电源恢复电路版图及其后仿真  64-65
    5.1.2 稳压电路版图及其后仿真  65-66
    5.1.3 基准偏置电路版图及其后仿真  66-67
    5.1.4 时钟电路版图及其后仿真  67-68
    5.1.5 复位电路版图及其后仿真  68-69
    5.1.6 解调电路版图及其后仿真  69-70
  5.2 无源UHF RFID标签模拟前端系统版图与后仿真  70-72
第6章 总结与展望  72-74
  6.1 总结  72
  6.2 展望  72-74
致谢  74-75
参考文献  75-78
附录  78-80
详细摘要  80-82

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 信息处理（信息加工） > 模式识别与装置 > 光模式识别及其装置
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