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随着自动识别技术的发展以及其应用范围的不断扩大,要求将整个集成电路模块或整个系统集成到单个芯片,形成片上系统(SOC)以增强芯片功能和降低系统成本。利用超高频(UHF)电磁波进行工作并全集成的无源式射频识别(RFID)应答器的研究和设计工作成为近年国内外一个重要的研究热点;它的性能和所用工艺直接影响到整个射频识别系统的应用范围和成本。因此研究和提高应答器射频前端电路的性能也就有着非常关键和重要的意义。
本文提出了一种符合ISO/IEC 18000-6B标准的高性能无源UHF RFID电子标签模拟前端设计方案,该方案包括整流器、稳压器、幅度键控(ASK)解调器、本地振荡器、上电复位电路、匹配网络和反向发射电路以及偏置电路等等几个主要模块。由于高频无源应答器需要长距离工作,因而所有模块都采用了低功耗设计手段,以最大程度提高工作距离;不仅如此,本文还创造性的提出了将天线设计同匹配网络相结合的思路,大大降低了芯片制造成本和设计难度;同时本文还得到了芯片的非线性输入阻抗的求解方法,解决了无源应答器芯片设计中的一个最大技术障碍。最后整个设计采用了Chartered 0.35μm EEPROM工艺进行流片,测试结果表明芯片在915MHz的频率下,性能良好,达到设计指标,整个模拟部分正常工作电流低于10uA,读取距离大于2米,芯片面积300um×720um。