本文關(guān)鍵詞：無源UHF RFID標(biāo)簽芯片調(diào)制解調(diào)電路設(shè)計與實現(xiàn)

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【摘要】：射頻識別(RFID)作為二十一世紀(jì)物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)之一,特別是無源UHF RFID具有識別距離遠、讀取速度高、制造成本低等優(yōu)點,被廣泛應(yīng)用于供應(yīng)鏈、倉儲物流、貨品追蹤等方面。現(xiàn)階段,無源UHF RFID標(biāo)簽系統(tǒng)最大能量傳輸方式,以及遠距離數(shù)據(jù)的正確接收與發(fā)送,成為限制了其工作距離的兩個主要因素。本文旨在分析其能量和數(shù)據(jù)傳輸原理和方式,以及相應(yīng)具體電路的實現(xiàn)方法,為實現(xiàn)標(biāo)簽遠距離工作提供一定的借鑒意義。首先從整體上對無源UHF RFID系統(tǒng)組成及標(biāo)簽芯片架構(gòu)作了詳細介紹,重點對無源UHF RFID系統(tǒng)的能量和數(shù)據(jù)傳輸原理和方式進了理論分析和推導(dǎo),并將本文采用的工作頻段為900 MHz國家軍用標(biāo)準(zhǔn)空口協(xié)議(簡稱國軍標(biāo))作了簡要概述。在滿足國軍標(biāo)前向通信鏈路要求下,設(shè)計了兩款解調(diào)器電路:第一款解調(diào)電路具有高靈敏度、低功耗的特點。采用有源包絡(luò)檢波方法可以提高解調(diào)器的靈敏度,使其達到100 mV。通過將參考電平產(chǎn)生電路和比較器電路相結(jié)合的方法可以進一步降低解調(diào)器的功耗,總體功耗為293.6 nW。第二款解調(diào)電路具有大動態(tài)范圍、大解調(diào)深度特點。利用工藝庫中自帶的零閾值器件作為基本的檢波管,靈敏度可以達到150 mV。設(shè)計的自動限壓電路,在標(biāo)簽工作距離較近時具有很好的限壓作用,同時又不會破壞包絡(luò)信號。提出的均值電壓檢測方法,可以進一步提高解調(diào)器對調(diào)制深度較小信號的解調(diào)能力,其最小解調(diào)深度可以達到10%。在反向通信鏈路中,分析了ASK和PSK兩種調(diào)制方式對標(biāo)簽芯片接收到的可用功率和反射功率的影響,并設(shè)計了一種低功耗的PSK調(diào)制電路。在調(diào)制速率為80 kb/s下,功耗為46.3 nW。本文還設(shè)計了一種自動阻抗匹配電路,在射頻輸入信號功率為-13 dBm,載波頻率范圍為860 MHz~960 MHz下,整流器最大輸出電壓維持在2.4 V左右。最后,給出了版圖設(shè)計的一些基本原則,并在TSMC 0.18μm 1P5M mixed CMOS工藝上進行了流片,封裝完成后在滿足國家軍用標(biāo)準(zhǔn)900 MHz段空口協(xié)議下,對其進行了簡單的協(xié)議符合性測試。本文探討了無源UHF RFID標(biāo)簽系統(tǒng)的能量與數(shù)據(jù)傳輸原理,并提出了相應(yīng)的解決方法,所設(shè)計的電路均滿足國軍標(biāo)的各項要求。
【關(guān)鍵詞】：射頻識別 無源標(biāo)簽芯片 解調(diào)器 調(diào)制器 自動阻抗匹配
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP391.44
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-14
• 1.1 研究背景及意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-12
• 1.3 主要工作內(nèi)容與貢獻12-13
• 1.4 論文組織結(jié)構(gòu)13-14
• 第2章 無源UHF RFID標(biāo)簽系統(tǒng)原理分析14-28
• 2.1 無源UHF RFID標(biāo)簽系統(tǒng)架構(gòu)分析14-17
• 2.1.1 無源UHF RFID系統(tǒng)組成14-15
• 2.1.2 無源UHF RFID標(biāo)簽架構(gòu)15-17
• 2.2 無源UHF RFID系統(tǒng)能量傳輸分析17-19
• 2.2.1 前向鏈路17-18
• 2.2.2 反向鏈路18-19
• 2.3 無源UHF RFID系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸分析19-26
• 2.3.1 數(shù)據(jù)傳輸原理19-24
• 2.3.2 數(shù)據(jù)傳輸方式24-26
• 2.4 無源UHF RFID系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)分析26-27
• 2.5 本章小結(jié)27-28
• 第3章 調(diào)制解調(diào)及阻抗匹配電路設(shè)計與實現(xiàn)28-78
• 3.1 解調(diào)電路設(shè)計與實現(xiàn)28-50
• 3.1.1 基本原理28-29
• 3.1.2 性能指標(biāo)及設(shè)計難點分析29-32
• 3.1.3 解調(diào)器設(shè)計與仿真32-50
• 3.2 調(diào)制電路設(shè)計與實現(xiàn)50-62
• 3.2.1 基本原理50-55
• 3.2.2 調(diào)制電路設(shè)計55-58
• 3.2.3 調(diào)制電路仿真58-62
• 3.3 阻抗匹配電路設(shè)計與實現(xiàn)62-77
• 3.3.1 基本原理62-65
• 3.3.2 阻抗匹配電路設(shè)計65-74
• 3.3.3 阻抗匹配電路仿真74-77
• 3.4 本章小結(jié)77-78
• 第4章 芯片版圖設(shè)計與測試78-88
• 4.1 芯片版圖設(shè)計78-81
• 4.1.1 版圖設(shè)計原則78-80
• 4.1.2 版圖設(shè)計80-81
• 4.2 芯片測試81-87
• 4.2.1 測試方案81-83
• 4.2.2 測試結(jié)果及分析83-87
• 4.3 本章小結(jié)87-88
• 第5章 總結(jié)與展望88-90
• 5.1 總結(jié)88-89
• 5.2 展望89-90
• 致謝90-91
• 參考文獻91-95
• 作者在學(xué)期間取得的學(xué)術(shù)成果95

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本文編號：595021