UHF RFID標簽芯片模擬射頻前端設計

作者：時間：2010-04-26 來源：網(wǎng)絡

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隨著RFID標簽距離閱讀器遠近不同，輸入的射頻信號幅度可能在幾百mV到幾V之間變化，包絡檢波器輸出的直流電平會有很大變化。在包絡檢波器輸出端并聯(lián)一個泄流電路，其作用是在輸入信號過大時對后端比較電路起到泄流穩(wěn)壓的保護作用，從而避免后端電路工作失常。為了降低功耗，泄流電路在輸入電平較小時需保持關斷狀態(tài)。
2．5 調(diào)制電路
根據(jù)標準要求采用反向散射的調(diào)制方法，通過改變芯片輸入阻抗來改變芯片與天線間的反射系數(shù)，從而實現(xiàn)ASK調(diào)制。天線阻抗與芯片輸入阻抗在“0”狀態(tài)下共軛匹配，而在“1”狀態(tài)下存在一定失配。圖6為調(diào)制電路框圖，電容C1并聯(lián)在天線兩端，晶體管M1等效為一個開關，通過控制開關的開啟，決定了電容是否接入芯片輸入端，從而改變了芯片的輸入阻抗，最終實現(xiàn)ASK調(diào)制。

本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/157472.htm

2．6 時鐘產(chǎn)生電路
時鐘產(chǎn)生電路采用環(huán)形振蕩器電路，并加入電壓和溫度補償電路，保證在不同的工作電壓和溫度下，頻率偏移在規(guī)定的范圍(±1％)內(nèi)，電路框圖如圖7所示。電壓補償主要依靠一個電壓基準電路產(chǎn)生一個基準電壓源，提供給五級環(huán)形振蕩器作為工作電壓，這樣就能保證在輸入電壓在O．9～1．1 V變化范圍內(nèi)，最大頻偏能滿足要求。環(huán)形振蕩器的振蕩頻率呈正溫度系數(shù)特性，故需加入一個負溫度系數(shù)的補償電路，并優(yōu)化五級環(huán)形振蕩器的有源器件的寬長比，使其溫度系數(shù)恰與自身的溫度系數(shù)互補，使時鐘產(chǎn)生電路輸出頻率穩(wěn)定。

3 測試結果
基于Cadence Spectre設計仿真平臺和TSMC0．18μm CMOS混合信號工藝，對UHF RFID標簽芯片模擬射頻前端進行設計和仿真，并通過MPW項目流片實現(xiàn)。模擬射頻前端芯片不含測試焊盤的核心電路的芯片面積為490μm×420μm，圖8是芯片實物照片。

使用Agilent E4432B信號源對模擬射頻前端進行激勵，輸入載頻為915 MHz的ASK調(diào)制信號。圖9為整流電路輸出波形，并測得穩(wěn)壓電路高、低輸出電壓分別穩(wěn)定在1．O V和1．8 V。圖10解調(diào)電路的輸出波形，可看出該電路能正確解調(diào)40～160 kHz的ASK調(diào)制信號。圖11(a)是上電復位電路輸出波形，脈沖寬度大于30μs。時鐘產(chǎn)生電路輸出如圖11(b)所示，可看出波形近似方波且占空比約50％。使用AgilentN5230A矢量網(wǎng)絡分析儀給芯片輸入頻率為915 MHz，功率-5 dBm的測試信號，測得“O”和“1”兩種狀態(tài)下標簽反射系數(shù)相差12％。

4 結語
這里設計了符合ISO18000-6C／B標準的UHFRFID無源標簽芯片模擬射頻前端。模擬射頻前端包括整流器、穩(wěn)壓電路、調(diào)制解調(diào)器、時鐘電路和上電復位電路等模塊。采用TSMCO．18μm CMOS混合信號工藝設計、仿真、流片，其核心面積為490μm×420 μm。測試結果表明，該模擬射頻前端各模塊性能能夠較好地滿足UHF RFID標簽芯片的系統(tǒng)指標要求。