UHF RFID標(biāo)簽芯片模擬射頻前端設(shè)計(jì)

作者：時(shí)間：2010-04-26 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)

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隨著RFID標(biāo)簽距離閱讀器遠(yuǎn)近不同，輸入的射頻信號(hào)幅度可能在幾百mV到幾V之間變化，包絡(luò)檢波器輸出的直流電平會(huì)有很大變化。在包絡(luò)檢波器輸出端并聯(lián)一個(gè)泄流電路，其作用是在輸入信號(hào)過(guò)大時(shí)對(duì)后端比較電路起到泄流穩(wěn)壓的保護(hù)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(shí)需保持關(guān)斷狀態(tài)。
2．5 調(diào)制電路
根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求采用反向散射的調(diào)制方法，通過(guò)改變芯片輸入阻抗來(lái)改變芯片與天線間的反射系數(shù)，從而實(shí)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(gè)開(kāi)關(guān)，通過(guò)控制開(kāi)關(guān)的開(kāi)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(shí)現(xiàn)ASK調(diào)制。

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

2．6 時(shí)鐘產(chǎn)生電路
時(shí)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(bǔ)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(bǔ)償主要依靠一個(gè)電壓基準(zhǔn)電路產(chǎn)生一個(gè)基準(zhǔn)電壓源，提供給五級(jí)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(gè)負(fù)溫度系數(shù)的補(bǔ)償電路，并優(yōu)化五級(jí)環(huán)形振蕩器的有源器件的寬長(zhǎng)比，使其溫度系數(shù)恰與自身的溫度系數(shù)互補(bǔ)，使時(shí)鐘產(chǎn)生電路輸出頻率穩(wěn)定。

3 測(cè)試結(jié)果
基于Cadence Spectre設(shè)計(jì)仿真平臺(tái)和TSMC0．18μm CMOS混合信號(hào)工藝，對(duì)UHF RFID標(biāo)簽芯片模擬射頻前端進(jìn)行設(shè)計(jì)和仿真，并通過(guò)MPW項(xiàng)目流片實(shí)現(xiàn)。模擬射頻前端芯片不含測(cè)試焊盤(pán)的核心電路的芯片面積為490μm×420μm，圖8是芯片實(shí)物照片。

使用Agilent E4432B信號(hào)源對(duì)模擬射頻前端進(jìn)行激勵(lì)，輸入載頻為915 MHz的ASK調(diào)制信號(hào)。圖9為整流電路輸出波形，并測(cè)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(hào)。圖11(a)是上電復(fù)位電路輸出波形，脈沖寬度大于30μs。時(shí)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(luò)分析儀給芯片輸入頻率為915 MHz，功率-5 dBm的測(cè)試信號(hào)，測(cè)得“O”和“1”兩種狀態(tài)下標(biāo)簽反射系數(shù)相差12％。

4 結(jié)語(yǔ)
這里設(shè)計(jì)了符合ISO18000-6C／B標(biāo)準(zhǔn)的UHFRFID無(wú)源標(biāo)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(shí)鐘電路和上電復(fù)位電路等模塊。采用TSMCO．18μm CMOS混合信號(hào)工藝設(shè)計(jì)、仿真、流片，其核心面積為490μm×420 μm。測(cè)試結(jié)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(biāo)簽芯片的系統(tǒng)指標(biāo)要求。