基于片上天線的無(wú)源超高頻射頻識(shí)別標(biāo)簽的射頻前端設(shè)計(jì).pdf

1、射頻識(shí)別技術(shù)是一種利用無(wú)線射頻方式進(jìn)行非接觸式雙向通信的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。近年來(lái),單品級(jí)標(biāo)簽的研發(fā)成為射頻識(shí)別技術(shù)領(lǐng)域新的熱點(diǎn)。單品級(jí)標(biāo)簽可以為采用射頻識(shí)別技術(shù)的客戶帶來(lái)更大的收益,它也標(biāo)志著射頻識(shí)別技術(shù)更深層次的推廣與應(yīng)用。針對(duì)單品級(jí)標(biāo)簽對(duì)成本和體積的苛刻要求,本文結(jié)合超高頻近場(chǎng)射頻識(shí)別技術(shù)提出以片上無(wú)源器件為實(shí)現(xiàn)形式的一組解決方案。首先,本文利用電小天線理論確定了超高頻片上天線的工作機(jī)制與天線類型,從磁場(chǎng)分布、路徑增益、等效模型三個(gè)角度

2、討論了片上天線的無(wú)線鏈路,明確了苛刻的芯片面積導(dǎo)致超高頻片上天線與閱讀器環(huán)天線的典型耦合系數(shù)僅為1‰,這是在超高頻無(wú)源標(biāo)簽上成功集成片上天線的一大挑戰(zhàn)。通過(guò)對(duì)寄生損耗的分析,確定了適用于超高頻片上天線的集總模型,并提出了一套符合物理意義的模型參數(shù)提取方法,而且該模型可以為片上天線的優(yōu)化實(shí)現(xiàn)提供指導(dǎo)。本文探討了利用超高頻片上天線來(lái)實(shí)現(xiàn)標(biāo)簽芯片與片外天線之間基于磁場(chǎng)耦合的電連接,這種新型標(biāo)簽封裝可以消除傳統(tǒng)方式成本偏高、可靠性差的缺點(diǎn)。其次

3、,本文討論了標(biāo)簽阻抗匹配的特點(diǎn),量化分析了水、金屬、玻璃和干燥紙板這四種常見(jiàn)環(huán)境對(duì)標(biāo)簽天線阻抗的影響,從而為標(biāo)簽可調(diào)阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的匹配區(qū)域設(shè)計(jì)提供依據(jù)。本文提出了一種適用于無(wú)源超高頻標(biāo)簽的自動(dòng)阻抗匹配系統(tǒng),其中重點(diǎn)分析了片上π型匹配網(wǎng)絡(luò)的阻抗匹配范圍以及寄生的影響,并探討了利用標(biāo)簽整流器輸出電壓或者標(biāo)簽雷達(dá)散射截面進(jìn)行阻抗失配探測(cè)的可行性。最后,本文在SMIC0.18umCMOSRF工藝上流片實(shí)現(xiàn)了兩款超高頻片上天線和一款集成片上天線且