超高頻射頻識(shí)別無源標(biāo)簽芯片以及片上溫度傳感器的研究.pdf

1、無源超高頻射頻識(shí)別(UHF RFID)技術(shù)可以在非接觸的條件下實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)對(duì)象的自動(dòng)識(shí)別，是物聯(lián)網(wǎng)的核心支撐技術(shù)之一。閱讀距離遠(yuǎn)、通信速率快、適應(yīng)物體高速運(yùn)動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)，是工作于超高頻頻段的射頻識(shí)別系統(tǒng)相對(duì)于其它頻段的射頻識(shí)別技術(shù)而言所具有的優(yōu)勢(shì)。
　　本文首先對(duì)UHF RFID的系統(tǒng)組成、工作原理進(jìn)行了簡單的介紹，并對(duì)正向和反向的能量與數(shù)據(jù)傳輸方式進(jìn)行了介紹，再此基礎(chǔ)上，通過分析計(jì)算，得出了標(biāo)簽芯片的功耗是限制通信距離的主要因素。

2、r>　　然后，本文提出了一種完整的標(biāo)簽芯片系統(tǒng)方案，并分別對(duì)射頻前端、模擬前端、數(shù)字基帶和存儲(chǔ)器做了詳細(xì)的介紹。特別的，本文提出了一種全CMOS超高效率的閾值補(bǔ)償倍壓整流電路，其在可能的輸入能量范圍內(nèi)，倍壓整流電路的效率值都不低于50％。通過分析計(jì)算，結(jié)合存儲(chǔ)器的需求，得出存儲(chǔ)器讀操作高壓管控制電壓是限制芯片通信距離的主要因素，在此基礎(chǔ)上，提出了一種帶有倍壓功能的穩(wěn)壓電路，使標(biāo)簽的讀取距離由5.1米擴(kuò)展到了6.8米。
　　當(dāng)射頻識(shí)

3、別技術(shù)與傳感器技術(shù)相結(jié)合時(shí)，其應(yīng)用場(chǎng)合將會(huì)得到非常大的擴(kuò)展?；诖耍诜治隽藗鹘y(tǒng)溫度傳感器應(yīng)用于UHF RFID標(biāo)簽芯片中時(shí)面臨的問題后，本文提出了一種適用于UHF RFID標(biāo)簽芯片的溫度傳感器，采用了雙振蕩器的結(jié)構(gòu)，提高了傳感器的魯棒性。并且，采用了時(shí)分模式，在系統(tǒng)上電和命令到來之間的時(shí)間間隙進(jìn)行溫度檢測(cè)，因此并不影響標(biāo)簽的通信距離。通過測(cè)試，在不影響通信距離的前提下，溫度傳感器在-40℃到85℃范圍內(nèi)，最大誤差為±1.5℃。

4、　　再次，考慮到通信的安全性，本文在分析了常用的幾種數(shù)字方式產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)的方案，并總結(jié)出其缺點(diǎn)后，提出了兩種適用于UHF RFID應(yīng)用的隨機(jī)數(shù)發(fā)生器。一種采用電阻的熱噪聲作為隨機(jī)源，通過放大器，由D觸發(fā)器進(jìn)行采樣輸出。放大器采用低功耗技術(shù)，整體隨機(jī)數(shù)發(fā)生器的功耗僅為800nW。另一種隨機(jī)數(shù)發(fā)生器是在前文提出的溫度傳感器基礎(chǔ)上，利用時(shí)鐘抖動(dòng)得到隨機(jī)數(shù)，與溫度傳感器類似，采用時(shí)分模式，并不影響標(biāo)簽通信距離。
　　最后，本文提出的標(biāo)簽芯片