CMOS单片UHF RFID收发机电路的研究与设计
本文选题:射频识别 切入点:收发机 出处:《南京邮电大学》2017年硕士论文 论文类型:学位论文
【摘要】:射频识别技术是一种非接触式的自动识别技术,通过电磁波在阅读器与标签之间传播数据和交换能量。物联网的兴起推动着无线通信系统的发展,UHF RFID技术脱颖而出,也推动了该技术应用领域的发展。随着CMOS集成电路工艺技术的发展以及RFID技术的广泛需求,低成本、高度集成的CMOS单片UHF RFID阅读器成为了研究热点。本文根据ISO/IEC 18000-6C协议标准,采用标准0.18μm RF CMOS工艺设计了一款单片的UHF RFID收发机。该收发机芯片集成了接收机、发射机两个部分,完成了从系统规划、电路设计到芯片测试的整个流程。接收机采用零中频结构,其包括双模低噪声放大器、下变频混频器、直流消除电路、低通滤波器和可编程增益放大器等模块。为了满足收发机不同模式下功能的需求,接收机具有两种模式:监听模式和读模式。在读模式下,接收机前端有着高的线性度从而避免载波泄露的影响,此时接收机的灵敏度为-85dBm以及输入1dB压缩点为-2d Bm。在监听模式下,因为发射路径被关闭因此不需要考虑载波泄露的问题,接收机需要一个高的灵敏度接受微弱信号,此时接收机灵敏度为-88dBm以及输入1dB压缩点为-6dBm。发射机采用直接变频结构,其包括驱动功率放大器、上变频混频器、低通滤波器和可编程增益放大器等模块。为了实现高功率的传输和好的隔离度,发射机部分使用片外的功率放大器。在1.8V电源电压下,发射机可以产生4dBm的发射功率传递给片外的功率放大器。最后,对所设计的UHF RFID收发机芯片进行了流片验证。收发机芯片包括焊盘在内的面积为9.25mm2。芯片测试结果表明,在读模式下,接收机前端输入P1dB为-4dBm,功耗为165mA;在监听模式下,输入P1dB为-7dBm,功耗为181mA。
[Abstract]:Radio Frequency Identification (RFID) is a kind of non-contact automatic identification technology, which spreads data and exchanges energy between reader and tag by electromagnetic wave. The rise of Internet of things promotes the development of wireless communication system. Along with the development of CMOS integrated circuit technology and the extensive demand of RFID technology, low-cost, highly integrated CMOS monolithic UHF RFID reader has become a research hotspot. A monolithic UHF RFID transceiver is designed by using the standard 0.18 渭 m RF CMOS process. The transceiver chip integrates the receiver and transmitter to complete the slave system planning. The circuit is designed to the whole process of chip test. The receiver adopts zero-intermediate frequency structure, which includes dual-mode low-noise amplifier, down-conversion mixer, DC elimination circuit, Modules such as low-pass filters and programmable gain amplifiers. In order to meet the requirements of the transceiver in different modes, the receiver has two modes: listening mode and read mode. The front end of the receiver has a high linearity to avoid the influence of carrier leakage, where the sensitivity of the receiver is -85dBm and the input 1dB compression point is -2dBm.In listening mode, the carrier leakage is not considered because the transmission path is closed. The receiver needs a high sensitivity to receive weak signals, when the receiver sensitivity is -88dBm and the input 1dB compression point is -6dBm.The transmitter uses a direct-conversion structure, which includes driving power amplifiers, up-conversion mixers, Modules such as low-pass filters and programmable gain amplifiers. In order to achieve high power transmission and good isolation, the transmitter part uses off-chip power amplifiers. The transmitter can generate the transmission power of the 4dBm to the off-chip power amplifier. Finally, the designed UHF RFID transceiver chip is verified by the flow chip. The area of the transceiver chip, including the solder pad, is 9.25mm2.The chip test results show that, In read mode, the receiver front-end input P1dB is -4dBmM, the power consumption is 165mA. in the listening mode, the input P1dB is -7dBmM, and the power consumption is 181mA.
【学位授予单位】:南京邮电大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TN859
【参考文献】
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,本文编号:1645814
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