集成于无源UHF RFID标签的高分辨率CMOS温度传感器

提出一种高分辨率的集成于无源UHF RFID标签的CMOS温度传感器结构。采用时域数字量化的方式,用与绝对温度成正比PTAT(Proportional to Absolute Temperature)电流源和标签内部振荡器构成的PTAT振荡器产生脉冲宽度与温度相关的脉冲信号,作为计数器的时钟信号,在温度-50℃～50℃范围内,脉冲周期从1.841μs～0.426μs;用数字电路对阅读器发送的帧头命令进行处理得到一个宽度为200μs的宽脉冲信号,作为计数器的使能信号,该脉冲的宽度完全不受温度影响;通过采样计数,得到包含温度信息的数字信号。本设计采用0.18μm UMC CMOS工艺,电源电压为1.8 V,直流功耗为789 nW,温度传感器后仿的有效分辨率达到0.332 LSB/℃。     

集成于无源UHF RFID标签的新结构CMOS温度传感器

设计了一种集成于无源UHF RFID标签芯片的新结构温度传感器.利用高PSRR共源共栅结构的电流镜偏置电路产生两路温度系数相反的电流,实现了偏置电流对电源电压和温度补偿.与温度相关的脉冲信号由类似差分的结构产生,有效的克服了工艺偏差导致的误差.计数时钟信号由标签内部振荡器提供,振荡器频率受偏置电流控制近似与电源电压和温...     

集成于无源UHF RFID标签的超低功耗CMOS温度传感器

本文提出了一种集成于无源UHF RFID标签的超低功耗CMOS温度传感器。考虑到功耗是影响标签使用的第一要素,本文结构复用标签内部电路产生的电流作为温度转换模块的偏置电流,同时采用标签内部振荡器产生的信号作为传感器计数器的时钟信号。本文设计采用SMIC 0.18 μm 2P4M CMOS,仿真结果表明：电源电压为1.5V时,室温时新增的温度传感器模块功耗仅为100nw;当温度在-20℃~80℃变化时,温度传感器分辨率为0.4℃/LSB。     

应用于无源RFID标签的CMOS温度传感器

针对无源RFID标签功耗受限、芯片面积小的特点,采用SMIC 0.18 μm RF CMOS工艺设计了一种温度传感器.利用MOS管沟道电流的温度特性,设计了两种带有偏置电流源的延迟单元,通过其相互补偿产生脉冲与温度相关以提取温度信息.设计了后续电路将提取的温度信息转换成数字信号供RFID标签数字控制模块使用.仿真结果表明,当温度范围为-20～80 ℃时,温度传感器精度为0.8 ℃;标签芯片供电电压为1.8 V时,传感器芯片总的工作电流为440 nA,标签芯片模拟前端电路总工作电流为5 μA.     

一种适用于无源RFID测温标签的温度传感器

提出了一个适用于无源RFID温度检测标签芯片的低压、低功耗、快速A/D转换的数字温度传感器电路。采用BJT管的Vbe电压和PTAT电流相结合的方法,同时使用SAR A/D转换器,避免了使用带隙基准电压电路所需的较高工作电压,使电路在1 V以上就可工作。电路的功耗电流约4μA,使用80 kHz的时钟,A/D转换时间小于100μs。     

集成于无源RFID标签的温度传感器设计

针对无源无线射频识别(RFID)标签的低功耗设计要求,设计了一种基于环形振荡器的CMOS温度传感器.该传感器首先产生一个与绝对温度成正比PTAT电流,然后通过环形振荡反相器来产生相应的PTAT频率,最后利用计数器来实现频率-数字之间的转换.测试结果表明:该温度传感器实现了125nW的超低功耗,在-40~80℃范围内,误差仅为-0.7/1.2℃,特别适合集成于无源RFID标签中.     

集成温度传感器的无源UHF RFID标签设计与验证

针对超高频EPC C1 Gen-2协议,设计了一款集成温度传感器的无源RFID标签。系统整体构架包括射频模拟前端、数字逻辑控制电路、温度传感电路和EEPROM存储器四部分。通过复用模拟前端电路产生的电流作为温度转换模块的偏置电流,采用时域数字量化法设计出极低功耗的温度传感电路。基于SMIC 0.18 μm 2P4M CMOS工艺库的仿真结果表明,所设计温度传感器的功耗仅为100nW。集成温度传感器的RFID标签的电路仿真及FPGA验证结果表明,所设计传感标签芯片的测温范围在-20℃～80℃,有效分辨率为0.4℃。     

应用于无源RFID标签的BICMOS温度传感器

基于IBM 0.18μm SiGe BICMOS工艺,采用温度脉冲转换方式设计了一种应用于无源RFID标签的温度传感器。与绝对温度呈正比(PTAT)的电流源和电流饥饿环型振荡器产生频率与温度呈正相关的振荡信号,作为计数器的时钟信号;用数字模块对接收的帧头代码进行处理得到一个宽度为200μs的脉冲信号,作为计数器的使能信号;利用时域数字量化方式就可以得到不同温度下的数字信号。温度传感器总面积为0.03 mm2,温度在-100~120℃范围内变化时,振荡器输出频率范围由800 kHz~1.8 MHz。在1.8 V电源电压下,温度传感器平均输出电流约为13μA,芯片测试结果的有效分辨率可以达到0.864 LSB/℃。     

一种适用于RFID标签的高精度温度传感器的分析与设计

论文描述了一种集成于RFID标签芯片的高精度CMOS温度传感器,该温度传感器采用SMIC 0.18μm 2P4M CMOS工艺.利用MOS管工作在亚阈值区域时的温度特性,产生与绝对温度成正比(PTAT)的电流,替代了传统的BJT.电流控制振荡器(CCO)将PTAT电流转换成频率与温度成正比的时钟信号,该时钟信号通过计数器转换为数字信号.通过对电流源和比较器的优化设计,该温度传感器在温度范围为-20℃～50℃时误差仅为-o.1/+0.3℃.电源电压为1.8V时,工作电流小于50μA.     

基于纳米材料的无源RFID温度传感器设计

射频识别(RFID)技术与传感器的一体化设计,具有数据采集便捷和部署方便等优点,在智慧农业和食品溯源监测领域具有潜在应用价值。提出一种基于氧化锌(ZnO)/还原氧化石墨烯(RGO)的无源RFID一体化温度传感器设计,传感器天线和电极主要采用微带贴片天线制作,天线及电极结构通过HFSS软件进行仿真设计及优化,然后利用热转印技术在环氧树脂覆铜板上通过化学刻蚀制备图形化电极;传感器的温敏材料为水热法制备的ZnO/RGO纳米复合材料。ZnO/RGO温敏材料阻抗随环境温度发生变化,从而引起RFID射频谐振中心频点偏移,以射频回波损耗和归一化频移来度量环境温度的变化,在10℃～60℃量程范围内,该传感器的温度灵敏度可达0.86 dB/℃,线性度R²=0.99。     

基于无源超高频RFID温度标签的温度监测系统

设计一种基于无源超高频(UHF)射频识别(RFID)温度标签的温度监测系统.系统由课题组自主研发的无源超高频RFID温度标签、Speedway R220商用阅读器和上位机应用软件组成,实现了物品身份识别、温度实时测量和显示的功能.为提高温度标签的测温精度,提出了一种自适应功率匹配算法,使得天线扫描范围内的多个标签都能在最佳测温功率下测温.测试结果表明:当温度标签与阅读器天线的距离分别为0.5,1.0,1.5m时,测温误差小于±1℃.     

集成应变传感器的无源超高频标签电路设计

针对现有有线有源应变传感器不适用于固体火箭发动机壳体应变监测的问题,基于UHF RFID(超高频无线射频识别)技术,设计了一款无源超高频应变传感标签.标签通过电磁反向散射方式,收集超高频射频能量为电路供能,同时在标签电路中加入了大容值储能电容,储存经RFID芯片中的倍压整流电路转换成的直流能量.将标签电路分为UHF标签模块、控制模块和应变传感器模块3个部分进行了设计,并通过使用低功耗芯片以及控制测量电路的断开和闭合来减小功耗.标签将传统的电阻式应变测量技术与UHF RFID技术结合在一起,为实现固体火箭发动机壳体应变的无线监测提供了解决方案.     

Long read range and flexible UHF RFID tag antenna made of high conductivity graphene‐based film

An antenna made of a graphene‐based film with organic polyimide precursor of high conductivity 1.1 × 10⁶ S m^?1 and thickness 30 μm, operating in the ultrahigh frequency (UHF) band for radio frequency identification applications is presented in this article. The antenna is optimized to have a conjugate match to the impedance of the chip by tuning the design parameters. Tags are fabricated and tested using the designed antenna, which are shown to have realized gain above ?1.5 dBi and radiation efficiency beyond 90% in the whole UHF band from 860 to 960 MHz. The read range of proposed tag is greater than 12.3 m over the entire UHF band with a maximum value of 14 m at 920 MHz. In addition, the flexibility of the tags is demonstrated. After 2000 cycles of bending and stretching, the read range only decreases by 4.5 m comparing to the initial state at 915 MHz.     

A dual band dual antenna with read range enhancement for UHF RFID tags

This article presents a novel dual antenna structure for dual ultra high frequency bands (f₁ = 866 MHz and f₂ = 915 MHz) for radio frequency identification tags. The proposed structure consists of two dual band antennas, one acting as a receiving antenna and the other as a backscattering antenna at both the frequency bands. The receiving antenna is designed to have input impedance complex conjugate to the impedance of tag IC in order to maximize power transfer between the antenna and the microchip. The backscattered antenna is designed to have real‐valued input impedance at both the operating frequency bands to obtain maximum differential radar cross section leading to read range enhancement. The dual band receiving antenna is designed by embedding a pair of thin slits at a radiating edge of inset fed microstrip antenna. The backscattering antenna is comprised of two elements, one is a comb‐shaped open ring element, and the other is a meander line structure which is within the open ring element. Compared to conventional antennas, the proposed dual antenna structure provides a read range enhancement due to improved maximum differential RCS. The proposed dual antenna produced 4.3 m and 6.8 m read range at 866 MHz and 915 MHz, respectively.     

Compact meandered RFID tag antenna with high read range for UHF band applications

In this work, a compact, long read range, and an efficient spiral loop structure coupled tag antenna is proposed for UHF‐RFID applications. Meandered line element is inductively coupled to spiral loop for matching its input impedance to Higgs‐4 chip. Equivalent circuit of antenna is extracted to analyze its working mechanism in the operating band. Experimental characterization validates the performance of proposed tag antenna in free space and on cardboard sheet in terms of read range, tag sensitivity, and differential radar cross section with an EIRP of 3.28 W. The measured radiation pattern of the tag is found to be omnidirectional in H plane and figure of eight in E plane. The tag's read range is measured on objects like fiber, wood, plastic, and glass in outdoor scenario to study its environment tolerance. The tag antenna has volumetric size of 1736 mm³ and read range of 13.6 m in US RFID band.