一种超低功耗无源超高频射频识别标签芯片的设计与实现

本文提出了一种符合ISO18000-6B协议的无源超高频射频识别标签芯片设计。该芯片包括了射频/模拟前端,数字基带和512比特的EEPROM存储器。采用肖特基二极管来提高整流器的功率转换效率。详细阐述了基于峰值电流源的参考电压源的设计,该电路结构简单,并且可以满足低压、低功耗的设计要求。为了降低功耗,模拟模块工作在1v以下电源电压,并采用了一些低功耗的设计方法进一步降低数字基带的功耗。整个标签芯片采用TSMC 0.18um CMOS工艺实现,芯片尺寸为800*800um2。测试结果表明芯片的总功耗为7.4uW,灵敏度达-12dBm。     

无源RFID标签芯片灵敏度测试方法研究

提出一种测试UHF频段无源RFID标签芯片灵敏度的方法。该方法依据矢量网络分析仪和标签测试仪接口特性阻抗相同的特性,利用矢量网络分析仪测试标签芯片的反射系数,然后通过标签测试仪测试芯片和仪器接口的匹配损耗,进而计算标签芯片的灵敏度。利用该方法对NXP_G2XM芯片和Impinj_Monza3芯片在800～1 000MHz频段内灵敏度进行测试,并将测试结果与datasheet进行对照,分析误差产生的原因,最终证明此方法的准确性。该测试方法采用常规仪器对800～1 000MHz频段内灵敏度进行测试,有重要实际意义。     

一种无源RFID标签芯片的混合验证平台设计

无源RFID标签芯片需要通过电感耦合等方式从空间射频场中获取能量才能正常工作。因此在标签芯片设计、验证过程中必须构建一个射频天线测试模型来模拟其正常工作条件。针对一款13.56 MHz无源RFID标签芯片电路,充分利用射频天线测试模型,提出了一种应用于无源RFID标签芯片的数模混合验证平台设计。利用该平台可以完成芯片从前端到后端设计的验证,缩短RFID标签芯片的设计开发周期,提高设计的成功率。     

无源UHF RFID标签芯片模拟前端电路设计探讨

本文根据协议的相关要求,设计了无源UHF RFID标签芯片模拟前端电路,并重点对标签芯片模拟前端的关键技术进行了优化,实现了标签芯片模拟前端电路。最终,电路的仿真结果表明标签芯片的模拟前端电压较为稳定,且功耗较小,稳定的时钟频率能够帮助系统进行正确的输入信号解调,实现了协议要求的电路设计。     

一种用于UHF RFID标签的超低功耗数字处理机设计

A new architecture of digital processors for passive UHF radio-frequency identification tags is proposed. This architecture is based on ISO/IEC 18000-6C and targeted at ultra-low power consumption. By applying methods like system-level power management, global clock gating and low voltage implementation, the total power of the design is reduced to a few microwatts. In addition, an innovative way for the design of a true RNG is presented, which contributes to both low power and secure data transaction. The digital processor is verified by an integrated FPGA platform and implemented by the Synopsys design kit for ASIC flows. The design fits different CMOS technologies and has been taped out using the 2P4M 0.35 μm process of Chartered Semiconductor.     

适用无源射频识别标签的集成压力传感器设计

针对无源射频识别 (RFID) 传感器标签发展的需求,采用商业化互补金属氧化物 (CMOS) 工艺,设计了一种集成电容式压力传感器及其接口电路。集成压力传感器采用金属层M1作为下电极,牺牲的金属层M2作为间隙层,通过过孔连接的金属层M3和M4及其介质构成上电极。传感器接口电路基于锁相环原理,采用全数字结构,将传感器信号转移到频率域处理。后期测试结果显示,所设计的压力传感器线性度高,温度稳定性好,接口电路在1 V电源电压下,只消耗了0.6 μW功率,尤其适用于无源RFID标签的设计。     

一款便携式移动应用的低成本超高频无源射频识别读写器收发机芯片设计

A low cost integrated transceiver for mobile UHF passive RFID reader applications is implemented in a 0.18μm CMOS process. The transceiver contains an OOK modulator and a power amplifier in the transmitter chain, an IQ direct-down converter, variable-gain amplifiers, channel-select filters and a 10-bit ADC in the receiver chain. The measured output PldB power of the transmitter is 17.6 dBm and the measured receiver sensitivity is -70 dBm. The on-chip integer N synthesizer achieves a frequency resolution of 200 kHz with a phase noise of -104 dBc/Hz at 100 kHz frequency offset and -120.83 dBc/Hz at 1 MHz frequency offset. The transmitter, the receiver and the frequency synthesizer consume 201.34, 25.3 and 54 mW, respectively. The chip has a die area of 4 × 2.5 mm^2 including pads.     

基于无源标签的远距离射频识别系统

通过RFID阅读器将标签对标签中的信息进行收集,然后将信息传送到操作应用系统中去,从而得知标签内容。虽然有源标签的传输距离要大于无源标签,但是考虑到设计成本及系统的广泛使用,于是文中通过标签依靠阅读器发送过来的载波将存储的信息发送到阅读器,再由内嵌在阅读器中的ZigBee,传送给作为协调器的ZigBee模块后送往应用系统中去,通过无源RFID和ZigBee来建立远距离的模型,达到扩大射频覆盖范围的功能。     

一种NCITS 256协议超高频无源射频识别标签

设计了一种符合NCITS 256协议的无源超高频射频识别标签.标签携带2kbit的标准商用EEPROM.在读卡器发射功率为915MHz 4W EIRP的情况下,芯片的读距离为1.5m,写距离为0.3m.芯片在SMIC 0.18μm EEPROM CMOS工艺下流片实现,面积为1mm×1mm.标签使用Dickson倍压电路从读卡器发射的电磁波中提取能量.Dickson倍压电路使用肖特基管实现,转换效率为25%.     

集成温度传感器的无源超高频标签芯片设计

设计了一种集成温度传感器的无源超高频射频识别(UHF RFID)标签芯片。通过采用阈值补偿及分级供电的方式,有效的提高了能量转化电路的效率;通过采用正负两种温度系数电流求和的电路结构,得到近似零温度系数的参考电流。采用固定频率时钟驱动的计数器对源自振荡周期随温度变化时钟的信号采样计数的方式计算测量环境温度,由于两个振荡器电路完全对称,从而避免了工艺因素的影响。芯片在TSMC 0.18μm Mix-signal/RFCMOS工艺进行流片,测试结果显示,芯片最远识读距离达到7.5米,在-40℃~+55℃温度范围内,温度测量误差最大不超过2℃。     

Design of a passive UHF RFID tag for the ISO18000-6C protocol

This paper presents a new fully integrated wide-range UHF passive RFID tag chip design that is compatible with the ISO18000-6C protocol.In order to reduce the die area,an ultra-low power CMOS voltage regulator without resistors and an area-efficient amplitude shift keying demodulator with a novel adaptive average generator are both adopted.A low power clock generator is designed to guarantee the accuracy of the clock under±4%. As the clock gating technology is employed to reduce the power consumption of the baseband processor,the total power consumption of the tag is about 14μW with a sensitivity of-9.5 dBm.The detection distance can reach about 5 m under 4 W effective isotropic radiated power.The whole tag is fabricated in TSMC 0.18μm CMOS technology and the chip size is 880×880μm~2.     

符合ISO/IEC 18000-6C标准的UHF RFID读写器设计

在超高频段,ISO/IEC 18000-6标准中6B多用于交通领域,而6C主要用于物流、生产管理和供应链管理领域.分析了ISO/IEC 18000-6 C标准,基于此标准设计了一种超高频射频识别读写器.详细阐述了读写器的软硬件设计,其中硬件设计主要包括射频发送电路、射频接收电路和数字基带处理电路.读写器软件设计中叙述了整体设计结构、基于概率、槽计数器的防冲突算法、发送接收链路的数据编解码设计、16 bit CRC校验以及读写器对标签操作命令流程.     

基于ISO18000-6C标准的RFID认证协议

RFID技术应用越来越广,给人们带来便利的同时安全和隐私问题也相随而生,如何提高RFID系统的安全防范能力已成为该领域的重点研究方向。许多研究者提出了基于RFID空中接口通信的认证协议,但复杂的算法难以适用于符合ISO18000-6C标准的电子标签。论文根据ISO18000-6C标准提出了一种新的适合低成本标签的认证协议,为RFID安全提供了一套解决方案。     

无源UHF RFID芯片中低功耗基带处理器的设计

对UHF RFID标签芯片的数字基带处理器结构及工作原理进行了分析。该基带处理器兼容ISO18000-6C协议。采用一系列先进的低功耗技术,如门控时钟技术、减小工作电压、降低时钟频率等,以降低无源射频识别标签的功耗。整个标签芯片采用TSMC 0.18μm 1P5M嵌入式EEPROM混合CMOS工艺实现。测试结果表明,该芯片正常工作的最低电压仅为1 V,平均电流为6.8μA,功耗为6.8μW,面积仅为150μm×690μm。     

无源UHFRFID标签芯片基带处理器的低功耗设计

在分析ISO18000-6C标准内容的基础上,提出了一种基带处理器的结构,设计了一款符合ISO18000-6C标准的UHF RFID标签芯片的基带处理器。该基带处理器可支持协议规定的所有强制命令。设计通过降低工作电压、降低工作频率、使用门控时钟、增加功耗管理模块等一系列低功耗设计以降低处理器的功率消耗。在Xillinx的Virtex-4FPGA上验证满足协议功能要求,并在工作电压为1V,时钟为1.92MHz时,功耗仿真结果为9.9μW,很好的完成了低功耗电子标签的基带处理器设计。     

超高频RFID标签的数字电路设计

在研究读写器和射频标签通信过程的基础上,结合EPC C1G2协议以及ISO/IEC18000-6协议,采用VHDL语言设计出一种应用于超高频段的射频标签数字电路.对电路的系统结构和模块具体实现方法进行了描述.基于0.18 μm CMOS工艺标准单元库,采用EDA工具对电路进行了前端综合和后端物理实现.给出的仿真结果表明该电路符合协议要求,综合后的电路规模约为11000门,功耗约为35 μW.该电路可应用于超高频段的各种RFID标签的数字部分.     

XTEA加密算法在超高频RFID芯片上的实现

随着RFID系统在自动识别领域的广泛应用,各种安全问题逐渐显露,对于低成本RFID系统,尽可能降低硬件电路开销是降低成本的关键.选择XTEA算法作为安全验证过程中的加密算法,并将其嵌入ISO18000-6C协议.在设计过程中,考虑了4种不同的方案,针对时间、面积和功耗进行了优化,最终实现的加密电路等效规模约2 600门,在时钟频率为250 kHz时,使用5鹏即可完成安全机制中的认证操作.用Primepower对电路进行功耗分析,功耗约为16.3 μW.     

一种手持式超高频RFID阅读器的设计

设计了一种基于AS3992的手持式超高频RFID阅读器。阅读器的射频收发电路由AS3992内部集成的射频模拟前端和协议处理系统构成,基带控制由S3C2440建立的最小系统实现。对AS3992射频模块电路进行了介绍,针对天线设计了阻抗匹配电路,对S3C2440外围电路进行了设计,同时设计了Linux系统下各硬件的驱动程序以及应用程序,最后对设计的阅读器进行了测试分析。结果表明,阅读器能支持ISO/IEC 18000-6C协议,并且具备了可手持、发射频率可调、功能易扩展等特点,满足智能物联网市场的需求,有非常好的应用前景。     

超高频RFID无线接口标准ISO／IEC 18000-6C的研究

继ISO／IEC 18000-6A、B之后的ISO／IEC 18000-6C,它对前两种模式的协议特点进行了一系列有效的修正与扩充。其中物理层数据编码、调制方式、防碰撞算法等一些关键技术有了改进,使得ISO／IEC 18000-6C的性能比A、B有了很大的提高。本文介绍了ISO／IEC 18000-6C标准的协议特点及其与A、B之间的比较。