UHF RFID标签基带处理器的ASIC设计

提出了一款基于EPC Class1 Generation2协议的UHF RFID标签基带处理器。考虑到工作距离是无源标签的一个重要指标,要提高工作距离,就要降低标签功耗,采取了一系列低功耗措施,如2.56MHz和1.28MHz的双时钟策略、增加单元开关功能以及使用异步计数器等。设计采用TSMC 0.18μm工艺,工作电压为1.8V,功耗为6.4μW,版图尺寸为415μm×398μm。采用Xilinx的FPGA开发平台进行验证,测试结果满足C1G2协议要求。     

超高频RFID标签数字电路的低功耗设计

无源标签的识别距离主要与功耗有关,因此降低标签的功耗成为设计者重点关注的目标。采用门控时钟、算法优化、行波计数器、低阈值电压以及功耗管理单元等低功耗技术,对基于ISO/IEC 18000-6C标准协议的超高频RFID标签芯片的数字电路进行功耗优化。仿真结果显示,在1.8 V工作电压下,电路功耗为12.3 μW,与优化前电路相比,功耗优化率达43.6%,有效降低了标签数字电路的功耗。     

用于UHF RFID标签芯片的时钟源电路设计

设计了一种用于UHF RFID标签芯片的低功耗时钟源电路。该时钟源电路采用弛豫振荡器结构,振荡周期由电阻和电容定义。振荡器工作在电源电压1 V,偏置电流100 nA时,功耗为0.9 μW,工作温度范围为-20 ℃～80 ℃,频率偏离1.92 MHz小于3%,电路设计符合UHF RFID标签系统要求。     

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。     

UHF RFID电子标签芯片低功耗设计及时钟树优化

超高频射频识别标签(UHF RFID)的一个重要指标是工作距离,而提高工作距离的有效方法是降低标签工作功耗。针对一款基于EPC Class-1 Generation-2/ISO18000-6C协议的RFID芯片,提出一种数字后端设计中时钟树动态功耗的优化方法,该方法可以在已完成布局布线的版图上进一步降低动态功耗。在时钟频率1.28MHz、返回频率170 kHz条件下,功耗仿真结果由1.58μW降低到1.357μW。已在TSMC 0.18μm工艺下流片,室温情况下准备阶段样品测试结果数字功耗为0.752 5μW,与后仿真结果0.750 0μW接近,实测激活灵敏度为-18.5 dBm。     

超低功耗RFID标签基带处理器

针对集成片上天线(OCA)的超高频射频识别(RFID)标签设计了一款RFID专用协议的基带处理器,以满足RFID标签嵌入纸张及微小物体的防伪功能.由于OCA与读写器天线近场耦合获取能量有限,集成OCA的无源标签对功耗要求更加苛刻.针对微小OCA标签的应用需求,采用异步电路、门控时钟、低压库、多时钟域等低功耗设计方法,设计了专用协议标签基带处理器,其CMOS低压库的设计可以使基带处理器在0.5V的电源电压下工作,综合布局布线后,其电路仿真结果表明,峰值功耗仅为0.32 μW.标签芯片在UMC 0.18 μm标准工艺下流片,测试结果显示,在读写器输出20 dBm能量的情况下,带OCA标签的读距离可达2 mm.     

低压低功耗无源UHF RFID标签芯片模拟前端电路的设计

本文从设计符合EPCTM C1G2协议的超高频无源射频识别标签芯片的角度出发,对RFID标签芯片模拟前端电路进行设计.通过对各个关键电路的功耗与电源进行优化,实现了一个符合协议要求的低电压、低功耗的超高频无源RFID标签芯片的模拟前端.该UHF RFID标签模拟前端设计采用SMIC 0.18 μm EEPROM CMOS工艺库.仿真结果表明,标签芯片模拟前端的整体功耗控制在2.5 μW以下,工作电源可低至1 V,更好地满足了超高频无源射频识别标签芯片应用需求.     

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。     

基于BLF时钟的RFID低功耗数字基带设计

提出了一种符合ISO/IEC 18000-6C协议中关于时序规定的射频识别(RFID)无源标签芯片低功耗数字基带处理器的设计.基于采用模拟前端反向散射链路频率(BLF)时钟的方案,将BLF的二倍频设置为基带中的全局时钟,构建BLF和基带数据处理速率之间的联系;同时在设计中采用门控时钟和行波计数器代替传统计数器等低功耗策略.芯片经TSMC 0.18 μmCMOS混合信号工艺流片,实测结果表明,采用该设计的标签最远识别距离为7 m,数字基带动态功耗明显降低,且更加符合RFID协议的要求.     

一种新型低功耗UHF RFID标签数字基带

设计了一款符合EPC C1 G2/ISO 18000-6C协议的超高频射频识别标签数字基带处理器。采用新型数字基带结构,并运用门控时钟、异步计数器和多种低频时钟协同工作等多种低功耗设计方法,降低了标签芯片的功耗和面积。在TSMC 0.18 μm标准CMOS工艺下流片,数字基带处理器版图面积为0.14 mm²,数字部分平均功耗为14 μW。     

射频识别芯片设计中时钟树功耗的优化与实现

UHF RFID是一款超高频射频识别标签芯片,该芯片采用无源供电方式,对于无源标签而言,工作距离是一个非常重要的指标,这个工作距离与芯片灵敏度有关,而灵敏度又要求功耗要低,因此低功耗设计成为RFID芯片研发过程中的主要突破点。在RFID芯片中的功耗主要有模拟射频前端电路,存储器,数字逻辑三部分,而在数字逻辑电路中时钟树上的功耗会占逻辑功耗不小的部分。本文着重从降低数字逻辑时钟树功耗方面阐述了一款基于ISO18000-6Type C协议的UHF RFID标签基带处理器的的优化和实现。     

RFID MAC Performance Evaluation Based on ISO/IEC 18000-6 Type C

This paper evaluates a new RFID reservation MAC protocol that utilizes tree based collision avoidance. Performance evaluation is conducted for tag read latency and read efficiency as a function of link parameters defined in ISO/IEC 18000-6 Type C standard.     

A Fully Integrated CMOS Security‐Enhanced Passive RFID Tag

A fully integrated CMOS security‐enhanced passive (SEP) tag that compensates the security weakness of ISO/IEC 18000‐6C is presented in this paper. For this purpose, we propose a security‐enhanced protocol that provides mutual authentication between tag and reader. We show that the proposed protocol meets the security demands of the ongoing international standard for RFID secure systems, ISO/IEC 29167‐6. This paper fabricates the SEP tag with a 0.18‐µm CMOS technology and suggests the optimal operating frequency of the CMOS SEP tag to comply with ISO/IEC 18000‐6C. Furthermore, we measure the SEP tag under a wireless environment. The measured results show that communications between the SEP tag and reader are successfully executed in both conventional passive and SEP modes, which follow ISO/IEC 18000‐6C and the proposed security enhanced protocol, respectively. In particular, this paper shows that the SEP tag satisfies the timing link requirement specified in ISO/IEC 18000‐6C.     

带新解调结构的UHF RFID标签低功耗模拟前端设计

基于ISO/IEC 18000-6C协议,对UHF无源电子标签模拟前端中的ASK解调电路、整流器、稳压电路等进行低功耗设计。解调电路中微分电路的加入扩大了解调电路工作范围,在解调电路近距离工作时,可以更有效地解调。整流电路采用了零阈值MOS管代替肖特基二极管,降低芯片成本。整流稳压电路可稳定地为芯片供电,供电电压2 V,建立时间仅为25μs。电路采用SMIC 0.18μm 2P4M CMOS工艺进行流片,芯片面积720μm×390μm。测试得到模拟前端整体工作电流仅2.4μA,标签工作距离大于7 m。     

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。     

面向海关应用的UHF RFID电子标签芯片基带处理器

设计了一款基于ISO 18000-6C协议且适用于海关集装箱运输监控的数字基带处理器。提出并分析了数字基带处理器的总体结构以及模块划分,详细介绍了锁离合采集、锁离合监测记录等关键电路的设计。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,芯片支持协议规定的所有功能,能正确记录开锁次数,其正常工作的最低电压为1V,平均电流为6.7μA,功耗为6.7μW,芯片尺寸为710μm×320μm。     

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.     

低功耗UHF RFID标签基带处理器的ASIC实现

设计并实现了一种新颖的超高频RFID标签的基带处理器.该标签以ISO/IEC 18000-6C协议为基础,但在反向链路通信方面,在原协议FM0编码/Miller调制副载波的基础上增加了扩频编码的实现,目的是提高反向链路的通信信噪比.该设计支持协议要求的所有11条强制命令的读写操作,概率/分槽防冲突算法,以及对存储器的读写操作.设计中采用了低功耗技术,显著降低了芯片的平均功耗和峰值功耗.芯片采用0.18 μm6层金属CMOS工艺进行流片,面积为0.5mm2.测试结果表明,芯片消耗功耗约为16μW,最低工作电压为1.04 V.