一种UHF频段弯折偶极子RFID天线的设计

针对目前射频识别(RFID)天线小型化要求,设计了一种超高频(UHF)弯折偶极子RFID标签天线。天线的构型采用了经典的电感耦合环匹配模型,结构简单且易实现阻抗匹配;在天线宽度上进行二次弯折降低长宽比例,具有小型化优势。利用HFSS仿真软件对该天线进行仿真分析,结果表明该天线具有较宽的阻抗带宽,能够覆盖920~925 MHz超高频频段,并且其回波损耗值及方向性均良好,能够满足RFID的实际生产和应用的要求。     

一种915MHz印刷偶极子标签天线的分析与设计

射频识别技术由于具有体积小、容量大等优良性能而被广泛应用于很多领域.针对反射调制式RFID系统,介绍了一种基于ISO/IEC18000-6标准应用的RFID印刷偶极子标签天线及其优化设计方案.首先进行了915MHz印刷偶极子天线的结构设计,给出了等效电路模型和具体的设计尺寸和仿真结果;然后使用分支线结构加载的方法进行小型化设计,设计结果为在中心工作频率915MHz处,增益为2.15dBi,电压驻波比小于1.5的工作带宽为78MHz,尺寸减缩幅度达48%以上;最后,在一定的柱面共形半径条件下,对上述印刷偶极子天线进行仿真,结果表明该天线仍能保持较好的工作性能,可以广泛应用于弹体共形等情况.     

小型化UHF弯折偶极子抗金属RFID标签天线的设计

设计了一款可用于金属物体的超高频(UHF)射频识别(RFID)标签天线,该天线采用弯折偶极子的形式,辐射单元位于厚度仅0.508mm的Rogers 5880基片上,并且在馈电点两边使用两个对称的短路探针来达到小型化的目的。通过调整短路探针的位置和半径可以获得不同的频率响应。通过加工测试获得的该天线的数据与设计仿真结果比较符合,并且对该天线的用于非金属物体和金属物体时的阅读距离等参数作了实际测试。     

一种宽带UHF印刷偶极子天线的设计

设计制作了一种宽带UHF印刷偶极子天线.为了使天线在UHF的低频段获得宽带特性,采用了改进的Marchand巴伦馈电.该巴伦在传统的结构上,通过在接地板上开槽以改变耦合微带线与接地板之间的电容值,从而调整巴伦的奇偶模阻抗,以提高偶模阻抗与奇模阻抗的比值,实现带宽的拓展.仿真表明天线在530 ～ 790MHz范围内,回波损耗低于-10dB,相对带宽可达40％.加工制作了天线,实测结果与仿真数据吻合良好.这类天线在微波低频段具有特别的实用意义.     

基于0.18μm 标准CMOS工艺的嵌入双精度温度传感器的无源超高频RFID标签芯片

文章提出了一种符合EPC Gen-2协议嵌入双精度温度传感器的无源超高频RFID电子标签芯片。设计了一种采用双精度工作模式的新型温度传感器,它能够在满足传感器精度要求的条件下缩短传感时间和降低标签芯片的功耗。标签芯片集成了一个全MOS管构成的射频整流器和一个单多晶硅栅标准CMOS的非易失性存储器。采用0.18μm标准CMOS工艺集成实现了无源超高频RFID电子标签芯片。芯片面积为1mm2,片上非易失性存储器容量为192bit。芯片被压焊到PCB天线上实现了一个完整的标签。当温度传感器关闭/启动时,电子标签的灵敏度为-10.7dBm/-8.4dBm。电子标签达到的最大读/传感距离为4m/3.1m @2W EIRP。在5℃至15℃（-30℃至50℃）的温度范围内,传感器的误差为-0.6℃/0.5℃(-1.0℃/1.2℃)。在高（低）精度模式下,温度传感器的精度为0.01℃(0.18℃)。     

对数周期偶极子结构的新型近场均匀天线

为满足超高频射频识别阅读器近场天线对宽频带内均匀场分布的需求,将同向电流环和反向电流对两种技术结合,提出了一种中心馈电的多环天线.通过4个双面微带线馈电的弯曲四元印刷对数周期偶极子天线组成圆环阵列,易于获得宽频带阻抗匹配,并有效改善圆形区域均匀磁场分布.对天线进行了加工与测试,结果表明在799～971 MHz频率范围内|S11|<-10 dB,覆盖全球通用超高频射频识别频段.当输入功率为30 dBm,在天线上方20 cm×20 cm×15 cm内实现对标签100％的读取率,最大的读取距离为22 cm.该天线结构简单,设计灵活,可通过增加对数周期天线个数增大识别区域,通过调整弯曲的偶极子单元个数改善识别区域的均匀场分布.     

无源超高频电子标签射频模拟前端设计

基于对射频识别技术（RFID）物理基础的介绍,并阐述射频识别技术（RFID）的作用范围,介绍了无源超高频电子标签射频模拟前端设计的实现原理框图。通过对ISO 18000.6B协议相关规定的分析,合理地确定了模拟前端和射频前端各个模块的设计指标,并就这些规定的指标设计出了中心频率为915MHz的无源超高频电子标签芯片射频模拟前端。     

折叠偶极子天线的设计

射频识别(RFID)应用中的天线设计需考虑的最重要因素是低价位、小剖面和小型化,而为了最大功率传输,天线的输出阻抗必须和其后的芯片的输入阻抗匹配。本文介绍一种新颖的简单结构折叠偶极子天线,所需的输入阻抗能通过选择合适的几何参数轻易获得,这对设计特殊阻抗的天线非常有用。     

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℃。     

一种UHF频段宽带电子标签天线的设计分析

针对射频识别系统UHF频段的欧洲标准866~869 MHz和美国标准902~928 MHz,以及中国标准840~845 MHz和920~925 MHz,设计并制作了一种电磁耦合馈电结构的标签天线,其结构简单且便于调整匹配阻抗,带宽较宽且具有双频谐振特性,能同时适用于以上几种RFID标准。通过仿真和实测分析关键物理参数对天线特性的影响,结果表明该天线性能较佳且实用。     

一种双偶极子RFID 标签天线设计*

设计了一款由两个弯折的偶极子天线,一个矩形环馈构成的新型超高频(UHF)射频识别(RFID)标签天线,尺寸为76 mm×31.4 mm×0.508 mm.该天线具有宽带,高增益和良好的辐射性能.为了降低制造成本,天线被印制在一个没有地平面和短路探针的单层基片上.我们制作了相应的实物天线,实验结果表明提出的天线在915MHz谐振频率时带宽能覆盖全球超高频射频识别频段840-960 MHz(S11＜-10 dB).此外,我们对天线的输入阻抗和自由空间中的阅读距离进行了测试.仿真和测试结果表明所设计的天线满足RFID标签应用要求.     

UHF频段RFID标签天线的小型化设计

提出了一种UHF频段的小型化标签天线,采用紧凑的弯折偶极子形式,通过附加一种新的T型阻抗匹配环结构,得到了非常好的阻抗匹配效果。针对Alien Higgs2型标签芯片,芯片的阻抗为7.4-j113Ω,天线在915 MHz工作频率下的输入阻抗为7.40Ω+112.98Ω,两者实现了较好的共轭匹配。天线整体平面尺寸为20 mm×60 mm,比常见的弯折偶极子结构标签天线的尺寸缩减了25%。天线的S11<-3 dB的工作频段为884 MHz到958 MHz,覆盖了74%的UHF频段,最大增益为0.94dBi。结果表明该天线具有良好的辐射性能,具有低损耗、小型化的优点。     

A passive UHF RFID tag with a dynamic-Vth-cancellation rectifier

This paper presents a passive UHF RFID tag with a dynamic-Vth-cancellation(DVC) rectifier. In the rectifier, the threshold voltages of MOSFETs are cancelled by applying gate bias voltages, which are dynamically changed according to the states of the MOSFETs. The DVC rectifier enables both low ON-resistance and small reverse leakage of the MOSFETs, resulting in high power conversion efficiency(PCE). An area-efficient demodulator with a novel average detector is also designed, which takes advantage of the rectifier’s first stage as the envelope detector. The whole tag chip is implemented in a 0.18 μm CMOS process with a die size of 880×950 μm2. Measurement results show that the rectifier achieves a maximum PCE of 53.7% with 80 kΩ resistor load.     

低功耗UHF频段RFID标签数字基带电路

通过对UHF频段EPC Global Class1 Generate2协议进行分析,详细论述了符合协议要求的被动式无源射频身份识别(RFID)标签的数字电路系统方案,并提出了一种新颖的、针对RFID标签的数字基带低功耗电路。在0.18 μm CMOS工艺环境下,使用Synopsys工具对电路进行前端综合和后端物理实现,同时对电路的功耗进行了简要的分析。仿真及测试结果表明,该标签数字基带电路功能符合协议要求。     

用于金属表面的UHF RFID标签天线优化设计

UHF RFID 标签天线置于金属表面会引起阻抗变化以及阻抗失配,因此为了减小金属表面的影响,提出一种用于金属表面的UHF RFID 标签天线阻抗匹配优化设计方法。首先在折叠偶极子天线臂上附加短路段来调整标签天线的输入阻抗,通过粗略调节短路段的位置使天线和RFID 标签芯片在金属表面达到阻抗的基本匹配,然后利用遗传算法优化得到天线最优的长度、宽度和短路段位置,使天线和RFID 标签芯片在金属表面达到准确的阻抗匹配。所设计天线阻抗及方向图的仿真和测试结果表明该优化设计方法能够使RFID 标签天线在金属表面正常工作。     

高辐射强度的带THz扼流圈的偶极天线阵列模拟分析

为了提高太赫兹辐射强度, 设计了带THz扼流圈的偶极天线阵列.模拟结果表明, 增加直线阵的阵元数对平均匹配效率影响很小, 却能线性增加相干辐射强度.加入THz扼流圈可减小进入到传输线的交流分量, 进而减小共振频率的偏移, 使平均匹配效率提升了两倍.相比于网格排列的平面阵, 交错排列的阵元在垂直方向上具有更小的耦合, THz发射谱更窄.通过使用聚酰亚胺透镜代替硅透镜, 可有效提高输入电阻, 并将总效率由25%提高到35%.     

面向ISO18000-6C协议的无源超高频射频识别标签芯片设计

本文提出了一种面向ISO18000-6C协议的无源超高频射频识别标签芯片设计。为了降低芯片的成本和功耗,本文设计了一种低功耗且不含电阻的稳压电路,一种低功耗且频率精度达到4%的时钟产生电路,以及一种新颖的具有大动态范围的ASK解调电路。本文还阐述了基于门控时钟技术的低功耗数字基带电路设计。该标签芯片的总功耗约为14微瓦,灵敏度达到-9.5dBm,读取距离可达5米。整个标签采用TSMC 0.18um CMOS工艺实现,芯片尺寸为880um880um。     

一种无源UHF RFID电子标签验证开发平台

提出了一种符合ISO/IEC 18000-6B标准的无源UHF RFID电子标签验证开发平台,其工作在915MHz ISM频带下.该平台有效减少了设计开发时间及成本,并实现了电子标签的快速原型设计.该平台包括RFID模拟前端以及采用Altera ACEX FPGA实现的标签控制逻辑.RFID模拟前端采用Chartered 0.35μm 2P4M CMOS工艺进行流片,包括本地振荡器、时钟产生电路、复位电路、匹配网络和反向散射电路、整流器、稳压器以及AM解调器等,通过调整FPGA中的标签控制逻辑,该平台实现了快速、灵活而高效的RFID验证开发.     

应用于无源超高频射频识别标签的嵌入亚阈值参考源电流模稳压电路

本文设计了一种应用于无源超高频射频识别标签的电流模稳压电路。无源标签的能量必须通过整流电路从射频能量中获取。由于输入射频功率的巨大变化,整流电路的输出需经过稳压后才能为标签提供稳定的电源。通过嵌入亚阈值参考源对流向负载的电流进行精确控制,稳压电路的输出在-20-80℃温度范围内稳定在1-1.3V,并实现了约100kHz的带宽,保证了电源的快速恢复。电路在UMC 0.18um混合CMOS工艺下流片实现,电流功耗为1uA。