无源RFID标签芯片能量获取技术的研究

无源RFID标签芯片能量获取技术的研究

论文摘要

射频识别(RFID)是一种利用射频信号自动识别目标对象并获取相关信息的技术。RFID系统主要由两个部分组成:阅读器(又称询问机、读卡器、信号发射机)和电子标签(又称应答器、信号接收机)。能量获取是无源RFID标签芯片中的关键部分,它是标签芯片与外界的接口,它将天线上感应到的磁场能量或电磁能转化为内部可以应用的电能,同时,这也是一个交流到直流的转换。首先,本文系统的研究了RFID标签的两种能量获取方式——电感耦合式和电磁耦合式,分析了谐振网络和匹配网络的重要作用,并对品质因数和功率传输系数的影响因素进行了重点分析。其次,在这两种能量获取方式的基础上,分别研究了高频RFID电子标签和超高频RFID电子标签的整流电路,建立了恰当的理论模型,对理论模型进行了深入的分析,研究了输出电压和能量转换效率的影响因素。在理论研究的基础上完成了基于ISO15693协议的高频RFID电子标签的整流电路和基于ISO18000-6C协议的超高频RFID电子标签的电荷泵倍压整流电路的设计。对设计的电路进行仿真,将仿真结果与理论分析的结果进行比较分析,验证了理论模型的实用性。最后,以高频RFID标签芯片为例,研究了RFID能量获取的后端设计,针对噪声、器件匹配、工艺等对电路性能的影响,在版图设计上提出了可行性建议。给出了标签芯片的测试结果。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 1 绪论
  • 1.1 研究背景
  • 1.2 国内外进展
  • 1.3 选题意义
  • 1.4 论文的主要工作
  • 1.5 论文结构
  • 2 无源RFID 能量获取原理
  • 2.1 电感耦合
  • 2.2 电磁场耦合
  • 2.3 本章小结
  • 3 高频 RFID 的能量获取
  • 3.1 基于标准CMOS 工艺的高频整流电路
  • 3.2 栅交叉耦合整流电路的设计
  • 3.3 仿真与理论结果的比较
  • 3.4 本章小结
  • 4 超高频 RFID 的能量获取
  • 4.1 N 级电荷泵倍压整流的理论模型
  • 4.2 改进的电荷泵整流电路的设计
  • 4.3 仿真结果与理论值的比较分析
  • 4.4 本章小结
  • 5 后端验证与测试
  • 5.1 能量获取的版图设计
  • 5.2 后端仿真
  • 5.3 测试结果
  • 5.4 本章小结
  • 6 总结与展望
  • 6.1 全文工作总结
  • 6.2 工作展望
  • 致谢
  • 参考文献
  • 附录1 攻读硕士学位期间发表的主要论文和申请专利
  • 相关论文文献

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