一种适用于RFID系统的低功耗检波器设计和实现.pdf

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第 45 卷第 1 期复旦学报(自然科学版) Vol. 45 No. 1
2006 年 2 月 Journal of Fudan University (Natural Science) Feb. 2006
文章编号: 0427 7104 (2006) 01 0012 04
一种适用于 RFID 系统的低功耗检波器设计和实现
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何菁岚,李强,韩益锋,闵昊
(复旦大学专用集成电路与系统国家重点实验室,上海 200433)
摘要: 设计了一种适用于 RFID 系统的低功耗检波器,能完成对输入波形的数据检波,达到 RFID 系统的设计
要求且具有低功耗的特点. 芯片采用 Charter 0. 35μm CMOS 工艺设计,该芯片已流片成功,测试结果表明该电
路的静态功耗低于 2μW ,达到了 RFID Tag 系统对检波器的设计要求.
关键词: 集成电路; 射频识别; 低功耗; 检波器; 比较器
中图分类号: TN 402 ; TN 431. 1 文献标识码: A
射频识别(RFID) 是一种新兴的自动识别技术,它易于操控,简单实用且特别适用于自动化控制,具有
非常广泛的应用,包括电子收费( ETC) ,铁路机车车辆识别与跟踪,集装箱识别,商业零售、医疗保健、后勤
服务等的目标物管理,出入门禁管理等.
一个典型的 RFID 系统包括 RFID 读写器及专门的可附着于目标物的 RFID 标签( Tag) . RFID Tag 不
仅载有可用于认证识别其所附着的目标物的相关信息数据(只读的、读/ 写兼具或写一个/ 读多个的形式) ,
而且需要完成从发来的 RF 信号中恢复出时钟数据,处理这些数据,并将得到的结果数通过反射的 RF 信
号返回给读写器的功能. 本文研究的检波器属于图 1 所示的 RFID Tag 系统中的解调模块.
检波器在现代集成电路中已经得到非常广泛的应
用,用于调幅波解调,即从调幅信号中取出调制信号.
与 WCDMA 等系统相比,RFID 系统具有通信速率低,
可以容忍较大延迟时间的特点. RFID Tag 是一种低功
耗系统,低功耗是模块设计的主要目标. 因此本文研究
了一种低速低功耗数据检波器.
1 RFID Tag 系统低功耗检波器
根据 RFID 协议的要求,检波器必须能工作在 Pas
图系统框图
sive 与 Semi passive 两种模式. 其中 Passive mode 的信 1 RFID tag
Fig. 1 RFID tag system frame
号灵敏度要求≥- 9 dBm ,而 Semi passive 必须≥- 15
dBm. 图 2 给出了两种典型的 Tag 输入包络信号(ASK 和 BPSK 调制信号) .
RFID Tag 电路输入信号的包络频率在 20~350 kHz 的范围,脉宽失真要小于 10 %. Tag 的能量全部
由天线输入,因而低功耗设计是一个首要问题. 要求电路的直流电流< 1. 0μA ,同时要求电路在较小的电
源电压条件下也能正常工作. 根据上述要求,本文采用了图 3 所示的检波器电路. 其中 R1 , R2 , C1 , C2 必
须