UHF пассивтә RFID атегқәа реикәарҳәратә дизайн анализ

Иҳараку аусуратә лассы-лассыра, аԥхьара-аҩра абжьаӡара, адәныҟатәи амч аиқәыршәара ахьыҟам, насгьы ааглыхратә хархәара лаҟә азы, UHF пассивтә RFID атегқәа RFID аҭҵаара ихадоу ахырхарҭақәа иреиуоуп, насгьы хара имгакәа RFID аусхк аҿы аалыҵ хадақәаны иҟалар рылшоит .

Ихаҭәаау UHF пассивтә RFID атег антеннеи атег чипи рыла ишьақәгылоуп. Урҭ рыбжьара, атег чип зеиԥшла иаҵанакуеит анаҩстәи ахәҭақәа аикәарҳә: амч аиҭашьақәыргылара аикәарҳә, амч аиқәыршәара амчхара аҭышәынтәалара аикәарҳә, backscatter амодуляциа аикәарҳә, демодуляциа аикәарҳә, асааҭ аҭгара / агенерациа аикәарҳә, алагамҭа асигнал агенерациа аикәарҳә, еиқәыршәаратә хыҵхырҭа агенерациа аикәарҳә, анапхгаратә блок , агәынкылара. Апассивтә RFID атег чип аусуразы иаҭаху аенергиа зегьы акартақәа рыԥхьага иаԥнаҵо аелектромагниттә цәқәырԥа аенергиа аҟынтәи иаагоуп. Убри аҟнытә, амч аиҭашьақәыргыларатә зегьеилазаара UHF сигнал атег антенна иацу DC амчхарахь аиагара аҭахуп, ачип аусуразы иаҭаху. амч аиура.

RFID-тегқәа ахьыҟоу аелектромагниттә ҭагылазаашьа даара иуадаҩуп аҟынтә, аҭагалара асигнал амч шәынтә, мамзаргьы зқьынтә еиҭасуеит. Убри аҟнытә, ачип еиуеиԥшым аҭыԥқәа рҿы ииашаны аус ауразы, игәрагоу амчхара аиқәыршәаратә напҟьа аҭышәынтәаларатә зегьеилазаара еиқәыршәатәуп. . Амодуляциеи адемодуляциеи реикәарҳәра атеги акартаԥхьаҩи рыбжьара аимадара азы ихадоу еихшарҭоуп. Уажәазы, UHF RFID атегқәа реиҳарак ASK амодуляциа рхы иадырхәоит. RFID атег анапхгаратә блок абжьгарақәа аус рыдулауа адиджиталтә еикәарҳәра ауп. Адиджиталтә зегьеилазаара ииашаны аиҭашьақәыргылара алыршаразы, атег акартаԥхьага аҭыԥ ахь ианҭала ашьҭахь, акартаԥхьага абжьгарақәа рҭакс, адиджиталтә блок азы аиҭашьақәыргылара асигнал аиҭашьақәыргыларазы игәрагоу аус аруратә сигнал агенерациа аикәарҳәра еиқәыршәатәуп.

амч аиҭашьақәыргылара аихшарбага

Амч аиҭашьақәыргыларатә зегьеилазаара RFID атег антенна иаҭәашьоу UHF асигнал DC амчхарахь еиҭанагоит, ариашареи ашьҭыхреи рыла, ачип аусуразы амч аиуразы. Иҟоуп ирацәаны иҟалар зылшо аикәарҳәратә конфигурациақәа амч аиҭашьақәыргыларазы аикәарҳәратә конфигурациақәа. Асахьаҿы ишаабо еиԥш, иахьазы еиҳарак ахархәара змоу амч аиҭашьақәыргыларазы аикәарҳәқәа ыҟоуп.

Абарҭ амч аиҭашьақәыргылара аихшарбагақәа рҿы, иҟам оптималтәи аихшарбагатә структура, насгьы аихшарбагақәа зегьы рхатә храқәеи рыцәгьарақәеи рымоуп. Еиуеиԥшым аидара аҭагылазаашьақәа рҿы, еиуеиԥшым аҭагалара амчхара аҭагылазаашьақәа, еиуеиԥшым аҭыҵратә амчхара аҭахрақәа, иҟоу апроцесс аҭагылазаашьақәа рҿы, еиуеиԥшым аихшарбагақәа ралхра аҭахуп, оптималтәи аусура аиуразы. Асахьа 2(а) аҿы иарбоу адиодтә еиқәыршәара ҩынтәны аизырҳаратә зегьеицырзеиԥшу Шоттки ибарриертә диодқәа рхы иадырхәоит. Иара иамоуп иҳараку амчхара ҩынтәны аизырҳара ахархәара, насгьы аҭагалара асигнал амплитуда маҷ, насгьы инарҭбааны ахархәара амоуп. Аха зеиԥш CMOS апроцесс зегьы еицырзеиԥшу аӡахырҭаҿы Шоттки ибарриертә диодқәа ҟаҵаӡам, уи апроцесс алхраҿы адизаинер ауадаҩрақәа изаанагоит. Асахьа 2(б) Шоттки идиод диод еиԥш еидҵоу ПМОС ҭыҭынла иԥсахуеит, уи апроцесс аҿы иҷыдоу аҭахрақәа ааннакылоит. Аструктура змоу ацәанырра ҩынтәны аизырҳаратә зегьеилазаара еиҳа иҳараку аҭагалара асигнал амплитуда аҭахуп, насгьы аҭыҵратә ацәанырра ҩынтәны аизырҳара еиҳа еиӷьуп. Асахьа 2(в) традициалатәи адиодтә цәқәырԥа зегьы аиашага аикәарҳәра ауп. Диксон иволтаж ҩынтәны аизырҳаратә зегьеилазаара иаҿырԥшны, аволтаж ҩынтәны аизырҳаратә еффект еиӷьуп, аха еиҳаны адиодтә элементқәа алагалоуп, насгьы амчра аиҭакра аеффективра, зеиԥшла иуҳәозар, маҷк еиҵоуп Диксон иволтаж ҩынтәны аизырҳаратә зегьеилазаара аасҭа. Уи адагьы, избан акәзар уи аантенна аҭагаларҭа атерминал ачип адгьыл иацрыхуп, уи инагӡаны симметриатә структурауп конденсаторла DC аблокировка антенна аҭагалара атерминал аҟынтәи ачип ахь уахәаԥшуазар, уи ачип адгьыли антеннеи рыбжьара аҩганктәи анырра ааннакылоит, насгьы ибзиоуп асимметриатә антеннақәа рыла (антенна еиԥшҵәҟьа) еидҵаны. 2(г) асахьа CMOS ҭыҭын ацәқәырԥа зегьы ариашаратә зегьеилазаара еиуеиԥшым алитературақәа рыла иҟаҵоу. Атехнологиа ԥку аҭагылазаашьаҿы, еиӷьу амч аиҭакратә еффективра аиура алшоит, насгьы аҭагалара асигнал амплитуда азы аҭахрақәа лаҟәуп.

Азеиԥш пассивтә UHF RFID атегқәа рхархәараан, ахарџь хшыҩзышьҭра азуны, ачиптә зегьеилазаара иаабац CMOS технологиа аҟаҵаразы ианаалоит ҳәа агәыӷра ыҟоуп. Ахаратәи аԥхьареи аҩреи рҭахрақәа амч аиҭашьақәыргыларатә зегьеилазаара амч аиҭакратә еффективра еиҳа иҳараку аҭахрақәа шьақәнаргылоит. Убри аҟнытә, адизаинерцәа аӡәырҩы стандарттә CMOS технологиа рхы иадырхәоит Шоттки иԥынгылатә диодқәа рынагӡаразы, убас ала еиуеиԥшым аҩаӡарақәа змоу Диксон иволтаж ҩынтәны еиззырҳауа аихшарбагатә структура еиҳа иманшәаланы ахархәара аиурц азы амч аиҭакра аусура аиӷьтәра азы. 3-тәи асахьаҿы еицырзеиԥшу CMOS апроцесс ала иҟаҵоу Шоттки идиод аилазаашьа асхематә диаграмма ауп. Адизайн аҿы, Шоттки идиодқәа раартра алшоит апроцесс ашьаҿақәеи амаска аԥҵара аԥҟарақәеи рыԥсахрада, насгьы ашьақәгылашьаҿы ԥсахрақәак рыҟаҵара мацара ауп иаҭаху.

Т

0.18um CMOS апроцесс инақәыршәаны иҟаҵоу Шоттки идиодқәа рышьақәгылашьа. Урҭ DC характеристика аԥышәаратә ҟәырӷқәа аарԥшуп асахьа 5 аҟны. Иубарҭоуп DC аҟазшьақәа рԥышәаратә лҵшәақәа рыла, стандарттә CMOS апроцесс ала иҭрыжьуа Шоттки идиод типикалтә диодтә ҟазшьақәа шамоу, насгьы аҿакра амчхара 0.2V ҟынӡа мацара шакәу, ари RFID атегқәа рзы даара ианаалоит.

Амч аиҿкаага аикәарҳә

Аҭагалара асигнал амплитуда анҳараку, амчхара аиқәыршәаратә напҟьара аҭышәынтәаларатә зегьеилазаара алшара амазароуп, аҭыҵратә DC амчхаратә напҟьара ачип зычҳауа иреиҳау амчхаратә напҟьара еиҳамхарц; уи аамҭазы, аҭагалара асигнал анмаҷу, амч ахархәара амчхара аҭышәынтәалара аихшарбага иахьынӡазалшо еиҵазароуп. Ачип ахархәара зегьы армаҷразы.

Агәыҭбаара аиҿкаара апринцип ахәаԥшышьала, агәыҭбаара аиҿкааратә зегьеилазаара аилазаашьа ҩ-хкык рыла еиҩшазар алшоит: апараллельтә еиқәыршәаратә еилазаара, еишьҭагылоу амчхаратә еиқәыршәаратә еилазаара.

RFID атег чип аҟны, иҟазароуп аенергиа аҵәахратә конденсатор, аконденсатор ду змоу, атег азы иазырхоу аҭарҭәара аҵәахразы, амодуляциатә сигнал аиуразы, насгьы аҭагалара аенергиа уеизгьы иҟазар алшоит аҭагалара аенергиа анмаҷу аамҭазы (абри аҩыза OOK амодуляциаҿы аныҟәгаҩ аныҟам аамҭа еиԥш). , ачип амч аиқәыршәаратә напҟьара еиқәырхаразы. Аҭагалара аенергиа рацәак иҳаракзар, насгьы амчхара аиқәыршәаратә напҟьара ҩаӡарак аҟынӡа ихалоит, напҟьара аҭышәынтәалара аикәарҳәраҿы иҟоу напҟьара адаԥга ацәцара ахыҵхырҭа аконтроль азнауеит, амчхара аҵәахратә конденсатор аҿы имыцхәу аҭарҭәара аҭыҵразы, напҟьара ахықәкы анагӡаразы аҭышәынтәалара. Асахьа 7 апараллельтә еиқәыршәага аикәарҳәқәа иреиуоуп. Х-сериак еидҳәалоу адиодқәа D1, D2, D3, насгьы арезистор R1 еиҿыркаауеит ацәанырра анырраҭага, ашьаҭанкылага М1 агәашә ацәанырра анапхгара аҭаразы. Амчхара аиқәыршәаратә напҟьара х-диодк рыцҵаратә напҟьарақәа реицҵалыҵ анахыҵуа, М1 ашәхымстә напҟьара еизҳауеит, М1 аус ауеит, насгьы амч ҭаҵәахратә конденсатор С1 аҭарцәра иалагоит.

Даҽа хкык амчхара аҭышәынтәалара аикәарҳәра апринцип еишьҭагылоу амчхара аҭышәынтәалара асхема ахархәара ауп. Уи асхематә диаграмма аагоуп асахьа 8 аҿы. Аҭыҵратә мчхара аиқәыршәаратә напҟьа еиҩшоуп резисторла, насгьы еиҿырԥшуп еиқәыршәаратә напҟьа, насгьы аиԥшымра амплификациа азутәуп аусуратә амплификатор ала, М1 ҭыҭын ашәқәа рпотенциал анапхгара аҭаразы, убас ала аҭыҵратә напҟьа аҵаҵӷәытә хыҵхырҭеи еиԥшны еиқәдырхоит аштат.

Ари еишьҭагылоу амчхара аиҿкаага аикәарҳә еиҳа ииашоу амчхара аиқәыршәаратә амчхара аҭыҵра алшоит, аха избан акәзар М1 ацәқәырԥа еиқәыршәам амчхара аиқәыршәареи еиҿкаау амчхара аиқәыршәареи рыбжьара еишьҭаргыланы еидҳәалоуп, аидара ацәқәырԥа ду аныҟоу, амчхара аиҵахара М1 ацәқәырԥа иахҟьоит еиҳа иҳараку амчхара. амч ацәыӡра. Убри аҟнытә, ари аихшарбагатә структура еиҳарак еиҵоу амчхара зхы иазырхәо аихшарбагақәа рҿы ахархәара аиуеит.

Амодуляциеи адемодулациеи ргьежь

а. Адемодуляциа аикәарҳәра

Ачип аҭыԥи амчхара ахархәареи рырмаҷразы, пассивтә RFID-тегқәа реиҳарак уажәы ASK амодуляциа рыдыркылоит. Атег чип ASK адемодуляциатә зегьеилазаара азы, еиҳарак ахархәара змоу адемодуляциатә метод анвелоп аарԥшратә метод ауп, асахьаҿы ишаабо еиԥш. 9 .

Аанвелоп аарԥшратә хәҭеи амч аиҭашьақәыргыларатә хәҭеи рволтаж ҩынтәны еиззырҳауа аихшарбага шьаҭанкыла еиԥшуп, аха аидара ду аҭара аҭахӡам. Ацәцаратә ток ахыҵхырҭа паралельла еидҵоуп аконверт аԥшааратә зегьеилазаара аҵыхәтәантәи ашьаҿаҿы. Аҭагалара асигнал амодулиациа аныҟоу, аҭагалара аенергиа лаҟәхоит, насгьы ацәцара ахыҵхырҭа аанвелоп аҭыҵратә напҟьа лаҟәуеит, анаҩстәи аиҿырԥшратә зегьеилазаара амодуляциа асигнал аӡбара алнаршарц азы. Аҭагалара РФ асигнал аенергиа авариациа адиапазон ду инамаданы, ацәцара ахыҵхырҭа аамҭа динамикала еиқәыршәатәуп, ааигәатәи аҭыԥи харатәи аҭыԥи рҿы еиуеиԥшым аҭыԥқәа рыӷәӷәарақәа рыԥсахрақәа ирықәшәарц азы. Иаҳҳәап, ацәцара амч аиқәыршәара ацәқәырԥа маҷзар, уи аиҿырԥшҩы иҭахрақәа рхарҭәаара алшоит аҭыԥ аӷәӷәара аныԥсыҽу, аха атег ааигәатәи аҭыԥ аҿы ианыҟоу аҭыԥ аӷәӷәара ӷәӷәа змоу, ацәцара ацәқәырԥа азхом иԥшаау асигнал ҟаҵаразы Амплитуда ду аԥсахра ыҟазар, астадиа ашьҭахьтәи аиҿырԥшҩы еиԥшны аус ауӡом. Ари азҵаара ӡбара азы, 10-тәи асахьаҿы ишаабо еиԥш, ацәцара ахыҵхырҭа аструктура ахархәара ҟалоит.

Аҭагалара аныҟәгага амодулиациа аныҟам, ашьаҭанкыларатә ҭҳәаа М1 агәашә апотенциал аӡцарҭатә потенциал иаҩызоуп, диодла еидҳәалоу НМОС ҭҳәаа шьақәнаргылоит, уи аанвелоп аҭыҵра М1 аҳәаатә напҟьа азааигәара иаанарԥшуеит. М1 аҿы ахархәара змоу амч еиҟароуп; аҭагалара аныҟәгага амодулиациа аныҟоу, ачип аҭагалара аенергиа лаҟәхоит, насгьы уи аамҭазы аамҭа аԥкратә зегьеилазаара R1, C1 рҟазара иахҟьаны, М1 ашәқәа рпотенциал раԥхьатәи аҩаӡараҿы иаанхоит, насгьы М1 ацәцара

ns ԥсахрада, уи аанвелоп аҭыҵратә сигнал амплитуда ирласны илаҟәуеит; убасҵәҟьа, аныҟәгаҩ еиҭашьақәыргылаха ашьҭахь, R1, C1 рыгхара анвелоп аҭыҵра ирласны раԥхьатәи аҩаӡара ҳарак ахь ихынҳәуеит. Ари аикәарҳәратә структура ахархәарала, насгьы R1, C1, M1 ршәагаа ҟәыӷарыла иалхны, еиуеиԥшым аҭыԥ амчрақәа рыҵаҟа адемодуляциа аҭахрақәа рынагӡара алшоит. Иҟоуп иара убасгьы еиуеиԥшым авариантқәа аиҿырԥшратә зегьеилазаара аанвелоп аҭыҵра ашьҭахь еидҳәалоу, еиҳарак ахархәара змоу гистерезистәи аиҿырԥшреи аусуратә амплификатори роуп.

б. Амодуляциатә еикәарҳәра

Пассивтә UHF RFID-тегқәа, еиҳарак, рхы иадырхәоит ашьҭахьтәи аиԥхьырттаратә модуляциа аметод, даҽакала иуҳәозар, ачип аҭагалара аимпеданс аԥсахрала, ачипи аантеннеи рыбжьара анырратә коеффициент аԥсахразы, амодуляциа ахықәкы анагӡаразы. Иааизакны, антенна аимпеданс, насгьы ачип аҭагалара аимпеданс еиҿкаауп, уи амодулиациа аныҟамло аамҭазы амчра аиқәшәара иазааигәахартә еиԥш, насгьы амодулиациа аныҟамло аамҭазы анырратә коеффициент еизҳауеит. Еиҳарак ахархәара змоу ашьҭахьтәи аиԥхьырттаратә метод конденсаторк аиҭакга аиԥшьра ауп антенна аҩ-ҭагаларҭак рыбжьара паралельла, асахьа 11 аҿы ишаабо еиԥш, амодуляциатә сигнал еилнаркаауеит аконденсатор ачип аҭагалара аҵыхәа иадҳәалоу-иадҳәаламу акоммутатор анапхгара аҭаны , убас ала ачип аҭагалара аимпеданс ԥсахуеит.

Асигнал агенерациа аикәарҳә алагара

RFID атег аҿы амч алагара аиҭашьақәыргылара асигнал аԥҵара аикәарҳә афункциа амч аиҭашьақәыргылара анхыркәшахалак ашьҭахь адиджиталтә еикәарҳә аусура алагара азы аиҭашьақәыргылара асигнал аиқәыршәара ауп. Уи адизайн аҿы анаҩстәи азҵаарақәа хшыҩзышьҭра рҭатәуп: Амчхара аиқәыршәаратә еиҵахара акыр аамҭа ишьҭыҵуазар, аиҭашьақәыргылара асигнал амплитуда ҳарак лаҟәхоит, уи адиджиталтә еикәарҳәра аиҭашьақәыргылара аҭахрақәа рхарҭәаара алшом; аус арура асигнал агенерациа аикәарҳә еиҳа иҟәымшәышәуп амчра аҽеиҭакрақәа рзы, уи аусура еиқәымшәара аанарԥшыр алшоит; астатикатә мчхара ахархәара иахьынӡазалшо ала еиҵазароуп.

Абжьааԥны, пассивтә RFID атег аҭыԥ ианҭалалак ашьҭахь, амчхара аиқәыршәаратә еиҵахара аамҭа шьақәырӷәӷәам, насгьы даара иауузар ауеит. Ари азы иаҭахуп аус арура асигнал агенерациа аикәарҳә аиқәыршәара, амч аиқәыршәаратә напҟьара иадҳәалоу аус арура асигнал агенерациа азы. Асахьа 12 иаанарԥшуеит еицырзеиԥшу аус арура асигнал агенерациа аихашьа.

Иара ихадоу апринцип - резистор R0 еиԥш NMOS транзистор M1 рыла ишьақәгылоу аҟәша ахархәара, еиҳа иҭышәынтәалоу ацәанырра Va аизырҳаразы. vdd еиҳа-еиҳа ишьҭыҵуа, амч аиқәыршәаратә напҟьа Va+|Vtp| анааиуа, PMOS транзистор M0 аус ауеит Vb еизҳарц азы, уи аԥхьа Vb еиҵоу аҩаӡараҿы иҟан, избан акәзар M0 ԥҵәоуп. Ари аикәарҳәраҿы ихадоу проблемас иҟоу астатикатә мчра аиԥхьырттара аҟазаара ауп. Иара убас, МОС транзистор аҳәаатә напҟьара CMOS апроцесс ҵаҟа иҟоу апроцесс еиԥшымкәа иахьыҟоу азы, уи апроцесс аныҟәара ирласны анырра анаҭоит. Убри аҟнытә, pn еидҵаратә диод ахархәара алагаратә еиқәыршәара аизырҳара апроцесс агәыҩбара акырӡа иаланарҟәуеит, асахьаҿы ишаабо еиԥш. 13 .

ВДД ҩ-pn еидҵаратә диодк рцәырҵратә напҟьа аҟынӡа ианхало, ПМОС атранзистор М0 агәашә амч аиқәыршәаратә напҟьа иаҟароуп, насгьы ПМОС атранзистор рцәоуп. Уи аамҭазы, аконденсатор С1 аҿы иҟоу амчхара лаҟәуп. ВДД ҩ-диодк рҳәаатә напҟьара анхыҵуа, М0 амҩаԥгара иалагоит, М1 ашәхымстә напҟьара ԥсахрада иаанхоит, М1 иалсны ицо аҭел ԥсахрада иаанхоит, насгьы конденсатор С1 аҿы иҟоу напҟьара ԥыҭ-ԥыҭла еизҳауеит. Аиҭасратә фазахь ианхалалак Аиқәыршәага анааҳәлак ашьҭахь, алагаратә сигнал ҟалоит. Убри аҟнытә, аамҭа ари аикәарҳә аиҿкаара алагаратә сигнал аԥҵара еиқәыршәоуп амч аиқәыршәаратә напҟьара аҩ-диодк рҳәаатә напҟьара инаӡоу-инаӡоу, уи иҳараку аҭышәынтәалара амоуп, насгьы амчхара аиқәыршәаратә напҟьара анхало аамҭазы зеиԥш алагаратә зегьеилазаара заа алагаратә сигнал ацәыхьчара ҳәаа змамкәа. Ауадаҩра.

Амчхара аиқәыршәаратә напҟьара ирласны ихалозар, арезистор R1 и М0 ргәашә аҭаҵара еиҵоу аиасратә аанкылара аикәарҳәра шьақәнаргылоит, уи М0 ашәхымстә напҟьара амчхара аиқәыршәаратә напҟьара аԥсахра ирласны иацныҟәом, насгьы а еиҵоу аҩаӡара. Абри аамҭазы М0 конденсатор С1 еиқәнаршәоит, убри аҟнытә аихшарбага ииашаны аус ауӡом. Ари азҵаара аӡбаразы, конденсатор С5 ҭарҵоит. Амчхара аиқәыршәаратә напҟьа ирласны еизҳазар, аконденсатор С5 аицҵаратә еффект иалшоит М0 ашәхымстә потенциал амчхаратә напҟьа иақәшәо аанкылара, хыхь зыӡбахә ҳәоу апроблемақәа рыҟалара ацәыхьчара.

Астатикатә мчхара ахархәара апроблема иахьагьы иҟоуп абри аихшарбагаҿы, насгьы астатикатә мчхара ахархәара анырра армаҷра алшоит аҿагыларатә ҵакы аизырҳарала, насгьы МОС атруба ашәагаа ииашаны алхрала. Астатикатә мчхара ахархәара апроблема инагӡаны аӡбаразы, иаҭахуп иацҵаны аиҭанаиааиратә напхгаратә зегьеилазаара аԥҵара

алагаратә сигнал аныҟала ашьҭахь аихшарбага ари ахәҭа аркразы. Аха ҷыдала ахшыҩзышьҭра аҭатәуп агәаанагарақәа ралагалара иахылҿиаауа аҭышәынтәалара.

Пассивтә UHF RFID чипқәа рдизайн ауадаҩра зыхҟьо чип аԥхьареи аҩреи рыбжьара абжьаӡара шырҭбаатәу, насгьы атег аҟаҵаратә хархәара шырмаҷтәу ауп. Убри аҟнытә, амч аиҭашьақәыргыларатә зегьеилазаара аеффективра аиӷьтәра, иааизакны ачип амч ахархәара армаҷра, насгьы гәрагарала аусура уажәгьы RFID атег чипқәа рыҟаҵараҿы ихадоу азҵаарақәа роуп.