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射频识别(RFID)技术是当前广泛使用的一种先进的自动识别技术。该技术综合了多个学科的知识,涵盖了射频技术、密码学、通信原理和半导体集成电路等技术。相对于其它的识别技术,RFID技术具有可读写、识别距离远、环境适应性强等特点。研究开发RFID技术有着巨大的经济效益和社会意义,尤其是UHF频段的RFID技术,其有着较远的读写距离以及较快的读写速度,已经成为行业研究的热点。
目前,大部分的读写器和标签产品都是采用分离器件搭建而成,这种产品的特点是体积大、功耗高、价格昂贵、使用不方便。为了降低读写器的成本,推广UHF RFID产品的应用,研究和开发读写器单芯片技术成为超高频RFID技术发展的必然趋势。
本文研究和实现了一款UHF RFID的芯片。该芯片同时支持ISO/IEC18000-6Type B协议和EPC Global Class1 Generation2标准(简称EPC C1G2),工作频段是840MHz～930MHz,并在TSMC0.18μm CMOS工艺下实现了流片,芯片的总面积是3mm×3.7mm。
本论文首先进行了协议的分析比较,接着介绍了读写器的整体系统设计。本论文重点描写了数字基带接收部分的设计,包括ADC中的过采样滤波器、去直流滤波器、相位恢复模块、解码器,此外还介绍了数模锁相环数字控制部分的设计、多时钟信号处理技术以及低功耗设计技术。论文的最后给出了系统设计的仿真结果以及芯片的详细测试结果。
本文的创新点在于提出了一种新型解码器,采用峰值检测器和过零检测器结合的方法来实现解码,在保证解码器性能的同时大大地减少了硬件资源的消耗。另外在过采样滤波器和去直流滤波器的设计中分别采用了CIC和延时单元代替FIR滤波器,减少寄存器的使用,从而减少芯片的面积,以达到设计目标。