超高頻RFID射頻接口電路設計

　　在4W等效發(fā)射功率下，距讀寫器20cm處，采用增益1.5dBi的接收天線，標簽接收到的最大功率達到95.5mW，超過標簽在4m處接收到最大功率的400倍。為了保證標簽在近場和遠場都能夠可靠工作，需要有效的穩(wěn)壓電路使得標簽在近場能夠保持電壓不超過正常工作電壓范圍。

　　通常的并聯式穩(wěn)壓結構如圖2所示。當Vout大于穩(wěn)壓電路開啟閾值時，穩(wěn)壓電路內的瀉流管Mp開啟，從瀉流管瀉放電流，使電壓降低。

　　2.3 解調

　　本文提出的射頻接口是針對滿足ANSNCITS256??1999射頻標簽協議的標簽芯片設計的。根據ANSNCITS256??1999射頻標簽協議規(guī)范，讀寫器到標簽的信號為OnOffKey(OOK)調制信號。

　　因此，解調電路可采用二極管包絡檢波解調實現。

　　3 設計實現

　　3.1 電源恢復電路

　　根據設計指標，要在915MHz信號輸入幅度200mV，負載電流20A時獲得大于2V的直流電壓。則根據(3)式，可得N>5。因此，所需倍壓電路最低級數為12級?？紤]到MOS管導通壓降的損失和寄生效應帶來的損失，電源恢復電路采用16級的倍壓電路結構，利用零閾值NMOS管實現。倍壓式電源恢復電路的末端最后一個電容為儲能電容，取200pF。

　　3.2 穩(wěn)壓電路

　　根據設計協議要求，輸入信號為OOK信號在OOK信號的關斷時刻，由于圖2中瀉流管Mp無法瞬間關閉，于是繼續(xù)從儲能電容Cs上抽取電流，從而導致電源電壓Vout出現較大下脈沖凹陷。為解決該問題，將并聯穩(wěn)壓電路改進，如圖3所示。瀉流管Mo1和Mo2的電流抽取點從Vout端移至節(jié)點p。這樣，當瀉流管開啟，OOK信號的關斷時刻到來時，由于二極管連接的MOS管M3、M4的反向截止作用，儲能電容Cs上的電荷不會從瀉流管上被抽取走，從而避免了瀉流管造成的電源電壓下脈沖凹陷的問題。穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓值設計在2.4V。

　　3.3 解調電路

　　解調電路如圖4所示。M1~M4為4級倍壓單元，起到檢波二極管的作用。由于并聯穩(wěn)壓電路的瀉流管無法瞬間關斷，因此，在OOK信號關斷時刻，瀉流管抽取電容C4上的電荷。電容C4取值較小，因此，p1點電平迅速下降，形成較大的下脈沖凹陷，經過后級的整形電路，輸出標準的解調波形。

　　3.4 流片驗證

　　該射頻前端模塊作為超高頻長距離無源射頻標簽芯片的一部分，在UMC0.18m混合信號工藝下設計實現，并流片驗證。芯片照片如圖5所示。

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