超高頻RFID射頻接口電路設計

　　在4W等效發射功率下，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。

　　通常的并聯式穩壓結構如圖2所示。當Vout大于穩壓電路開啟閾值時，穩壓電路內的瀉流管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。考慮到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。穩壓電路穩壓值設計在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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