Dizajni i qarkut RF të çipit të transponderit pasiv UHF RFID

Identifikimi i frekuencës së radios (radiofrekuenca IDenlificaTInn, RFID) është një teknologji identifikimi automatik që u shfaq në vitet 1990. Teknologjia RFID ka shumë përparësi që teknologjia e barkodit nuk i ka dhe ka një gamë të gjerë aplikimesh, të cilat mund të përdoren në shtetësinë e gjeneratës së dytë*, kartën e qytetit, transaksionet financiare, menaxhimin e zinxhirit të furnizimit, ETC, kontrollin e aksesit, menaxhimin e bagazheve në aeroport, transporti publik, identifikimi i kontejnerëve, menaxhimi i bagëtive, etj. Prandaj, bëhet shumë e rëndësishme të zotëroni teknologjinë e prodhimit të çipave RFID. Aktualisht, kërkesat në rritje të aplikacioneve kanë paraqitur kërkesa më të larta për çipat RFID, duke kërkuar kapacitet më të madh, kosto më të ulët, madhësi më të vogël dhe shpejtësi më të lartë të të dhënave. Sipas kësaj situate, ky punim propozon një qark RF të çipit të transponderit RFID pasiv UHF në distanca të gjata dhe me fuqi të ulët.

Frekuencat e zakonshme të funksionimit të RFID përfshijnë frekuencë të ulët. 125 kHz, 134,2 kHz, frekuencë e lartë 13,56 MHz, frekuencë ultra e lartë 860-930 MHz, mikrovalë 2,45 GHz, 5,8 GHz, etj. Për shkak se sistemi i frekuencës së ulët 125 kHz, 134,2 kHz, sistemi i frekuencës së lartë 13,56 MHz përdor spiralen si antenë dhe përdor metodën e bashkimit induktiv, distanca e punës është relativisht e shkurtër, në përgjithësi jo më shumë se 1,2 m, dhe gjerësia e brezit është e kufizuar në disa kilohertz në Evropë dhe të tjera rajonet. Por UHF (860 ~ 93 Uh1Hz) dhe mikrovala (2,45 GHz, 5,8 GHz) mund të ofrojnë distancë më të gjatë pune, shpejtësi më të lartë të të dhënave dhe madhësi më të vogël të antenës, kështu që është bërë një fushë e nxehtë kërkimore e RFID.

/>

Çipi i qarkut RF i propozuar në këtë punim është ngjitur me shirit duke përdorur Chartered 0.35μm 2P4M CMOS procesi që mbështet diodat Schottky dhe memorien e programueshme vetëm për lexim të fshirë elektrike (EEPROM). Diodat Schottky kanë rezistencë të ulët serie dhe tension përpara, dhe mund të ofrojnë efikasitet të lartë të konvertimit kur konvertojnë energjinë e sinjalit të hyrjes RF në furnizim me energji DC, duke reduktuar kështu konsumin e energjisë. Kur fuqia efektive e rrezatuar izotropike (EIRP) është 4W (36dBm) dhe fitimi i antenës është 0dB, çipi i qarkut RF funksionon në 915MHz, distanca e leximit është më e madhe se 3m dhe rryma e funksionimit është më e vogël se 8μA.

Struktura e qarkut 1 RF

UHF RF1D çip transponder, i cili kryesisht përfshin një qark radiofrekuence, një qark kontrolli logjik dhe një EEPROM. Midis tyre, pjesa e qarkut të radiofrekuencës mund të ndahet në modulet kryesore të qarkut të mëposhtëm: qarku i gjenerimit të oshilatorit lokal dhe orës, qarku i rivendosjes së ndezjes, burimi i referencës së tensionit, rrjeti i përputhjes dhe qarku i kthimit, ndreqësi, rregullatori i tensionit dhe modulimi i amplitudës ( AM ) demodulator, etj. Nuk ka komponentë të jashtëm përveç antenës. Pjesa e antenës adopton një strukturë dipole dhe përputhet me impedancën hyrëse të ndreqësit përmes një rrjeti të përshtatshëm si burimi i vetëm i energjisë për të gjithë çipin. Modeli i tij ekuivalent është paraqitur në figurën 2. Pjesa reale e rezistencës së rezistencës së antenës dipole përbëhet nga Rra dhe Rloss, ku Rra është impedanca e rrezatimit të antenës dipole, e cila është e natyrshme për antenën dipole, përgjithësisht 73Ω, e cila përfaqëson aftësia e antenës për të rrezatuar valë elektromagnetike; Rloss Rezistenca omike e shkaktuar nga metali i përdorur për prodhimin e antenës në përgjithësi gjeneron vetëm nxehtësi. Pjesa imagjinare X e rezistencës së antenës është përgjithësisht pozitive, sepse antena është përgjithësisht induktive nga jashtë, dhe madhësia e kësaj induktiviteti ekuivalent në përgjithësi varet nga topologjia e antenës dhe materiali i nënshtresës. Ndreqësi konverton fuqinë e sinjalit hyrës RF të bashkuar në tensionin DC të kërkuar nga çipi. Rregullatori i tensionit stabilizon tensionin DC në një nivel të caktuar dhe kufizon madhësinë e tensionit DC për të mbrojtur çipin nga prishja për shkak të tensionit të tepërt. Demodulatori AM përdoret për nxjerrjen e sinjalit përkatës të të dhënave nga sinjali bartës i marrë. Qarku i pashapjes transmeton të dhënat e transponderit tek pyetësi RFID ose lexuesi i kartave duke ndryshuar rezistencën e rezistencës së qarkut RF përmes kapacitetit të ndryshueshëm. Qarku i rivendosjes së ndezjes përdoret për të gjeneruar sinjalin e rivendosjes së të gjithë çipit. Ndryshe nga transponderi me frekuencë të lartë 13,56 MHz (HF), transponderi UHF 915 MHz nuk mund të marrë një orë lokale duke e ndarë frekuencën nga transportuesi, por mund të sigurojë një orë vetëm për pjesën e qarkut logjik dixhital përmes një oshilatori lokal të integruar me fuqi të ulët. . Të gjitha këto blloqe qarku do të shpjegohen në detaje një nga një më poshtë.

2 Dizajni dhe analiza e qarkut

2.1 Qarqet e ndreqësit dhe rregullatorit të tensionit

Në këtë punim, pompa e ngarkimit Dickson e përbërë nga dioda Schottky përdoret si qark ndreqës. Diagrami skematik i qarkut është paraqitur në Figurën 3. Kjo për shkak se diodat Schottky kanë rezistencë të ulët të serisë dhe kapacitet të kryqëzimit, gjë që mund të sigurojë efikasitet të lartë të konvertimit gjatë konvertimit të recetës.dhuroi energjinë e sinjalit të hyrjes RF në furnizimin me energji DC, duke reduktuar kështu konsumin e energjisë. Të gjitha diodat Schottky janë të lidhura së bashku me kondensatorë poli-poli. Kondensatorët vertikal ngarkojnë dhe ruajnë energji gjatë gjysmë ciklit negativ të tensionit të hyrjes Vin, ndërsa kondensatorët anësor ngarkojnë dhe ruajnë energjinë gjatë gjysmë ciklit pozitiv të Vin për të gjeneruar DC. Tension i lartë, voltazhi që rezulton është:

VDD=n·(Vp, RF-Vf, D)

Ku Vp, RF është amplituda e sinjalit të radiofrekuencës hyrëse, Vf, D është voltazhi përpara i diodës Schottky, n është numri i fazave të pompës së ngarkimit përdoret.

Stabilizoni daljen e tensionit DC nga ndreqësi në një nivel të caktuar dhe siguroni një tension të qëndrueshëm pune për të gjithë çipin e transponderit për të siguruar që voltazhi DC amplituda nuk do të ndryshojë për shkak të pozicionit fizik të çipit të transponderit dhe shmangi goditjet e mundshme të çipit. veshin, për të mbrojtur çipin e transponderit. Qarku miraton një strukturë Cascnde të vetë-anshëm. Arsyeja e zgjedhjes së kësaj strukture qarku është se struktura Cascnde ka efektin izolues të tubit të portës së zakonshme, gjë që e bën atë të ketë një aftësi të mirë për të shtypur luhatjet e energjisë, duke përmirësuar kështu raportin e refuzimit të furnizimit me energji (PSRR). Për të siguruar qëndrueshmërinë bazë të dy rrymave të degëve. Raporti i sipërfaqes së Q1 dhe Q2 është 1:8. Përveç kësaj, ndryshe nga transponderët e përgjithshëm HF RFID, ne kemi miratuar një burim referimi të tensionit të ulët me një qark fillimi me tension të ulët në dizajn për të reduktuar konsumin e përgjithshëm të energjisë së çipit.

/>