Dearadh ciorcad RF sliseanna trasfhreagróir éighníomhach UHF RFID

Is teicneolaíocht aitheantais uathoibríoch é sainaithint minicíochta raidió (radio minicíocht idenlificaTinn, RFID) a tháinig chun cinn sna 1990í. Tá go leor buntáistí ag teicneolaíocht RFID nach bhfuil ag teicneolaíocht cód barra, agus tá raon leathan feidhmchlár ann, ar féidir iad a úsáid i saoránacht an dara glúin *, cárta cathrach, idirbhearta airgeadais, bainistíocht slabhra soláthair, ETC, Rialú Rochtana, aerfoirt Bainistíocht bagáiste, iompar poiblí, aithint coimeádán, bainistíocht beostoic, etc. Dá bhrí sin, bíonn sé an-tábhachtach máistreacht a dhéanamh ar theicneolaíocht déantúsaíochta sliseanna RFID. Faoi láthair, chuir na héilimh iarratais atá ag méadú ceanglais níos airde ar aghaidh maidir le sliseanna RFID, a éilíonn cumas níos mó, costas níos ísle, méid níos lú agus ráta sonraí níos airde. De réir an staid seo, molann an páipéar seo ciorcad RF sliseanna trasfhreagróir UHF RFID fad-achair, íseal-chumhachta.

I measc na minicíochtaí oibriúcháin coitianta de RFID tá minicíocht íseal 125kHz, 134.2kHz, minicíocht ard 13.56MHz, minicíocht ultra-ard 860-930MHz, MICREATHONNACH 2.45GHz, 5.8GHz, etc Mar gheall ar an minicíocht íseal 125kHz, 134.2kHz, an córas minicíocht ard 13.56MHz úsáideann an coil mar an antenna, agus glacann sé an modh cúplála ionduchtach, tá an t-achar oibre sách gearr, go ginearálta nach mó ná 1.2m, agus tá an bandaleithead teoranta do roinnt cilehertz san Eoraip agus i réigiúin eile. Ach is féidir le UHF (860 ～93Uh1Hz) agus MICREATHONNACH (2.45GHz, 5.8GHz) achar oibre níos faide, ráta sonraí níos airde agus méid antenna níos lú a sholáthar, agus mar sin tá sé ina réimse taighde te de RFID.

Déantar an sliseanna ciorcaid RF atá molta sa pháipéar seo a téipeadh amach ag baint úsáide as próiseas CMOS Cairte 0.35 μm 2P4M a thacaíonn le dé-óidí Schottky agus Cuimhne In-Roghchláraithe In-Roghchláraithe Leictreach (EEPROM). Tá friotaíocht íseal sraithe agus voltas chun cinn ag dé-óid Schottky, agus féadann siad éifeachtúlacht chomhshó ard a sholáthar nuair a dhéantar fuinneamh comhartha ionchuir RF faighte a thiontú go soláthar cumhachta DC, rud a laghdaíonn tomhaltas cumhachta. Nuair a bhíonn an chumhacht éifeachtach radaithe isotrópach (EIRP) 4W (36dBm) agus an gnóthachan antenna 0dB, feidhmíonn an sliseanna ciorcad RF ag 915MHz, tá an t-achar léitheoireachta níos mó ná 3m, agus tá an sruth oibriúcháin níos lú ná 8μA.

1 struchtúr ciorcad RF

Tá sliseanna trasfhreagróir UHF RF1D, a chuimsíonn ciorcad minicíocht raidió, ciorcad rialaithe loighic agus EEPROM den chuid is mó. Ina measc, is féidir an chuid ciorcad minicíochta raidió a roinnt sna príomh-mhodúil chiorcaid seo a leanas: oscillator áitiúil agus ciorcad giniúna clog, ciorcad athshocrú cumhachta, foinse tagartha voltais, líonra meaitseála agus ciorcad backscatter, ceartaitheoir, rialtóir voltais agus modhnú aimplitiúid (AM ) demodulator, etc. Níl aon chomhpháirteanna seachtracha ach amháin an t-antenna. Glacann an chuid antenna struchtúr dépholach agus déantar é a mheaitseáil le impedance ionchuir an choigeartóra trí líonra meaitseála mar an t-aon fhoinse fuinnimh don sliseanna iomlán. Taispeántar a shamhail choibhéiseach i bhFíor 2. Is éard atá sa chuid fíor de impedance an antenna dipole Rra agus Rloss, áit a bhfuil Rra an impedance radaíochta an antenna dipole, atá dúchasach don antenna dipole, go ginearálta 73Ω, a léiríonn an cumas an antenna chun tonnta leictreamaighnéadacha a radiate; Rloss Go hiondúil ní ghineann an fhriotaíocht ómaí a chruthaíonn an miotal a úsáidtear chun aeróg a dhéanamh ach teas. Tá an chuid samhailteach X den impedance antenna dearfach go ginearálta, toisc go bhfuil an t-antenna ionduchtach go ginearálta ar an taobh amuigh, agus braitheann méid an ionduchtais choibhéisigh seo go ginearálta ar topology an antenna agus ábhar an tsubstráit. Tiontaíonn an ceartaitheoir cumhacht an chomhartha ionchuir RF cúpláilte isteach sa voltas DC a theastaíonn ón sliseanna. Déanann an rialtóir voltais an voltas DC a chobhsú ag leibhéal áirithe agus teorainn a chur le méid an voltais DC chun an sliseanna a chosaint ó mhiondealú mar gheall ar ró-voltas. Úsáidtear an demodulator AM chun an comhartha sonraí comhfhreagrach a bhaint as an comhartha iompróra faighte. Tarchuireann an ciorcad backscatter na sonraí trasfhreagróra chuig ceistitheoir nó léitheoir Cárta RFID trí impedance an chiorcaid RF a athrú trí toilleas athraitheach. Úsáidtear an ciorcad athshocraithe cumhachta chun comhartha athshocraithe an tslis iomláin a ghiniúint. Murab ionann agus an trasfhreagróir ardmhinicíochta 13.56MHz (HF), ní féidir leis an trasfhreagróir 915MHz UHF clog áitiúil a fháil tríd an minicíocht a roinnt ón iompróir, ach ní féidir leis ach clog a sholáthar don chuid ciorcad loighic dhigiteach trí oscillator áitiúil ísealchumhachta ionsuite. . Míneofar na bloic chiorcaid seo go léir go mion ceann ar cheann thíos.

2 Dearadh agus Anailís Chiorcaid

2.1 Ciorcaid Choigeartóra agus Rialtóra Voltais

Sa pháipéar seo, úsáidtear an caidéal muirir Dickson comhdhéanta de dhé-óidí Schottky mar chiorcad ceartaitheora. Taispeántar léaráid scéimreach an chiorcaid i bhFíor 3. Tá sé seo toisc go bhfuil sraith íseal ag dé-óid Schottkyfriotaíocht agus toilleas acomhal, a fhéadfaidh éifeachtacht chomhshó ard a sholáthar nuair a dhéantar fuinneamh comhartha ionchuir RF faighte a thiontú go soláthar cumhachta DC, rud a laghdóidh tomhaltas cumhachta. Tá gach dé-óid Schottky ceangailte le chéile ag toilleoirí pola-polai. Déanann na toilleoirí ingearacha fuinneamh a mhuirearú agus a stóráil le linn leath-timthriall diúltach an voltais ionchuir Vin, agus déanann na toilleoirí cliathánach fuinneamh a mhuirearú agus a stóráil le linn leath-timthriall dearfach Vin chun DC a ghiniúint. Ardvoltas, is é an voltas mar thoradh air:

VDD=n·(Vp, RF-Vf, D)

Nuair is é Vp, RF aimplitiúid an chomhartha minicíochta raidió ionchuir, is é Vf, D voltas tosaigh an dé-óid Schottky, is é n líon na gcéimeanna den chaidéal muirir a úsáidtear.

Cobhsaigh an t-aschur voltas DC ag an ceartaitheoir ag leibhéal áirithe, agus soláthróidh sé voltas oibre cobhsaí don sliseanna trasfhreagróir ar fad chun a chinntiú nach n-athróidh aimplitiúid voltas DC mar gheall ar sheasamh fisiceach an sliseanna trasfhreagróra, agus seachnófar turraingí sliseanna féideartha. chaitheamh, ionas go gcosnófar an sliseanna trasfhreagróir. Glacann an ciorcad struchtúr Cascnde féin-chlaonta. Is é an chúis atá leis an struchtúr ciorcad seo a roghnú ná go bhfuil éifeacht aonrúcháin an fheadáin geata coitianta ag struchtúr Cascnde, rud a fhágann go bhfuil cumas maith aige luaineachtaí cumhachta a shochtadh, rud a fheabhsóidh an cóimheas diúltaithe soláthair cumhachta (PSRR). Chun cobhsaíocht bhunúsach an dá bhrainse srutha a chinntiú. Is é an cóimheas achair de Q1 agus Q2 ná 1:8. Ina theannta sin, murab ionann agus trasfhreagróirí ginearálta HF RFID, ghlacamar le foinse tagartha voltas ísealchumhachta le ciorcad tosaithe íseal-voltais sa dearadh chun tomhaltas cumhachta iomlán na sliseanna a laghdú.