Passiv UHF RFID transponder chipi RF sxemasi dizayni

Radiochastotani identifikatsiyalash (radio chastota idenlificaTInn, RFID) 1990-yillarda paydo boʻlgan avtomatik identifikatsiya texnologiyasidir. RFID texnologiyasi shtrix-kod texnologiyasiga ega bo'lmagan ko'plab afzalliklarga ega va keng ko'lamli ilovalarga ega, ulardan ikkinchi avlod fuqaroligi*, shahar kartasi, moliyaviy operatsiyalar, ta'minot zanjiri boshqaruvi, ETC, kirishni nazorat qilish, aeroportlarda Bagajni boshqarish, jamoat tranSporti, konteyner identifikatsiyasi, chorvachilikni boshqarish va hokazo. Shuning uchun RFID chiplarini ishlab chiqarish texnologiyasini o'zlashtirish juda muhim bo'ladi. Hozirgi vaqtda ortib borayotgan dastur talablari RFID chiplari uchun kattaroq sig'im, arzonroq narx, kichikroq hajm va yuqori ma'lumotlar tezligini talab qiladigan yuqori talablarni qo'ydi. Ushbu vaziyatga ko'ra, ushbu maqola uzoq masofali, past quvvatli passiv UHF RFID transponder chipining RF sxemasini taklif qiladi.

RFID ning umumiy ish chastotalari orasida past chastotali 125kHz, 134,2kHz, yuqori chastotali 13,56MHz, ultra yuqori chastotali 860-930MHz, mikroto'lqinli pech 2,45GHz, 5,8GHz va boshqalar kiradi. sifatida lasandan foydalanadi antenna va induktiv ulash usulini qabul qiladi, ish masofasi nisbatan qisqa, odatda 1,2 m dan oshmaydi va tarmoqli kengligi Evropada va boshqa mintaqalarda bir necha kiloherts bilan cheklangan. Ammo UHF (860～93Uh1Hz) va mikroto'lqinli pech (2,45GHz, 5,8GHz) uzoqroq ish masofasini, yuqori ma'lumot tezligini va kichikroq antenna hajmini ta'minlashi mumkin, shuning uchun u RFIDning issiq tadqiqot maydoniga aylandi.

Ushbu maqolada taklif qilingan RF elektron chipi Schottky diodlari va elektr o'chirilishi mumkin bo'lgan faqat o'qish uchun xotira (EEPROM) ni qo'llab-quvvatlaydigan Chartered 0,35 mkm 2P4M CMOS jarayonidan foydalangan holda lenta orqali chiqariladi. Schottky diodlari past seriyali qarshilik va to'g'ridan-to'g'ri kuchlanishga ega va qabul qilingan chastotali kirish signali energiyasini doimiy quvvat manbaiga aylantirishda yuqori konversiya samaradorligini ta'minlaydi va shu bilan quvvat sarfini kamaytiradi. Samarali izotropik nurlanish quvvati (EIRP) 4 Vt (36 dBm) va antennaning daromadi 0 dB bo'lsa, RF elektron chipi 915 MGts chastotada ishlaydi, o'qish masofasi 3 m dan ortiq va ish oqimi 8 mkA dan kam.

1 RF sxemasining tuzilishi

UHF RF1D transponder chipi, asosan, radiochastota sxemasi, mantiqiy boshqaruv davri va EEPROMni o'z ichiga oladi. Ular orasida radiochastota pallasi qismini quyidagi asosiy elektron modullarga bo'lish mumkin: mahalliy osilator va soat ishlab chiqarish davri, quvvatni qayta o'rnatish davri, kuchlanish mos yozuvlar manbai, mos keladigan tarmoq va orqaga tarqalish davri, rektifikator, kuchlanish regulyatori va amplituda modulyatsiyasi (AM) ) demodulyator va boshqalar. Antennadan tashqari tashqi komponentlar yo'q. Antenna qismi dipol strukturani qabul qiladi va butun chip uchun yagona energiya manbai sifatida mos keladigan tarmoq orqali rektifikatorning kirish empedansi bilan mos keladi. Uning ekvivalent modeli 2-rasmda ko'rsatilgan. Dipol antenna impedansining haqiqiy qismi Rra va Rloss dan iborat bo'lib, bu erda Rra dipol antennaga xos bo'lgan dipol antennaning radiatsiya empedansidir, odatda 73Ō, bu dipol antennaga xosdir. antennaning elektromagnit to'lqinlarni chiqarish qobiliyati; Rloss Antennani yaratish uchun ishlatiladigan metall tomonidan yaratilgan ohmik qarshilik odatda faqat issiqlik hosil qiladi. Antenna impedansining xayoliy X qismi odatda ijobiydir, chunki antenna odatda tashqi tomondan induktivdir va bu ekvivalent indüktansning o'lchami odatda antennaning topologiyasiga va substratning materialiga bog'liq. Rektifikator ulangan chastotali kirish signalining quvvatini chip tomonidan talab qilinadigan doimiy kuchlanishga aylantiradi. Voltaj regulyatori doimiy kuchlanishni ma'lum darajada barqarorlashtiradi va chipni haddan tashqari kuchlanish tuFayli buzilishdan himoya qilish uchun doimiy kuchlanishning kattaligini cheklaydi. AM demodulyatori qabul qilingan tashuvchi signalidan mos keladigan ma'lumot signalini olish uchun ishlatiladi. Orqaga tarqalish davri transponder ma'lumotlarini o'zgaruvchan sig'im orqali RF davrining impedansini o'zgartirib, RFID so'rovchisiga yoki kartani o'quvchiga uzatadi. Quvvatni qayta tiklash davri butun chipning qayta o'rnatish signalini yaratish uchun ishlatiladi. 13,56 MGts yuqori chastotali (HF) transponderdan farqli o'laroq, 915 MGts UHF transponder chastotani tashuvchidan bo'lish orqali mahalliy soatni ololmaydi, lekin faqat o'rnatilgan kam quvvatli mahalliy osilator orqali raqamli mantiqiy kontaktlarning zanglashiga olib keladigan qismi uchun soatni ta'minlashi mumkin. . Ushbu elektron bloklarning barchasi quyida birma-bir batafsil tushuntiriladi.

2 Sxemani loyihalash va tahlil qilish

2.1 Rektifikator va kuchlanish regulyatorining sxemalari

Ushbu maqolada rektifikator sxemasi sifatida Schottky diodlaridan tashkil topgan Dikson zaryad pompasi ishlatiladi. O'chirishning sxematik diagrammasi 3-rasmda ko'rsatilgan. Buning sababi, Shottki diodlari past seriyalarga ega.qarshilik va ulanish sig'imi, bu qabul qilingan RF kirish signali energiyasini doimiy quvvat manbaiga aylantirishda yuqori konversiya samaradorligini ta'minlaydi va shu bilan quvvat sarfini kamaytiradi. Barcha Schottky diodlari bir-biriga poli-poli kondansatörler orqali ulangan. Vertikal kondansatörler Vin kirish kuchlanishining manfiy yarim siklida energiyani zaryad qiladi va saqlaydi, lateral kondansatörler esa doimiy tok hosil qilish uchun Vinning musbat yarim tsikli davomida energiyani zaryad qiladi va saqlaydi. Yuqori kuchlanish, natijada kuchlanish:

VDD=n·(Vp, RF-Vf, D)

Bu erda Vp, RF - kirish radiochastota signalining amplitudasi, Vf, D - Schottky diyotining to'g'ridan-to'g'ri kuchlanishi, n - ishlatiladigan zaryad nasosining bosqichlari soni.

Rektifikator tomonidan doimiy kuchlanish chiqishini ma'lum darajada barqarorlashtiring va transponder chipining jismoniy holati tufayli doimiy kuchlanish amplitudasi o'zgarmasligini ta'minlash va chipning mumkin bo'lgan zarbalaridan qochish uchun butun transponder chipi uchun barqaror ish kuchlanishini ta'minlang. transponder chipini himoya qilish uchun kiying. Sxema o'z-o'zidan yo'naltirilgan Cascnde tuzilishini qabul qiladi. Ushbu sxema strukturasini tanlashning sababi shundaki, Cascnde strukturasi umumiy eshik trubasining izolyatsiya ta'siriga ega, bu esa quvvat tebranishlarini bostirish uchun yaxshi qobiliyatga ega bo'lib, shu bilan elektr ta'minotini rad etish nisbatini (PSRR) yaxshilaydi. Ikki tarmoqli oqimning asosiy barqarorligini ta'minlash. Q1 va Q2 ning maydon nisbati 1:8 ni tashkil qiladi. Bundan tashqari, umumiy HF RFID transponderlaridan farqli o'laroq, biz chipning umumiy quvvat sarfini kamaytirish uchun dizayndagi past kuchlanishli ishga tushirish davri bilan past quvvatli kuchlanish mos yozuvlar manbasini qabul qildik.