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研究生:簡源甫
研究生(外文):Y. F. Chien
論文名稱:使用UHF頻段之射頻辨識系統被動標籤電路設計
論文名稱(外文):Circuit Design of the RFID Passive Tag using the UHF Band
指導教授:陳自強陳自強引用關係
學位類別:碩士
校院名稱:國立中正大學
系所名稱:電機工程研究所
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2004
畢業學年度:92
語文別:中文
中文關鍵詞:無線射頻辨識系統被動標籤
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近年來由於無線射頻的快速發展,使得人們對於無線的需求愈來愈高,而無線射頻辨識系統(Radio Frequency Identification System ; RFID)就是其中一項重要需求。無線射頻辨識系統對於一般日常生活之應用是非常方便而且有效率的,小至門禁管理,大至供應鏈網絡管理皆有其應用之處。
本論文主要針對RFID中的被動標籤進行研究,此標籤根據ISO 18000-6的標準進行設計,操作於UHF頻段,初步設計射頻前端電路(RF Front End)與天線(Antenna),射頻前端電路包含了限壓器(Rectifier)、電荷幫浦(Charge Pump)、整流器(Regulator)、偏壓電路(Voltage Reference)、訊號感測器(Input Sensor)、輸出驅動器(Output Driver)和時脈產生器(Clock Generator)等七種電路,而天線則採用Loop Antenna設計,再設計數位訊號處理單元(Digital Signal Processing Unit),此標籤的操作電壓設定在1.8V,並具有可燒寫及抹去的功能,此標籤晶片使用2P4M的0.35um CMOS製程。經由TSMC下線並量測之,量測結果對於不足的部份再做修改及調整,新的架構將在本文中進行討論,目標是使此顆被動標籤至少能操作在四公尺以上的距離,並且有著低成本和快速辨識等多項功能。
致謝 …………………………………………………………………………………..I
摘要 ………………………………………………………………………………….II
目錄 ………………………………………………………………………………...III
圖目錄 ……………………………………………………………………………...VI
表目錄 ……………………………………………………………………………...IX
第一章 緒論 …………………………………………………………………………1
1.1 研究動機 ……………………………………………………………….1
1.2 無線射頻辨識系統之應用 …………………………………………….1
1.3 無線射頻辨識系統應用頻段 ………………………………………….2
第二章 無線射頻辨識系統之基本操作原理 ………………………………………4
2.1 無線射頻辨識系統整體架構 ………………………………………….4
2.2 被動標籤操作原理 …………………………………………………….5
2.3 無線射頻辨識系統傳輸方式 ………………………………………….6
2.4 Backscatter ……………………………………………………………...7
2.5 Anti-Collision …………………………………………………………...8
2.6 安全與個人隱私機制 ………………………………………………...10
第三章 被動標籤電路設計 ………………………………………………………..12
3.1 被動標籤整體架構 …………………………………………………...12
3.2 天線設計 ……………………………………………………………...13
3.3 被動標籤接收發射模組架構 ………………………………………...14
I/O ………………………………………………………………………….15
3.3.1 Rectifier & Charge Pump電路 ………………………………15
3.3.2 Input Sensor電路 ……………………………………………..16
3.3.3 Output Driver電路 ……………………………………………16
Analog ……………………………………………………………………...18
3.3.4 Voltage Reference電路 ………………………………………..18
3.3.5 Regulator電路 ………………………………………………...18
3.3.6 Clock Generator電路 …………………………………………19
3.4 類比整合考量 ………………………………………………………….20
3.5 Tag數位處理單元架構 ………………………………………………...21
Digital ……………………………………………………………………….22
3.5.1 Pulse Sensor ………………………………………………………22
3.5.2 Parity check & CRC ……………………………………………..22
3.5.3 Address register & Counter ……………………………………...23
Memory ……………………………………………………………………..24
3.5.4 Decoder ……………………………………………………………24
3.5.5 ROM ………………………………………………………………24
3.5.6 RAM Cell …………………………………………………………25
3.6 模擬結果 ……………………………………………………………….26
3.6.1 天線模擬(IE3D) ………………………………………………….26
3.6.2 標籤類比電路模擬(HSPICE) …………………………………...26
3.6.3 標籤數位邏輯模擬(Verilog) ……………………………………..31
第四章 電路實現與量測結果 ……………………………………………………..36
4.1 標籤接收發射模組佈局圖 …………………………………………….36
4.2 標籤數位訊號處理單元佈局圖 ……………………………………….37
4.3 測試環境與測試考量 ………………………………………………….38
4.4 天線佈局圖與實體 …………………………………………………….40
4.5 標籤發射與接收模組量測結果 ……………………………………….40
4.6 標籤數位訊號處理單元量測結果 …………………………………….43
第五章 架構改進與創新 …………………………………………………………..45
5.1 傳統電路之缺點與改良方式 ………………………………………….45
5.2 系統改進方式 ………………………………………………………….46
5.3 蕭基二極體之研究 …………………………………………………….48
5.4 創新之電路架構 ……………………………………………………….50
5.5 模擬結果 ……………………………………………………………….52
第六章 結論與未來研究方向 ……………………………………………………..55
參考文獻 ……………………………………………………………………………57
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QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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