基于RISC-V的UHF RFID标签数字基带设计

射频识别技术(Radio Frequency Identification,RFID)是通过发射和接收射频信号的方式来对目标对象进行识别,并由此获取目标对象的相关参数的技术。随着UHF RFID技术被应用于越来越多的领域,为了能够更加快速地适应各种应用需求,论文将UHF RFID标签数字基带以SOC的形式实现。在整个数字基带设计中,标签的物理链路层通过硬件实现,包括FM0/Miller编码模块,PIE解码模块、CRC编码/校验模块等。同时,标签识别层通过使用开源RISC-V内核蜂鸟E203和部分硬件设计共同完成。经过验证,论文设计能够在FPGA上成功运行并符合ISO/IEC_18000-6C协议[1]中规定的通信流程。

基于LTU3芯片UHF RFID母线测温产品的研究

UHF RFID技术是一种无线无源的远距离射频识别技术,因其具有识别距离远、误码率低、识别速度快、使用寿命长等优势,在电力设备温度监测领域展现出广阔的应用前景。其中,LTU3作为一种多场景低功耗测温产品,在铜排测温方案中得到了广泛的应用。然而,在实际应用于母线槽产品时,发现其通信距离不足的弊端。因此,针对这一问题展开对LTU3芯片在硬件电路设计与封装层面的优化研究,经检测发现,设计后UHF RFID电子标签产品性能得到了有效提升,有效满足了母线槽产品的使用要求。

UHF RFID标签通用读写系统研究

首先介绍了UHF RFID标签的应用特点和工作原理;然后针对由于用途广泛、用户需求多样导致标签读写设备需要进行二次开发,从而造成的开发时间延长和成本上升问题,设计了标签通用读写系统;最后,通过建立编码/解码规则库,并将编码/解码规则索引号写入标签的方式,实现了用户自由定制标签数据内容和格式,以及多种标签的混用。

无源UHF RFID标签缺失定位特征估计算法

针对无源UHF RFID标签未激活导致的定位特征缺失问题,鉴于精确建立信道模型存在较大困难,提出了一种基于信号强度欧氏距离-空间欧氏距离线性模型的缺失定位特征估计算法,通过增加特征维数以提高场景分析算法定位精度。对于未激活参考标签,可直接基于线性模型估计所缺失定位特征,以提高场景匹配数据的完备性;对于未激活待定位标签,则基于线性模型首先估计待定位标签与多个基准参考标签的间隔距离,引入最小二乘算法初步估计其位置信息,再基于线性模型反向估计出所缺失定位特征,从而完善待定位标签的定位特征。基于实测实验表明,所提出的缺失定位特征估计计算方法不仅能有效提高所有缺失待定位标签的定位精度,还能提高缺失参考标签周围待定位标签的定位精度,且无需增加硬件设备,符合低成本、高精度的应用需求。

宽带UHF RFID读卡器天线设计实现

针对矩形贴片微带天线带宽窄的问题,提出了一种采用E形贴片微带天线展宽技术设计制作的UHF RFID读卡器天线。首先介绍了目前展宽矩形贴片微带天线工作带宽的三种基本方法,并从理论上分析了矩形贴片微带天线的计算过程,然后通过HFSS仿真工具,分别设计了工作于840~845 MHz频段的矩形贴片微带天线和E形贴片微带天线,最后用薄铜板手工制作了E形贴片微带天线实物并进行测试,实验结果表明其将微带天线的相对带宽从0.3%提高到11%,达到了宽带读卡器天线的要求,同时天线增益也提高了2.3 dB。

基于UHF RFID的智能实验室管理系统设计

利用超高频射频识别(UHF RFID)技术与实验室管理相结合,通过阅读器获得标签拥有者的识别信息,上传后端服务器,执行检查身份,确定权限,使用记录等处理,再将结果上传读写器完成后续操作。系统还可以规划实验室控制标签授权应用,标签还可以作为师生实验室设备使用记录,减少人为的错误发生,提升了实验室使用效率。

UHF RFID自适应射频干扰对消技术

超高频(Ultra-high Frequency,UHF)射频识别(Radio Frequency Identification,RFID)阅读器射频前端的自干扰信号会降低接收信噪比,造成标签的误读和漏读。针对目前有源干扰对消技术存在的抑制效果和实时性较差的缺点,在分析有源干扰对消原理的基础上,提出了基于改进Powell搜索算法的自适应射频干扰对消方案。设计了有源对消电路,通过改进的Powell最优值搜索算法实现电路控制参数的自适应调节,使电路工作在最优的抑制状态。测试结果表明,在840~960 MHz的RFID频段内,达到了37 dB以上的抑制效果,从而使RFID阅读器收发端之间的隔离度提高至62 dB以上,最高可达到70 dB。电路上电的首次自动调节过程耗时大约为31.7 ms,之后的自适应过程可在3.9 ms左右完成参数调节。此电路可有效提高射频识别系统的识别正确率,为提升国产RFID读写器芯片的整体性能提供了新的技术方案。

集成于无源UHF RFID标签的高分辨率CMOS温度传感器

提出一种高分辨率的集成于无源UHF RFID标签的CMOS温度传感器结构。采用时域数字量化的方式,用与绝对温度成正比PTAT(Proportional to Absolute Temperature)电流源和标签内部振荡器构成的PTAT振荡器产生脉冲宽度与温度相关的脉冲信号,作为计数器的时钟信号,在温度-50℃～50℃范围内,脉冲周期从1.841μs～0.426μs;用数字电路对阅读器发送的帧头命令进行处理得到一个宽度为200μs的宽脉冲信号,作为计数器的使能信号,该脉冲的宽度完全不受温度影响;通过采样计数,得到包含温度信息的数字信号。本设计采用0.18μm UMC CMOS工艺,电源电压为1.8 V,直流功耗为789 nW,温度传感器后仿的有效分辨率达到0.332 LSB/℃。

基于UHF RFID技术的电能智能计量系统电力设备的全生命周期管理研究

针对电能智能计量系统对电力设备管理快速准确的需求,构建一种基于UHF RFID(超高频射频识别)技术的全生命周期管理系统,建立该系统的体系结构和运行流程并阐述电力设备的性能评估体系,研究基于UHF RFID的电子标签、基于Web Service(网络服务)的UHF RFID系统集成应用模型,解决传统电力设备管理方式中各阶段被割裂、无科学有效评估体系的问题。

UHF RFID阅读器中的堆叠式CMOS LNA设计

提出了一种基于0.25μm标准CMOS工艺,可用于UHF RFID(超高频射频识别)阅读器前端的低噪声放大器。根据低噪声放大器的匹配、噪声和增益分析,结合射频识别系统的理论计算,提出堆叠器件的电路结构达到电流复用,以降低功耗并保证增益。测试结果表明,在2.5 V供电时,放大器可以提供约26.3 dB的前向增益,噪声系数约为1.9 dB,放大电路从电源电压上抽取5.8 mA左右的工作电流,反向隔离度达到-40 dB,放大器的IIP3约为-15 dBm。

UHF RFID接收机中混频器的IP2/IP3性能改进

根据UHF射频识别的应用、结合提出的接收前端结构,对所需的射频前端中混频器线性度要求做出分析,给出了决定IP2、IP3值的因素。在不影响系统噪声性能的条件下,提出了基于共模信号反馈、复用补偿电流路径的IP2改进办法;源极负反馈,低输出阻抗的IP3改进办法。混频器采用UMC0.18μm RF CMOS工艺实现,在3.3 V供电、抽取8.7 mA电流条件下,采用带外线性度的测试办法,测得23个样品的IP3平均值为15 dBm;采用FIB断开校正电路的试验表明,混频器的IP2有明显的提升(从37 dBm到52 dBm)。

一种新型的零中频UHF RFID接收机

传统的UHF RFID接收机采用超外差结构,电路复杂、成本较高,限制RFID系统的应用和推广。对直接下变频接收机技术进行分析,针对UHF RFID系统的特点,提出一种4通道零中频接收技术,大大简化UHF RFID接收机的设计,同时降低成本,跟同类产品相比具有更高的性价比。

用于金属表面的UHF RFID标签天线优化设计

UHF RFID标签天线置于金属表面会引起阻抗变化以及阻抗失配,因此为了减小金属表面的影响,提出一种用于金属表面的UHF RFID标签天线阻抗匹配优化设计方法。首先在折叠偶极子天线臂上附加短路段来调整标签天线的输入阻抗,通过粗略调节短路段的位置使天线和RFID标签芯片在金属表面达到阻抗的基本匹配,然后利用遗传算法优化得到天线最优的长度、宽度和短路段位置,使天线和RFID标签芯片在金属表面达到准确的阻抗匹配。所设计天线阻抗及方向图的仿真和测试结果表明该优化设计方法能够使RFID标签天线在金属表面正常工作。

UHF RFID系统相位噪声的研究与仿真

介绍一种UHFRFID系统本振相位噪声性能分析的方法。在一般情况下,相位噪声是频率源信号与干扰信号的相互混频。在UHFRFID系统中发射信号与本振信号使用的是相同的振荡器,距离相关现象会影响相位噪声性能的指标要求。在考虑到距离相关影响的前提下重新得到RFID系统的新的相位噪声方程并进行仿真,仿真结果表明距离相关是UHFRFID系统设计中的重要因素。

无源UHF RFID芯片中低功耗基带处理器的设计

对UHF RFID标签芯片的数字基带处理器结构及工作原理进行了分析。该基带处理器兼容ISO18000-6C协议。采用一系列先进的低功耗技术,如门控时钟技术、减小工作电压、降低时钟频率等,以降低无源射频识别标签的功耗。整个标签芯片采用TSMC 0.18μm 1P5M嵌入式EEPROM混合CMOS工艺实现。测试结果表明,该芯片正常工作的最低电压仅为1 V,平均电流为6.8μA,功耗为6.8μW,面积仅为150μm×690μm。

基于LTCC技术的UHF RFID标签天线设计

RFID标签天线的性能直接影响到整个系统的性能。传统制作方法及偶极子结构使天线在尺寸、增益等重要指标上很难有所突破。依据所涉及的UHF RFID系统的设计参数要求和标签天线高性能、小尺寸的目标,提出了一种基于LTCC技术的新型片式天线结构。它由两层嵌入在LTCC基板中的金属线构成,平面尺寸仅为0.89 cm×1.018 cm。测试结果证明,天线性能达到设计要求。此外,该天线具有全向性好,性能稳定等优点。LTCC技术也为实现UHF RFID标签的全集成化奠定了基础。

零中频UHF RFID接收机中的低噪声放大器设计(英文)

介绍了一个基于0.18μm标准CMOS工艺,可用于零中频UHF RFID(射频识别)接收机系统的900MHz低噪声放大器.根据射频识别系统的特点与要求对低噪放的结构、匹配、功耗和噪声等问题进行了权衡与分析,仿真结果表明:在1.2V供电时放大器可以提供20.8dB的前向增益,采用源端电感实现匹配并保证噪声性能,噪声系数约为1.1dB,放大器采用电流复用以降低功耗,每级电路从电源电压上抽取10mA左右的工作电流,并使反向隔离度达到-87dB.放大器的IP3为-8.4dBm,1dB压缩点为-18dBm.

UHF RFID标签谐振特性非接触测试方法的研究与实现

针对UHF RFID标签贴附在介质表面时,标签的谐振特性用接触式测量方法存在较大的误差问题,通过建立标签的接收功率模型,分析标签芯片获取到的能量与频率之间的关系,提出非接触式测试UHF RFID谐振特性的方法。详细描述了利用频率和距离关系测试标签谐振特性的原理,说明了非接触式测试方法硬件测试平台的搭建方法和测试软件的编写思想,并完整地实现了该平台。实测实验证明,该测试方法和平台能有效地测试标签的谐振特性。在实际应用中,可以根据标签的谐振特性设计适合不同物体的标签。

卷烟包装用UHF RFID抗金属标签天线的设计

为了对内含铝箔的卷烟包装进行防伪识别,设计了一种无源超高频射频识别(UHF RFID)抗金属标签天线。该天线结构简单,可印刷于烟盒表面,并能与包装的金属拉线结构一体化,增强标签的防伪性能。采用Ansoft HFSS软件建模仿真,分析了主要结构参数的变化对标签天线输入阻抗的影响。优化后的结果表明,该天线具有较高的增益、较远的读取距离、良好的方向性和阻抗匹配特性,且带宽能够覆盖915 MHz UHF RFID频段范围。制作标签样品并进行实际测试,结果表明:实测与仿真结果较吻合,读取距离可达8 m,能够满足实际应用的需求。

一种无源UHF RFID电子标签验证开发平台(英文)

提出了一种符合ISO/IEC18000-6B标准的无源UHF RFID电子标签验证开发平台,其工作在915MHzISM频带下.该平台有效减少了设计开发时间及成本,并实现了电子标签的快速原型设计.该平台包括RFID模拟前端以及采用Altera ACEX FPGA实现的标签控制逻辑.RFID模拟前端采用Chartered 0.35μm2P4M CMOS工艺进行流片,包括本地振荡器、时钟产生电路、复位电路、匹配网络和反向散射电路、整流器、稳压器以及AM解调器等.通过调整FPGA中的标签控制逻辑,该平台实现了快速、灵活而高效的RFID验证开发.