Útvarpstíðni hringrás með lágan orkunotkun aðgerðalaus öfgafullur hár tíðni útvarpstíðni auðkenning transponder flís
Þessi grein leggur til afkastamikla lágafla óvirka ofurháa tíðni (UHF) útvarpsbylgju (RFID) útvarpsbylgjuútvarpstíðnisrás sem uppfyllir ISO / IEC18000-6B staðalinn. Útvarpstíðni hringrásin hefur enga utanaðkomandi hluti nema loftnetið og fær orku frá rafsegulsviðinu út um Schottky díóðaleiðréttara.
Netverkfræðingar rafrænir áhugamenn • Heimild: Frágangur síðunnar • Höfundur: Nafnlaus • 2010 Nian 01 Yue 26 Ri 11:14 • 648 Lesið 0 sinnum
Útvarpstíðni hringrás með lágan orkunotkun aðgerðalaus öfgafullur hár tíðni útvarpstíðni auðkenning transponder flís
Þessi grein leggur til afkastamikla lágafla óvirka ofurháa tíðni (UHF) útvarpsbylgju (RFID) útvarpsbylgjuútvarpstíðnisrás sem uppfyllir ISO / IEC18000-6B staðalinn. Útvarpstíðni hringrásin hefur enga utanaðkomandi hluti nema loftnetið og fær orku frá rafsegulsviðinu út um Schottky díóðaleiðréttara.
0 Formáli
Útvarpstíðni (RFID) er sjálfvirk auðkenningartækni sem kom fram á tíunda áratugnum. RFID tækni hefur ýmsa kosti sem strikamerkjatækni hefur ekki og hún hefur fjölbreytt úrval af forritum. Það er hægt að nota á kynslóð ríkisborgarakorta af annarri kynslóð, borgarkort, fjármálaviðskipti, stjórnun aðfangakeðju, rafræn útgáfugjöld (ETC), aðgangsstýringu, farangursstjórnun flugvallar, almenningssamgöngur, auðkenningu gáma, búfjárstjórn o.s.frv. Þess vegna er það er mjög mikilvægt að ná tökum á tækni við framleiðslu á RFID-flögum. Sem stendur setur sívaxandi eftirspurn eftir umsóknum fram hærri kröfur um RFID flís, sem krefjast meiri afkastagetu, lægri kostnaðar, minna magns og hærra gagnahraða. Samkvæmt þessari stöðu leggur þessi grein til langlínulausar, óvirkar óbeinar UHF UHF RFID senditækiflís útvarpstíðni hringrás.
Algengar vinnslutíðni RFID fela í sér lágtíðni 125kHz, 134.2kHz, hátíðni 13.56MHz, UHF 860 ～ 930MHz, örbylgjuofn 2.45GHz, 5.8GHz osfrv. Vegna þess að lágtíðni 125kHz, 134.2kHz, hátíðni 13.56MHz kerfi notar vafninga sem loftnet og notar sprautur Vinnufjarlægðin er tiltölulega stutt, yfirleitt ekki meira en 1.2 m, og bandvíddin er takmörkuð við nokkur kílóohertz í Evrópu og öðrum svæðum. Hins vegar geta UHF (860 ~ 93Uh1Hz) og örbylgjuofn (2.45 GHz, 5.8 GHz) veitt lengri vinnufjarlægð, hærri gagnahraða og minni loftnetstærð, svo það hefur orðið heitt rannsóknasvið RFID.
RF hringrásarflísin sem lögð er til í þessari grein er límd með því að nota Chartered 0.35μm 2P4M CM0S ferli sem styður Schottky díóða og rafmagnskennt forritanlegt lesminni (EEPROM). Schottky díóða hafa lægri röð viðnám og framspennu og geta veitt meiri umbreytingar skilvirkni þegar umbreyta mótteknu RF inntaks orku í DC aflgjafa og dregur þannig úr orkunotkun. Þegar skilvirkt samsæta geislunarafl (EIRP) er 4W (36dBm) og loftnetið er 0dB, þá virkar útvarpstíðni hringrásarflísinn við 915MHz, lestrarfjarlægðin er meiri en 3m og vinnustraumurinn er minni en 8μA.
1 RF hringrás uppbygging
Mynd 1 er UHF RF1D svörunarkerfiskerfi, sem aðallega inniheldur útvarpsbylgjurásir, rökfræðilegar stjórnrásir og EEPROM. Meðal þeirra er hægt að skipta útvarpstíðni hringrásarhlutanum í eftirfarandi aðalrásareiningar: staðbundinn sveiflujöfnun og klukkukynslunarrás, virkjunar endurstillingarrás, spennuviðmiðunargjafa, samsvarandi netkerfi og backscatter-hringrás, afleiðara, spennustilli og amplitude mótum (AM ) Demodulator o.s.frv. Það eru engir ytri íhlutir nema loftnetið og loftnetshlutinn samþykkir tvípóla uppbyggingu og passar við inntaksviðnám útréttarins í gegnum samsvarandi net, sem eina orkugjafa fyrir alla flísina. Samsvarandi líkan er sýnt á mynd 2. Raunverulegur viðnám tvípóla loftnets samanstendur af tveimur hlutum, Rra og Rloss, þar sem Rra er geisla viðnám tvípóla loftnetsins, sem felst í dípól loftnetinu, almennt 73Ω, sem táknar getu loftnetsins til að geisla rafsegulbylgjur að utan; Rloss Ómótstöðu málmsins sem notaður er til að búa til loftnetið býr almennt aðeins til hita. Ímyndaði hluti X loftnetsviðnámsins er almennt jákvæður. Þetta er vegna þess að loftnetið er almennt inductive að utan. Stærð samsvarandi sprautu veltur almennt á staðfræðilegri uppbyggingu loftnetsins og undirlagsefnisins. Leiðréttarinn umbreytir tengdu RF inntaksmerki í DC spennuna sem kubburinn krefst. Spennustillirinn stöðvar DC spennuna á ákveðnu stigi og takmarkar amplitude DC spennunnar til að vernda flísina frá bilun vegna of mikillar spennu. AM demodulatorinn er notaður til að draga samsvarandi gagnamerki úr mótteknu burðarmerki. Backscatter hringrásin notar breytilegan þétti til að breyta viðnám útvarpsbylgjunnar og sendir þar með gagnaflutningstækið til RFID fyrirspyrjanda eða kortalesara. Kveikt er á endurstillingarrásinni til að búa til endurstillingarmerki fyrir alla flísina. Ólíkt 13.56MHz hátíðni (HF) sendi getur 915MHz UHF sendi ekki fengið staðbundna klukku frá flutningstíðni, en getur aðeins veitt klukku fyrir stafræna rökrásarhlutann í gegnum innbyggðan lágafls sveifluvél. Öllum þessum hringrásareiningum verður lýst í smáatriðum hér á eftir hver fyrir sig.
Mynd 1 UHF RF1D svörunarkerfiskerfi
2 Jafngilt rafmagns líkan af svörunartæki
2 Rásarhönnun og greining
2.1 Réttari og þrýstijafnarás
Í þessari grein er Dickson hleðsludæla sem samanstendur af Schottky díóðum notuð sem afleiðingarrás. Skýringarmynd af hringrásinni er sýnd á mynd 3. Þetta er vegna þess að Schottky díóða hafa lægri röð viðnám og mótarafmagn, og geta veitt meiri umbreytingar skilvirkni þegar umbreyta móttekinni orku inntaks merki í DC aflgjafa og dregur þannig úr orkunotkun. Allar Schottky díóða eru tengdar saman með fjölpólý þéttum. Lóðrétti þéttinn er hlaðinn og geymdur í neikvæðri hálfri hringrás inntaksspennunnar Vin og lárétti þéttinn er hlaðinn og geymdur í jákvæða helmingi hringrásar Vin og myndar þar með DC háspennu, spennan sem myndast er:
VDD = n · (Vp, RF － Vf, D)
Vp, RF eru amplitude inngangs útvarpsbylgjumerkisins, Vf, D eru framspenna Schottky díóða og n er fjöldi hleðsludæluþrepa sem notaður er.
Mynd 4 Rásarmynd spennustillis
2.2 Samsvörunarkerfi og backscatter hringrás
Ólíkt 13.56MHz HF sendi, notar UHF band RFID sendi tvípóla loftnet. Mynd 5 er SPICE (simulaTIon forrit með samþættri hringrásaráherslu) jafngildir hringrásarmynd af sendinum og loftnetinu. Í þessu jafngilda SPICE hringrásarlíkani er móttekið RF burðarmerki Vs, viðnám loftnetsins er Zs = Rs + jXL, sem hægt er að líta á sem innri viðnám spennugjafans Vs og samsvarandi inntakviðnám senditækjaflísans er ZL = RL-jXL. Þess vegna, þegar ZL = Zs *, er viðnámið samsvarað og aflgjafinn er hámark. Ef um er að ræða viðnámstengingu, frá sjónarhorni senditækisins með loftneti, ætti viðnám sem fæst ætti að vera Z = 2RL, þannig að við fáum sambandið milli móttökunnar Pre og spennusveiflunnar VS sem hlið:
Þá er spennusveiflan Vin inntak í báða enda flísarinnar:
Til þess að ná viðnámstengingu þarf hringrásin einnig að framkvæma viðnámsbreytingu á samsvörunarkerfinu, þannig að innri viðnám loftnetsins og inntaksviðnám útvarpsbylgjuhlutans geti náð samtengdri samsvörun, þannig að við notum L-gerð samsvarandi net. Vegna mikils kostnaðar við flísar samþættar spennur og litla nákvæmni notum við sprautu loftnetsins sem samsvarandi spennu til að samþætta samsvarandi þétti í flísina. Eftir útreikning er inntaksviðnám útvarpsbylgjunnar um það bil (105-j406) Ω.
Mynd 5 SPICE jafngild hringrás skýringarmynd af sendi og loftneti
Mynd 6 er skýringarmynd af bakdreifirásinni. Backscatter hringrásin notar breytilegan þétti til að breyta viðnám útvarpsbylgjunnar og sendir þar með gagnaflutningstækið til RFID fyrirspyrjanda eða kortalesara. Breytilegur rýmd er gerður með MOS varactor. Í venjulegu CMOS ferli getum við notað spennustýrða breytilega rýmd frá hliði MOS túpunnar að undirlaginu og notað hlið MOS afbrigðisins sem annar enda þéttisins og uppsprettuendans Tengdu við frárennslisstöðina sem öðrum enda þéttisins.
2.3 AM demodulator hringrás
AM demodulator hringrásin er notuð til að endurheimta móttekna burðargjafa í stafrænt merki fyrir grunnband vinnslu. Lækkunarrásin er samsett úr umslagsgreiningarrás, síuhringrás og samanburðaraðila (eins og sýnt er á mynd 7). Samanburðurinn notar Hysteresis samanburðartæki til að draga úr bitavilluhlutfallinu. Umslagskynjarinn notar sömu hringrás og útréttarinn til að draga umslagmerkið út. Lágstreymissían er notuð til að útrýma hávaðamerkjum og gára á aflgjafanum. Að lokum er umslagmerkið endurreist í stafrænt merki við úttak samanburðaraðilans í gegnum hysteresis samanburðinn.
Mynd 7 AM skýringarmynd demodulator
2.4 Kveikt á endurstillingarrás
Kveikt á endurstillingarrásinni hefur tvær meginaðgerðir. Ein er þegar senditækið kemur inn á áhrifasvæði fyrirspyrjanda eða kortalesara og aflgjafaspenna hefur náð eðlilegum vinnumöguleika, það mun mynda endurstillingarmerki fyrir allan flís; annað er þegar aflgjafaspenna lækkar skyndilega. Þegar hringrásin er endurstillt getur það komið í veg fyrir að rökhringurinn bili. Mynd 8 er rafmagns endurstillingarrásarmynd, seinkunartími hringrásarinnar er 10 μs. Þegar tíminn heldur áfram að aukast frá núlli og fer yfir spennuspennuna 2.4V, er fyrst kveikt á P-rörinu MP1 og N-rörinu MN1, sem gerir möguleika punkta A og B smám saman hækkandi úr 0 með aukningu Yu, eftir öfugan fasa Hliðarspennur MP2 og MN2 smára breytast allar línulega við hækkun VDD, þannig að í byrjun er kveikt á MN2 og slökkt á MP2, þannig að spennan við punkt C er alltaf 0 (virk endurstilling) . Þegar VDD nær hærri möguleika hækkar möguleikinn á punkti A einnig á ákveðnu stigi á sama tíma og gerir MN2 rörið skorið af. Á þessum tíma er kveikt á MP2 rörinu og möguleikinn á punkti C eykst hratt. Eftir nokkur stig af biðminni er þræll fenginn. Rökfræði 0 til 1 umskipti merki framleiðsla, þannig að hringrásin byrjar að virka eðlilega. Eftirfarandi stig buffers og rafrýmdrar álags eru að ná um 10μs tíma, það er þegar VDD er hærra en 2.4V og heldur 10μs, endurstillingarmerkið lýkur stökkinu til að átta sig á stöðugri notkun hringrásina. Upplýsingar um uppgerð eru sem hér segir á mynd 9.
Mynd 8 Rafskýringarmynd fyrir endurstillingarhringrás
Mynd 9 Niðurstöður eftirhermunar hringrásar
2.5 Sveiflu sveiflu- og klukkukynslunarrás
Ólíkt 13.56MHz HF svörunartækinu getur 915MHz UHF svörunarmaður ekki fengið staðbundna klukku frá flutningstíðni tíðni, en getur aðeins veitt klukku fyrir stafræna rökrásarhlutann í gegnum innbyggðan lágafls sveifluvél. Klukkutíðnin getur samþykkt ± 30% villu og nákvæmni klukkutíðninnar er ekki há og því er hægt að nota tiltölulega einfalda sveiflu uppbyggingu til að draga úr orkunotkun flísarinnar. Eftir greiningu ákváðum við að nota hringoscillu sem samanstendur af oddatöluflokkum að fullum mismunadrifsbreytum, sem ekki aðeins geta bælt breytinguna á sameiginlegri hamsspennu heldur einnig fengið góða aflgjafareiginleika. Mynd 10 er skýringarmynd af staðbundnum sveifluvél og klukkukynslunarrás. Eftir eftirlíkingarpróf, með hliðsjón af fullum skilyrðum hitastigs, aflgjafa og spennuhornsbreytinga, er framleiðslutíðni hringrásarinnar um 250kHz og breytileikavillan tryggir að bitahraða nákvæmni gagnanna er minna en 15% af VDD. Afköstin hafa engin áhrif og kröfur um kerfishönnun eru betur uppfylltar. Mynd 11 sýnir klukkumerkið sem fæst með hermun.
Mynd 10 Skýringarmynd af staðbundnum sveifluhraða og klukkukynslunarrás
Mynd 11 Klukkumerki sem fæst með eftirlíkingu
3 Niðurstöður prófana og greiningar
Útvarpstíðni hringrás flís samþykkir Chartered 0.35μm 2P4M CMOS ferli sem styður Schottky díóða og EEPROM fyrir band út. Algerlega hringrás flís svæði án I / O pads (PAD) er 300μm × 720μm. Að undanskildum tveimur PAD-dúkum sem notaðir eru til að tengjast utanaðkomandi loftnetum, eru hinir PAD-dílar notaðir til að prófa virkni flísanna. Mynd 12 er bylgjulýsingarmyndin sem fæst eftir að útvarpsbylgjuflísinn er tengdur við ytra loftnetið og kortalesarinn er prófaður fyrir samskipti. Prófunin er gerð með THM6BC1-915 UHF RFID kortalesara Beijing Tsinghua Tongfang Microelectronics Co., Ltd. sem uppfyllir ISO / IEC 18000-6B staðalinn. Mynd 12 (a) er VDD bylgjulögunin sem fæst með afréttara og spennustillingarrás eftir að hafa fengið útvarpstíðnismerki sem sent er af kortalesaranum. Meðalgildið er 3.3V, og það er aðeins gára minna en 20mV, sem er vel fullnægt Kröfur um hönnunarvísitölu eru uppfylltar. Mynd 12 (b) sýnir stafrænt merki sent af kortalesaranum sem fæst með mótun RF hringrásarflísanna. Eftir prófun, þegar EIRP er 4W (36dBm) og loftnetið er OdB, virkar útvarpsbylgjuflísinn við 915MHz, lestrarfjarlægðin er meiri en 3m og vinnustraumurinn er minni en 8μA.
Mynd 12 Prófun á bylgjulýsingarmynd RF-flísarflísar
4 Niðurstaða
Í þessari grein er lögð til afkastamikill og aflmikill aðgerðalaus UHF RFID svörunarflís útvarpstíðni hringrás sem uppfyllir ISO / IEC 18000-6B staðalinn. Útvarpstíðni hringrásin virkar við 915MHz og hefur enga utanaðkomandi hluti nema loftnetið. Það notar Schottky díóða. Leiðréttarinn fær orku frá rafsegulsviðinu. Leigðuð 0.35μm 2P4M CMQS ferli sem styður Schottky díóða og EEPROM er notað til að taka út og kjarnasvæði þess er 300μm × 720μm. RFID útvarpstíðni hringrásin inniheldur nokkrar megin einingar eins og staðbundinn oscillator, klukka kynslóð hringrás, endurstilla hringrás, samsvörun net og backscatter hringrás, rectifier, spennu eftirlitsstofnanna og AM demodulator. Þessi texti hannar og hagræðir hverja einingarrás, hannar litlu orkunotkun útvarpstíðni hringrás sem er í samræmi við staðlaða kröfu. Prófið var framkvæmt með THM6BC1-915Y2 UHF RFID kortalesara sem er í samræmi við ISO / IEC 18000-6B staðalinn. Niðurstöður prófana sýna að lestrarfjarlægðin er meiri en 3m og niðurstaðan fullnægir vísitölukröfum aðgerðalausa UHF RFID sendiskerfisins.
önnur varan okkar:
