一種具有溫度感知功能的無源超高頻rfid標簽芯片的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種具有溫度感知功能的無源超高頻RFID標簽芯片，包括射頻前端、模擬前端、數(shù)字基帶電路和存儲器溫度傳感器。本發(fā)明所述具有溫度感知功能的無源超高頻RFID標簽芯片，可以克服現(xiàn)有技術中體積大、功耗大和成功高等缺陷，以實現(xiàn)體積小、功耗小和成本低的優(yōu)點。
【專利說明】一種具有溫度感知功能的無源超高頻RFID標簽芯片
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及射頻識別領域，具體地，涉及一種具有溫度感知功能的無源超高頻RFID標簽芯片。
【背景技術】
[0002]射頻識別(Radio Frequency Identification,簡稱RFID)技術是利用射頻方式遠距離的通信以達到物品的識別、追蹤、定位和管理等目的。射頻識別技術在工業(yè)自動化，商業(yè)自動化，交通運輸控制管理，防偽等眾多領域，甚至軍事用途具有廣泛的應用前景，目前已引起了廣泛的關注。
[0003]隨著RFID技術成熟與RFID標簽成本的下降，逐步呈現(xiàn)一些具有更大的實際應用價值的發(fā)展趨勢，其中之一是RFID與溫度傳感器相結合。將溫度傳感與RFID結合起來可以為易腐壞食品、藥品和物流中任何其他對溫度敏感的物品采集溫度信息，也可以為許多醫(yī)藥診斷試驗和程序提供及時的數(shù)據(jù)。而且基于RFID技術的溫度傳感系統(tǒng)在物流中起到了越來越重要的應用。如:冷鏈物流(新鮮食品、葡萄酒等);疫苗、藥品等環(huán)境敏感性物品監(jiān)測；專用倉庫內(nèi)重要物資，如糧食、薯類等溫度監(jiān)測；建筑材料溫度監(jiān)測；整合其他技術，比如震動、光照和位移傳感器實現(xiàn)對相關目標的監(jiān)控和大型冷庫溫度監(jiān)控等；可以實現(xiàn)對運輸、配送過程中溫度發(fā)生改變時的預警，并有助于質量事故的責任認定。
[0004]現(xiàn)有的具備溫度感知功能的標簽一般有兩種，一種多采用外部熱敏元件實現(xiàn)溫度感知，這種標簽產(chǎn)品一方面材料成本與封裝成本較高，另一方面產(chǎn)品體積較大；另一種基于帶隙基準的原理，采用三極管和電阻實現(xiàn)溫度感知，這種溫度感知電路可以與標簽芯片做在一片硅片上，但是芯片的功耗較大，而且要使用較大面積的電阻，從而增加了芯片的成本。
[0005]在實現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術中至少存在體積大、功耗大和成功
聞等缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于，針對上述問題，提出一種具有溫度感知功能的無源超高頻RFID標簽芯片，以實現(xiàn)體積小、功耗小和成本低的優(yōu)點。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是:一種具有溫度感知功能的無源超高頻RFID標簽芯片，包括射頻前端、模擬前端、數(shù)字基帶電路和存儲器，以及溫度傳感器；其中:
[0008]所述數(shù)字基帶電路，用于對接收到的信號解碼并作出響應，同時控制對存儲器的讀寫操作、溫度傳感器的休眠與喚醒，并控制溫度傳感器執(zhí)行溫度感知操作；
[0009]所述存儲器，用于存儲無源超高頻RFID標簽的物品屬性信息、無源超高頻RFID標簽的ID、溫度數(shù)據(jù)以及用戶寫入數(shù)據(jù)。
[0010]進一步地，所述射頻前端，包括分別與所述數(shù)字基帶電路連接的解調(diào)電路和調(diào)制電路，以及與所述模擬前端連接的整流電路；其中:
[0011]所述解調(diào)電路，用于從用于讀取無源超高頻RFID標簽信息的閱讀器發(fā)出的射頻信號中提取出包絡，處理后傳送給數(shù)字基帶進行解碼；
[0012]所述調(diào)制電路，用于將數(shù)字基帶電路返回的無源超高頻RFID標簽數(shù)據(jù)調(diào)制到射頻頻段，并通過射頻天線發(fā)送給閱讀器；
[0013]所述整流電路，用于將閱讀器發(fā)射的射頻波轉化為標簽工作的直流能量，并發(fā)送給模擬前端。
[0014]進一步地，所述模擬前端，包括與所述整流電路連接的穩(wěn)壓電路，以及分別與所述穩(wěn)壓電路和數(shù)字基帶電路連接的復位電路和時鐘電路；其中:
[0015]所述穩(wěn)壓電路，用于將整流電路輸出的直流電壓轉化為穩(wěn)定的直流電壓，為整個芯片的用電部分提供工作電壓；
[0016]所述復位電路，用于產(chǎn)生上電復位信號，當無源超高頻RFID標簽上電、且穩(wěn)壓電路提供的電源電壓穩(wěn)定后，將復位電平拉高，使數(shù)字基帶電路節(jié)點信號復位；
[0017]所述時鐘電路，用于產(chǎn)生供數(shù)字基帶電路工作所需的時鐘信號。
[0018]進一步地，所述時鐘電路，具體包括振蕩器。
[0019]進一步地，所述溫度傳感器，包括依次連接至所述數(shù)字基帶電路的溫度信息采集前端電路和模數(shù)轉換器；其中:
[0020]所述溫度信息采集前端電路，用于產(chǎn)生一個與溫度成正比的電壓表示當前的環(huán)境溫度信息，還產(chǎn)生一個與溫度無關的基準電壓作為模數(shù)轉換的基準電壓；
[0021]所述模數(shù)轉換器，用于將標示溫度信息的電壓信號轉換為數(shù)字信號。
[0022]進一步地，所述溫度信息采集前端電路，包括PMOS管MPl?MP8，NMOS管麗I?麗16 ;其中:
[0023]所述PMOS管MPl?MP8的源極都連接在一起，并接至溫度信息采集前端電路的電源電壓，該電源電壓由模擬前端中的穩(wěn)壓電路提供；PM0S管MPl?MP8的柵極都連接在一起，并接至MP2的漏極；PM0S管MPl?MP7的漏極，分別接至NMOS管麗I?麗7的漏極；
[0024]所述NMOS管MNl的柵極和漏極相連，并與NMOS管MN2的柵極連接在一起；NM0S管MN8的柵極和漏極相連并與NMOS管MN9的柵極連接在一起；NM0S管MNl和NMOS管MN2的源極，分別和NMOS管MN8和NMOS管MN9的漏極相連；NM0S管MN9的源極和NMOS管MN15的漏極相連，NMOS管麗3?麗7各自的柵極和它們的漏極相連，并分別與NMOS管麗10?麗14的柵極相連；NM0S管麗3?麗7的源極，分別與NMOS管麗10?麗14的漏極相連；NM0S管麗11的源極接至NMOS管麗10的漏極，NMOS管麗12的源極接至NMOS管麗11的漏極并與NMOS管麗16的源極相連；NM0S管麗16的柵極和漏極連接在一起，并與NMOS管MN8的漏極和NMOS管麗15的柵極相連，作為溫度信息采集前端電路輸出的基準電壓VREF ；
[0025]所述NMOS管MN13的源極與NMOS管MN12的漏極相連，NMOS管MN14的源極與NMOS管麗12的漏極相連；NM0S管麗14的漏極，作為溫度信息采集前端電路輸出的溫度成正比的電壓VPTAT，NMOS管MN8、NMOS管MN15、NMOS管MNlO的源極連接至地。
[0026]進一步地，所述PMOS管MP1-MP7構成的電流鏡，將基準電流鏡像到其他各個支路；所述NMOS管麗3-MN14工作在亞閾值區(qū)，利用亞閾值區(qū)MOS管的柵源電壓之差與絕對溫度成正比的原理，產(chǎn)生一個與溫度成正比(PTAT)的電壓，該PTAT電壓表達式如下:
【權利要求】
1.一種具有溫度感知功能的無源超高頻RFID標簽芯片，其特征在于，包括射頻前端、模擬前端、數(shù)字基帶電路和存儲器，以及溫度傳感器；其中: 所述數(shù)字基帶電路，用于對接收到的信號解碼并作出響應，同時控制對存儲器的讀寫操作、溫度傳感器的休眠與喚醒，并控制溫度傳感器執(zhí)行溫度感知操作； 所述存儲器，用于存儲無源超高頻RFID標簽的物品屬性信息、無源超高頻RFID標簽的ID、溫度數(shù)據(jù)以及用戶寫入數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權利要求1所述的具有溫度感知功能的無源超高頻RFID標簽芯片，其特征在于，所述射頻前端，包括分別與所述數(shù)字基帶電路連接的解調(diào)電路和調(diào)制電路，以及與所述模擬前端連接的整流電路；其中: 所述解調(diào)電路，用于從用于讀取無源超高頻RFID標簽信息的閱讀器發(fā)出的射頻信號中提取出包絡，處理后傳送給數(shù)字基帶進行解碼； 所述調(diào)制電路，用于將數(shù)字基帶電路返回的無源超高頻RFID標簽數(shù)據(jù)調(diào)制到射頻頻段，并通過射頻天線發(fā)送給閱讀器； 所述整流電路，用于將閱讀器發(fā)射的射頻波轉化為標簽工作的直流能量，并發(fā)送給模擬前端。
3.根據(jù)權利要求2所述的具有溫度感知功能的無源超高頻RFID標簽芯片，其特征在于，所述模擬前端，包括與所述整流電路連接的穩(wěn)壓電路，以及分別與所述穩(wěn)壓電路和數(shù)字基帶電路連接的復位電路和時鐘電路；其中: 所述穩(wěn)壓電路，用于將整流電路輸出的直流電壓轉化為穩(wěn)定的直流電壓，為模擬前端的其余部分、數(shù)字電路、存儲器、溫度傳感器提供工作電壓； 所述復位電路，用于產(chǎn)生上電復位信號，當無源超高頻RFID標簽上電、且穩(wěn)壓電路提供的電源電壓穩(wěn)定后，將復位電平拉高，使數(shù)字基帶電路節(jié)點信號復位； 所述時鐘電路，用于產(chǎn)生供數(shù)字基帶電路工作所需的時鐘信號。
4.根據(jù)權利要求3所述的具有溫度感知功能的無源超高頻RFID標簽芯片，其特征在于，所述時鐘電路，具體包括振蕩器。
5.根據(jù)權利要求1所述的具有溫度感知功能的無源超高頻RFID標簽芯片，其特征在于，所述溫度傳感器，包括溫度信息采集前端電路和模數(shù)轉換器；其中: 所述溫度信息采集前端電路，用于產(chǎn)生一個與溫度成正比的電壓表示當前的環(huán)境溫度信息，還產(chǎn)生一個與溫度無關的基準電壓作為模數(shù)轉換的基準電壓； 所述模數(shù)轉換器，用于將標示溫度信息的電壓信號轉換為數(shù)字信號。
6.根據(jù)權利要求5所述的具有溫度感知功能的無源超高頻RFID標簽芯片，其特征在于，所述溫度信息采集前端電路，包括PMOS管MPf MP8，NMOS管ΜΝ1~MN16 ;其中: 所述PMOS管MPfMPS的源極都連接在一起，并接至溫度信息采集前端電路的電源電壓，該電源電壓由模擬前端中的穩(wěn)壓電路提供；PM0S管MPfMPS的柵極都連接在一起，并接至MP2的漏極；PM0S管ΜΡ1~MP7的漏極，分別接至NMOS管ΜΝ1~MN7的漏極； 所述NMOS管MNl的柵極和漏極相連，并與NMOS管MN2的柵極連接在一起；NM0S管MN8的柵極和漏極相連并與NMOS管MN9的柵極連接在一起；NM0S管MNl和NMOS管MN2的源極，分別和NMOS管MN8和NMOS管MN9的漏極相連；NM0S管MN9的源極和NMOS管MN15的漏極相連，NMOS管ΜΝ3~ΜΝ7各自的柵極和它們的漏極相連，并分別與NMOS管ΜΝ10-ΜΝ14的柵極相連；NMOS管MN3~MN7的源極，分別與NMOS管ΜΝ10-ΜΝ14的漏極相連；NM0S管MNll的源極接至NMOS管MNlO的漏極，NMOS管MN12的源極接至NMOS管MNll的漏極并與NMOS管麗16的源極相連；NM0S管麗16的柵極和漏極連接在一起，并與NMOS管MN8的漏極和NMOS管麗15的柵極相連，作為溫度信息采集前端電路輸出的基準電壓VREF ； 所述NMOS管麗13的源極與NMOS管麗12的漏極相連，NMOS管麗14的源極與NMOS管麗12的漏極相連；NM0S管麗14的漏極，作為溫度信息采集前端電路輸出的溫度成正比的電壓VPTAT，NMOS管MN8、NMOS管MN15、NMOS管MNlO的源極連接至地。
7.根據(jù)權利要求1-6中任一項所述的具有溫度感知功能的無源超高頻RFID標簽芯片，其特征在于，所述射頻前端、模擬前端、數(shù)字基帶電路、存儲器和溫度傳感器)基于相同的集成電路工藝，并集成 在同一片娃片上。
【文檔編號】G06K19/077GK103699927SQ201310692338
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月13日 優(yōu)先權日:2013年12月13日
【發(fā)明者】文光俊, 劉佳欣, 謝良波, 王耀 申請人:電子科技大學, 無錫成電科大科技發(fā)展有限公司