2.1 整流器和稳压器电路

    本论文采用肖特基二极管组成的Dickson电荷泵作为整流器电路，其电路原理图如图3所示。这是因为肖特基二极管具有较低的串联电阻和结电容，在将接收到的射频输入信号能量转换为直流电源供电时可以提供较高的转换效率，从而降低功耗。全部肖特基二极管均通过poly-poly电容连接在一起，其中纵向电容在输入电压Vin的负半周期进行充电、储能，而横向电容在Vin的正半周期进行充电、储能，从而产生直流高电压，其产生的电压为：

    VDD＝n·(Vp,RF－Vf,D)

    其中Vp,RF是输入射频信号的幅度，Vf,D是肖特基二极管的正向电压，n为所采用电荷泵的级数。

图3 整流器电路图

    图4是稳压器的电路图。该电路是要将整流器输出的直流电压稳定在一定的电平上，并为整个应答器芯片提供稳定的工作电压，来保证不会由于应答器芯片物理位置变化引起直流电压幅度的改变，避免可能导致的芯片击穿，从而起到保护应答器芯片的作用。该电路采用了自偏置的Cascnde结构，之所以选择该电路结构是因为Cascnde结构存在共栅管的隔离作用，使其具有很好的抑制电源波动的能力，从而提高电源抑制比(PSRR)，保证两个支路电流的基本稳定。其中 Q1与Q2的面积比为1∶8。此外，与一般的HF RFID应答器不同，我们在设计中采用了具有低压启动电路的低功耗电压参考源，以降低芯片的整体功耗

图4 稳压器电路图

    2.2 匹配网络和反向散射电路

    与13.56MHz的HF应答器不同，UHF频段的RFID应答器采用偶极子天线。图5是应答器与天线的SPICE(simulation program with integrated circuit emphasis)等效电路图。在该等效SPICE电路模型中，接收到的射频载波信号为Vs，天线的阻抗为Zs＝Rs＋jXL，可以看作是电压源Vs的内阻，而应答器芯片的等效输入阻抗则是ZL＝RL－jXL。所以，当ZL＝Zs*时，阻抗匹配，功率传输最大。在阻抗匹配的情况下，从带有天线的应答器看去，得到的阻抗应该是Z＝2RL，从而我们得到接收功耗Pre和电压摆幅VS之间的关系为侧：

    则输入到芯片两端的电压摆幅Vin为：

    为了达到阻杭匹配，电路还需要对匹配网络进行阻抗变换，这样才能使得天线的内阻和射频电路部分的输人阻抗达到共扼匹配，因此我们采用了L型匹配网络。由于芯片集成电感成本较高，而且精度较低，所以我们利用天线的电感作为匹配电感，将匹配电容集成到芯片中去。经过计算，该射频电路的输入阻抗约为 (105－j406)Ω。

图5 应答器与天线的SPICE等效电路图