[发明专利]射频识别系统电路仿真模型

说明书

技术领域

本发明涉及一种电路仿真模型，具体来说，涉及一种对射频识别标签芯片的功能和性能进行快速、有效评估的射频识别系统电路仿真模型。

背景技术

射频识别技术是一种非接触自动识别技术，以其卓越的优点，正贯穿于生产、生活、贸易和流通等环节，特别是现今服务业的发展，为射频识别技术提供了广阔的发展平台，射频识别系统由标签与阅读器组成，低成本、低功耗和高性能标签芯片的研制，正成为推动射频识别技术普及的瓶颈之一。

模拟前端（AFE）是射频识别标签芯片与外界通信的空中接口，它主要完成能量的获取和数据的收发功能。稳定的电源产生电路和高性能的负载调制电路是整个模拟前端设计的难点，同时也是整个标签芯片设计的关键，对于一般的设计过程，标签芯片模拟前端的功能完整性和性能评估主要通过多项目晶圆（MPW）的样片经频谱分析仪、示波器、场强仪和标准阅读器实测，并经过原理图、版图的几次反复修改来完成。这造成了标签芯片研制投入大、风险高和设计周期长等缺点，从而加大了芯片设计的门槛，不利于射频识别技术的普及和发展。

发明内容

针对以上的不足，本发明提供了一种对射频识别标签芯片的功能和性能进行快速、有效评估的射频识别系统电路仿真模型，它包括：用于模拟实际阅读器等效电路，产生100%ASK调制信号的阅读器模型；用于模拟实际包含标签芯片在内的整张标签卡等效电路的标签卡模型；用于模拟实际测试副载波负载调制边带深度的PCB板线圈、示波器和频谱分析仪等效电路的感应线圈模型；用于模拟实际场强测试仪等效电路的场强仪模型。

所述阅读器模型包括100%ASK调制信号产生电路、源阻抗Rin、阅读器天线匹配网络、阅读器线圈天线L_reader和阅读器天线阻抗R_reader。

所述标签卡模型包括卡上天线电感L_tag、寄生电阻R_tag1/ R_tag2、卡片寄生电容C_par、模拟前端电路和数字等效负载Rlaod。

所述感应线圈模型包括两个感应线圈L_sen1/ L_sen2、线圈电阻R1和频谱分析仪探头模型probe。

所述场强仪模型包括线圈电感L_meter及其寄生电容C_meter和电阻R_meter。

本发明的射频识别系统电路仿真模型为射频识别标签芯片模拟前端的设计提供测试系统模拟验证平台，在芯片的研发阶段就能够对其功能和性能进行快速、有效的评估，从而大大缩减芯片的多项目晶圆成本、大大缩短芯片的研制周期、大大降低芯片的投片风险，同时也显著降低其设计门槛。

附图说明

图1为本发明射频识别系统电路仿真模型的功能框架图；

图2为本发明射频识别系统电路仿真模型的电路原理图；

图3 为本发明线圈天线电压值测试图；

图4为本发明线圈天线电压值仿真图；

图5为本发明仿真误差图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行进一步阐述。

如图1所示，本发明射频识别系统电路仿真模型在分析ISO/IEC 14443-2空中接口协议和ISO/IEC 10373-6测试协议的基础上，结合实测数据，并对实测仪器进行等效电路，提出了包含阅读器、标签卡天线在内的整个射频识别系统电路仿真模型，用该模型可以验证所设计的模拟前端是否能够正常工作。它包括用于模拟实际阅读器等效电路，产生100%ASK调制信号的阅读器模型；用于模拟实际包含标签芯片在内的整张标签卡等效电路的标签卡模型；用于模拟实际测试副载波负载调制边带深度的PCB板线圈、示波器和频谱分析仪等效电路的感应线圈模型；用于模拟实际场强测试仪等效电路的场强仪模型。

如图2所示，阅读器模型（reader）包括100%ASK调制信号产生电路、源阻抗Rin、阅读器天线匹配网络、阅读器线圈天线L_reader和阅读器天线阻抗R_reader；标签卡模型（tag）包括卡上天线电感L_tag、寄生电阻R_tag1/ R_tag2、卡片寄生电容C_par、模拟前端电路和数字等效负载Rlaod；感应线圈模型（sense）包括两个感应线圈L_sen1/ L_sen2、线圈电阻R1和频谱分析仪探头模型probe；场强仪模型（meter）包括线圈电感L_meter及其寄生电容C_meter和电阻R_meter。