射频识别(RFID)是一种自动识别技术,利用数据存储和远程读取数据来实现识别过程。无源超高频射频识别技术以其远距离、高速度和低成本已经成为RFID技术的研究热点,并将成为未来信息社会建设的一项基础技术。本文针对射频识别标签芯片的应用需求,对射频前端电路高性能、高灵敏度、低功耗、低成本方面展开了大量的研究。首先,本文对超高频射频识别系统的物理基础及其工作链路进行分析,从电磁场基本理论入手,对射频识别系统的能量传输、数据传输等物理过程进行了分析,并介绍了射频识别系统的组成及其对通讯过程。其次,本文对超高频射频电子标签的整体结构做了介绍,同时分析了射频前端各电路模块的设计指标。然后本文详细阐述了射频前端电路设计原理及过程,包括高效倍压整流电路、调制电路、解调电路和ESD保护电路。针对射频识别标签的低成本要求,本文设计一个只需标准CMOS工艺即可实现的高效倍压整流电路;在低功耗方面,高效倍压整流电路的效率达到60%~80%,在能量需求方面满足了远距离要求。同时改进调制解调电路,使其灵敏度得到提高,满足协议标准要求,并使芯片在性能上满足远距离要求。为保证芯片可靠性,本文设计了一个为保护天线接口PAD的ESD保护电路,在不影响芯片整体性能的情况下,保证芯片长期有效的工作。最后给出了射频前端及整个芯片的版图设计,详细阐述了版图设计过程中所采取的一些方法和原则,并给出了测试相关方法及数据。本文设计的射频识别标签芯片于2009年1月和2009年7月在TSMC0.18μm工艺线进行流片,测试结果满足无线最大读取距离6m,写MTP距离2m。