射頻識別（RFID）市場出現強勁增長，2004年其銷售額高達17億美元，2008年預計將達到59億美元。這種激增的需求受到來自下一代RFID系統的帶動，下一代系統將會提供非視距的可讀性、改進的安全性，并可以重新配置產品信息。這些應用包括了庫存跟蹤、處方用藥跟蹤和認證、汽車安全鑰匙，以及安全設施的門禁控制等。在很多以前的出版物中可以找到有關RFID應用與發展良機的細節。這些功能將可能通過EPC-Global Class 1 Gen 2（即歐洲和國際上的ISO-18006標準）協議所定義的超高頻（UHF）系統來實現。這些功能還將利用最新的CMOS工藝節點通過標簽/閱讀器的技術創新來實現，例如射頻/模擬以及混合信號集成電路（IC）設計。許多新的IC要求取決于EPCGlobal Class 1 Gen 2協議，以及無源-反向散射UHF RFID標簽電路中的幾個關鍵射頻模塊的設計與仿真。可以采用仿真工具來研究在幾個最差系統級工作條件下的關鍵IC的性能度量。

工作在125或134kHz低頻（LF）或者13.56MHz高頻（HF）范圍內的電感回路無源RFID系統，其工作距離僅限于大約1m的范圍。UHF RFID系統工作在860至960MHz以及2.4GHZ的工業科學醫療（ISM）頻段。其具有更長的工作距離，對無源標簽而言典型工作范圍為3至10m。標簽從閱讀器的射頻信號接收信息和工作能量。如果標簽在閱讀器的范圍內，就會在標簽的天線上感應出交變的射頻電壓。該電壓經過整流后為標簽提供直流（DC）電源電壓。通過調制天線端口的阻抗來實現標簽對閱讀器的響應。這樣一來，標簽將信號反向散射給閱讀器。

閱讀器通過位速率范圍在26.7至128kbps之間的雙邊帶幅移鍵控（DSB-ASK）、單邊帶幅移鍵控（SSB-ASK）或者反相幅移鍵控 （PR-ASK）調制來實現對射頻載波的調制，將信息發送給一個或多個標簽。采用脈沖間隔編碼（PIE）格式來實現調制。此時，數據通過對載波在不同的時間間隔進行脈沖編碼來表示0或1b，并將其發送給標簽。通過頻帶分配和數據協議的標準化，EPC-Global最先通過統一世界范圍內的不同系統來降低整體成本。這一行動將采用相對廉價的CMOS技術來抵消設計新的復雜IC所產生的高昂費用。

采用更新的工藝節點預計將減少芯片面積的20%。由于涉及到數量，降低系統成本的努力主要集中在無源標簽的單位成本。其目標是將成本降低一個數量級，減少到每個標簽僅幾美分。

無源標簽的調制不同于一般的射頻通信方案，這是因為閱讀器的信號還為標簽供電。在無源反向散射系統中，距離是通過標簽可以獲得的輻射功率由前向鏈路（閱讀器到標簽）來決定的。新式的Gen-2標簽的設計目標是將閱讀距離最大化，并同時實現與該協議的兼容。距離方程（公式1）決定了理論距離，此時標簽將接收到足夠的電源來對閱讀器做出響應。

其中：EIRP=有效各向同性輻射功率，Ptag=標簽天線輸出所要求的功率，Gtag=標簽天線增益，λ=射頻載波的自由空間波長。

關閉閱讀器電源減少了標簽所獲得的電源。由于該調制方案中信號在大部分時間處于其最大值，因此具有極大優勢。然而，這種調制效率極低。這導致相對寬的信道或低的數據速率。

每個EPC Class 1 Gen 2指標，閱讀器傳輸的功率高達4W EIRP。在950MHz的載波頻率下，信道損耗在3m距離處是36.9dB。那么，標簽天線的功率是-0.88dBm。

在這一少量的可用功率和低直流功率轉換效率（整流器效率平均約為20%）下，CMOS標簽電路一般工作在僅幾微安電流的一伏特電壓下。由于無源 RFID標簽必須具有低成本并節省功耗，將標簽設計為采用相對簡單的幅度調制（AM）技術來實現從閱讀器接收信號。UHF RFID標簽模擬前端包括了幾個內部模擬子模塊。該模擬前端實現了DC電源、接收信號檢測/解調制和發送調制等全部的模擬處理。圖1中的模塊圖表示了典型 UHF RFID標簽的模擬前端以及數字狀態機。

整流器通過天線將接收到的射頻能量轉換為DC電源，為所有的其他模塊供電。接下來是作為電壓調節器的穩壓器，其限制并調整了由整流器產生的電壓。復位子模塊提供了復位信號，來表明經過整流的電壓已經達到了可靠的和規定的水平。就其本身而言，包絡檢測器檢測并解調制閱讀器的數據信號，還產生數字解調信號。環路振蕩器產生用于數字狀態機的時鐘。調制器通過改變天線端口的負載阻抗將調制信號調制到標簽天線。所有模擬前端電路通過Ansoft的 Nexxim電路仿真器采用Cadence Virtuoso設計環境以及TSMC 0.18-μm標準CMOS工藝庫進行仿真。

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