Diseño de bloques para una etiqueta RFID integrada en un nodo tecnológico de acceso libre

Abstract

Este documento presenta el diseño de una etiqueta RFID pasiva totalmente integrada en un nodo tecnológico de acceso abierto de 130 nm utilizando el kit de diseño de procesos (PDK) de SkyWater130. La etiqueta RFID se diseñó en un área de 10 mm^2. La etiqueta RFID incluye un rectificador de onda completa y un limitador de tensión para alimentar los bloques internos, que incluyen un sensor de temperatura (cuyo funcionamiento está entre 0 °C y 100 °C), un oscilador de anillo y un interruptor para la modulación de la carga. La etiqueta se alimenta únicamente de la señal de radiofrecuencia recibida del lector, lo que elimina la necesidad de una fuente de alimentación externa. Además, se utilizó modulación FSK para transmitir la información al lector. La etiqueta RFID incluye una bobina que se modeló en el software CST Studio Suite. Mediante simulaciones se extrajo el modelo RLC junto con otros parámetros de la antena como S11 y Z. La frecuencia de funcionamiento central de la bobina, y por tanto de la etiqueta RFID, es de 922 MHz, que corresponde a la frecuencia media dentro del rango proporcionado por la ANE para aplicaciones RFID. El inductor tiene un factor de calidad de 31.55. Además, en el proceso de diseño se utilizaron herramientas Open-Source compatibles con el flujo de diseño analógico de SkyWater, tales como: Xschem, Ngspice, Netgen y Magic. A través de algunas de estas herramientas se realizaron simulaciones para comprobar el funcionamiento de los bloques a nivel de esquemático y post-layout.