Компоненты систем цифровой маркировки и радиочастотной идентификации УВЧ-диапазона специализированного назначения тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Сотсков Денис Иванович

• Сотсков Денис Иванович
• кандидат наук
• 2026

Оглавление диссертации кандидат наук Сотсков Денис Иванович

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ И ПРОБЛЕМНЫХ ВОПРОСОВ В ОБЛАСТИ ЦИФРОВОЙ МАРКИРОВКИ И РАДИОЧАСТОТНОЙ ИДЕНТИФИКАЦИИ

1.1 Обзор современных систем цифровой маркировки и радиочастотной идентификации

1.2 Анализ современного состояния и проблемных вопросов проектирования микросхем приемопередатчиков считывателей УВЧ-диапазона

1.3 Анализ современного состояния и проблемных вопросов в области проектирования и тестирования микросхем радиочастотных меток

1.4 Постановка цели и задач исследования

Выводы по главе

Глава 2. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩЕЙ И РАЗРАБОТКА НОВОЙ НАУЧНО-МЕТОДИЧЕСКОЙ БАЗЫ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ КОМПОНЕНТОВ СИСТЕМ ЦИФРОВОЙ МАРКИРОВКИ И РАДИОЧАСТОТНОЙ ИДЕНТИФИКАЦИИ УВЧ-ДИАПАЗОНА В РАМКАХ КМОП ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

2.1 Конструктивно-топологические принципы разработки радиочастотных базовых элементов для специальных технологических библиотек

2.2 Особенности задания требований к параметрам сложно-функциональных блоков микросхемы приемопередатчика считывателя УВЧ-диапазона

2.3 Методика проектирования блока управления питанием микросхемы радиочастотной метки УВЧ-диапазона

2.4 Методика проектирования КМОП генератора, управляемого напряжением,

с перекрестными обратными связями

Выводы по главе

Глава 3. РАЗРАБОТКА НАУЧНО-МЕТОДИЧЕСКОЙ БАЗЫ И СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ДЛЯ ТЕСТИРОВАНИЯ КОМПОНЕНТОВ СИСТЕМ ЦИФРОВОЙ МАРКИРОВКИ И РАДИОЧАСТОТНОЙ ИДЕНТИФИКАЦИИ

3.1 Специализированный стенд для экспериментального определения дальности чтения/записи радиочастотных меток УВЧ-диапазона

3.2 Методы контроля радиочастотных параметров микросхем радиочастотных меток УВЧ-диапазона

3.3 Специализированные стенд и методика тестирования радиочастотного интерфейса радиочастотных меток ВЧ-диапазона (стандарта ИСО/МЭК 14443)

3.4 Метод отбраковки микросхем радиочастотных меток ВЧ-диапазона,

чувствительных к скорости нарастания поля

Выводы по главе

Глава 4. РАЗРАБОТАННЫЕ СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫЕ РЕШЕНИЯ ДЛЯ ЗАДАЧ ЦИФРОВОЙ МАРКИРОВКИ И РАДИОЧАСТОТНОЙ ИДЕНТИФИКАЦИИ

4.1 Специализированная библиотека СВЧ базовых элементов для КМОП технологического процесса

4.2 Сложно-функциональные блоки микросхемы приемопередатчика считывателя УВЧ-диапазона

4.3 Приемопередатчик считывателя УВЧ-диапазона

4.4 Аналоговый тракт радиочастотной метки УВЧ-диапазона

Выводы по главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

БЛАГОДАРНОСТИ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ А. СВИДЕТЕЛЬСТВА О ГОСУДАРСТВЕННОЙ

РЕГИСТРАЦИИ ТОПОЛОГИЙ ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМ

ПРИЛОЖЕНИЕ Б. АКТЫ ВНЕДРЕНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

ВВЕДЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Компоненты систем цифровой маркировки и радиочастотной идентификации УВЧ-диапазона специализированного назначения»

Актуальность темы исследования

Актуальность задач, решаемых в рамках диссертационного исследования, обусловлена необходимостью оперативного создания отечественной высокоинтегрированной приемопередающей электронной компонентной базы -микросхем радиочастотных (РЧ) приемопередатчиков, предназначенных для использования в составе радиоэлектронной аппаратуры систем беспроводной связи и передачи данных, цифровой маркировки и радиочастотной идентификации, в т.ч. специализированного назначения - предназначенных для применения на объектах критической информационной инфраструктуры.

Применение микросхем РЧ приемопередатчиков зарубежного производства в радиоэлектронной аппаратуре систем критической информационной инфраструктуры крайне нежелательно или вовсе недопустимо из-за потенциальной возможности несанкционированного доступа (включение, выключение, переконфигурирование посредством радиоканала) и ограничений в поставке. Существующие отечественные микросхемы РЧ приемопередатчиков, в большинстве своем, были разработаны с использование зарубежных технологических процессов (8Юе БиКМОП, КМОП 90...65 нм), которые недоступны в настоящее время - дальнейшее серийное производство данных микросхем в ряде случаев прекращено, а в ряде случаев экономически нецелесообразно. Таким образом, актуальной является разработка микросхем РЧ приемопередатчиков с использованием наиболее доступных отечественным разработчикам и дизайн-центрам полупроводниковых технологий -КМОП технологических процессов (ТП) общего назначения с проектными нормами 250.180 нм.

Рынок цифровой маркировки (ЦМ) и радиочастотной идентификации (РЧИ) в РФ оценивается примерно в 2,4 млрд. рублей, области применения: транспорт, ритейл, производство, банки и нефтегазовая промышленность, медицина, идентификация животных и пр. С учетом реализации национального проекта «Экономика данных и цифровая трансформация государства» ожидается существенный ежегодный рост данного показателя рынка. При этом доля изделий зарубежного производства в УВЧ-диапазоне составляет 60.80%, а отечественные компоненты, необходимые для

построения систем ЦМ и РЧИ - микросхемы РЧ меток (РЧМ) и микросхемы приемопередатчиков считывателей, - представлены в ограниченном объеме или вовсе отсутствуют.

В отличие от современных высокоинтегрированных РЧ микросхем для систем связи и передачи данных, навигации, обнаружения, изготавливаемых преимущественно в рамках КМОП ТП с малыми проектными нормами (45.. .7 нм), микросхемы для систем ЦМ и РЧИ реализуются с использованием КМОП ТП уровня 180.130 нм, что делает потенциально возможным применение доступных отечественным разработчикам и дизайн-центрам ТП, предназначенных преимущественно для разработки цифровых и низкочастотных аналоговых микросхем. Между тем использование подобных исходно «цифровых» ТП при разработке РЧ микросхем, как правило, осложняется отсутствием: (1) информации о высокочастотных возможностях ТП - СВЧ-характеристиках и параметрах его базовых элементов; (2) специализированной библиотеки СВЧ базовых элементов для современных систем автоматизированного проектирования (САПР) микросхем.

Кроме того, оперативное создание микросхем РЧ приемопередатчиков (в т.ч. РЧМ и приемопередатчиков считывателей для систем ЦМ и РЧИ) предполагает использование: готовых для выбранного ТП сложно-функциональных блоков (СФБ) и/или методик их проектирования, а также специализированных методик и аппаратно-программных стендов тестирования.

т~ч и __и

В этой связи актуальным является исследование и развитие научно-методической базы (в частности методик проектирования и экспериментальных исследований) и разработка специализированных технических средств (в частности библиотек СВЧ базовых элементов и СФБ, аппаратно-программных стендов тестирования) для проектирования и тестирования компонентов систем ЦМ и РЧИ.

В представленных результатах исследования наибольшее внимание уделено:

- исследованию и развитию возможностей широкодоступного исходно «цифрового» КМОП ТП с проектной номой 180 нм для создания отечественных микросхем УВЧ- и СВЧ-диапазонов;

- развитию методик проектирования и разработке аналоговых СФБ микросхем пассивных РЧМ и приемопередатчиков считывателей систем ЦМ и РЧИ УВЧ-диапазона;

- исследованию и развитию методов и средств тестирования РЧМ и микросхем РЧМ УВЧ- и ВЧ-диапазонов.

Состояние исследований по тематике

Исследованию и развитию возможностей отечественных КМОП ТП посвящен ряд научно-технических работ д.т.н., профессора Л.И. Бабака, д.т.н., профессора П.В. Панасенко, д.т.н., профессора Н.А. Шелепина, к.т.н. В.В. Елесина, к.т.н. А.А. Коколова, к.т.н. В.В. Репина, к.т.н. Н.А. Усачева [1-5], в которых представлены результаты разработки и исследований характеристик и параметров СВЧ базовых элементов и СФБ, выполненных в рамках КМОП КНИ ТП с проектной нормой 180 нм и КМОП ТП с проектной нормой 90 нм. Результаты подобных исследований для доступного объемного исходно «цифрового» КМОП ТП с проектной нормой 180 нм не представлены.

Среди зарубежных авторов, занимающихся проблематикой разработки СВЧ микросхем на основе КМОП ТП уровня 180.90 нм, следует отметить работы G.M. Rebeiz, J.D. Cressler, R. Zhang и др.

В открытых научно-технических источниках [6-30] представлены результаты проектирования микросхем приемопередатчиков считывателей УВЧ-диапазона, предназначенных для изготовления преимущественно в рамках недоступных отечественным разработчикам и дизайн-центрам КМОП или SiGe БиКМОП ТП. Вопросы проектирования одного из ключевых СФБ приемопередатчиков считывателей - генератора, управляемого напряжением (ГУН), рассмотрены в работах Гребенникова А.В., Rohde U.L., Hajimiri A. [31-33], между тем представленные подходы не формализованы в достаточной степени для оперативного проектирования СФБ ГУН с низким значением уровня фазового шума с использованием современных САПР.

Ряд работ [34-37] посвящен проектированию микросхем пассивных РЧМ УВЧ-диапазона в рамках стандартных КМОП технологических процессов. При этом методики проектирования ключевого СФБ данных микросхем - блока управления питанием, осуществляющего формирование напряжения питания микросхемы с требуемыми параметрами посредством преобразования входной РЧ мощности, либо отсутствуют, либо освещены недостаточно для их практического применения [38, 39].

Тестированием компонентов систем ЦМ и РЧИ занимаются крупные зарубежные и отечественные компании-производители данных компонентов. При этом, как правило, применяются специализированные аппаратно-программные стенды тестирования (АПСТ) и тестеры, которые представлены в РФ в ограниченном объеме, и зачастую недоступны малым дизайн-центрам, занимающимся разработкой компонентов для систем ЦМ и РЧИ, в силу их высокой стоимости или экспортных ограничений. В частности, для экспериментального определения дальности чтения/записи РЧМ УВЧ-диапазона применяют специализированные АПСТ на базе безэховой камеры [40, 41], а оперативное тестирование радиочастотного интерфейса РЧМ ВЧ-диапазона (например, стандарта ГОСТ Р ИСО/МЭК 14443) требует применения специализированных тестеров, например, выпускаемых такими компаниями как National Instruments (США) и Keolabs (Франция) [42, 43], поставки которых в Россию существенно затруднены.

Методы контроля радиочастотных параметров микросхем РЧМ УВЧ-диапазона, таких, как чувствительность и входной импеданс, описаны в работах Никитина П.В. и Mayer L.W. [44, 45]. Между тем не проведен сравнительный анализ предложенных методов.

Наподобие известного нарушения функционирования при воздействии медленно нарастающего напряжения питания программируемых цифровых и аналого-цифровых микросхем (микроконтроллеры, ПЛИС и пр.), требующих инициализации (записи данных из встроенного или внешнего ПЗУ в ОЗУ и регистры) [46, 47], РЧМ ВЧ-диапазона (например, стандарта ГОСТ Р ИСО/МЭК 14443) могут быть чувствительны к скорости нарастания магнитного поля. Существующий подход к выявлению на ранних этапах изготовления чувствительных к скорости нарастания поля РЧМ предполагает тестирование микросхемы из их состава при воздействии на РЧ выводы немодулированного сигнала с заданным временем нарастания амплитуды напряжения и последующую подачу команды с анализом ответной посылки микросхемы. Данный подход не позволяет оперативно и достоверно отбраковывать микросхемы РЧМ в ходе серийного производства.

Целью исследования является развитие научно-методической базы и специализированных технических средств для проектирования и тестирования компонентов систем цифровой маркировки и радиочастотной идентификации.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1 Разработка специализированной библиотеки СВЧ базовых элементов для доступного отечественным разработчикам и дизайн-центрам КМОП технологического процесса с проектной нормой 180 нм, в том числе: проведение исследований конструктивно-топологических принципов разработки РЧ базовых элементов для специализированных технологических библиотек; проведение экспериментальных исследований характеристик и параметров типовых представителей СВЧ базовых элементов из состава разработанной библиотеки.

2 Разработка приемопередатчика считывателя УВЧ-диапазона в рамках доступного отечественным разработчикам и дизайн-центрам КМОП технологического процесса с проектной нормой 180 нм, включая: задание типовых требований к параметрам сложно-функциональных блоков; разработку и апробацию методики проектирования сложно-функционального блока генератора, управляемого напряжением; проектирование комплекта необходимых РЧ и аналоговых сложно-функциональных блоков.

3 Разработка методики проектирования блока управления питанием микросхем РЧ меток УВЧ-диапазона и её апробация в ходе проектирования аналогового тракта микросхемы РЧ метки УВЧ-диапазона в рамках КМОП технологического процесса с проектной нормой 110 нм.

4 Исследование, разработка и апробация специализированной методической базы и аппаратно-программных средств для тестирования компонентов систем ЦМ и РЧИ:

- разработка и апробация специализированного аппаратно-программного стенда для экспериментального определения дальности чтения/записи РЧ меток УВЧ-диапазона;

- проведение сравнительного анализа методов контроля радиочастотных параметров микросхем РЧМ УВЧ-диапазона;

- разработка и апробация специализированного аппаратно-программного стенда и методики тестирования радиочастотного интерфейса РЧ меток ВЧ-диапазона (стандарт ГОСТ Р ИСО/МЭК 14443);

- разработка и апробация метода отбраковки РЧ меток ВЧ-диапазона (стандарт ГОСТ Р ИСО/МЭК 14443), чувствительных к скорости нарастания поля.

Научная новизна исследования

1 Разработана методика проектирования блока управления питанием микросхем РЧ меток УВЧ-диапазона, предусматривающая учет совокупности значимых параметров аналогового, цифрового трактов и энергонезависимой памяти разрабатываемой микросхемы, применяемого элементно-технологического базиса, а также параметров радиочастотного интерфейса системы цифровой маркировки и радиочастотной идентификации, регламентируемых выбранным стандартом. Применение методики позволяет выполнить оперативную оптимизацию параметров электрических схем ключевых функциональных блоков (умножитель напряжения, ограничитель постоянного напряжения, защита от перенапряжения) блока управления питанием для достижения требуемых значений границ динамического диапазона (чувствительность, максимальный уровень входной РЧ мощности) и диапазона рабочих частот микросхемы РЧ меток УВЧ-диапазона.

2 Разработана методика проектирования КМОП генераторов, управляемых напряжением, с перекрестными обратными связями, основанная на применении комплекса мер, направленных на снижение уровня фазового шума, в ходе операций, выполняемых средствами как малосигнального, так и нелинейного анализа. Применение методики позволяет выполнить оперативную оптимизацию параметров электрической схемы генератора, управляемого напряжением, для достижения малого значения уровня фазового шума при заданных ограничениях на диапазон частот выходного сигнала, диапазон управляющих напряжений и напряжение питания.

3 Разработан метод отбраковки РЧ меток ВЧ-диапазона, чувствительных к скорости нарастания поля, основанный на измерении импеданса микросхем РЧ меток с использованием средств векторного анализа цепей. Применение разработанного метода позволяет повысить достоверность отбраковки РЧ меток, чувствительных к скорости нарастания поля.

Практическая значимость

1 Разработана не имеющая аналогов специализированная библиотека СВЧ базовых элементов для доступного отечественным разработчикам и дизайн-центрам КМОП технологического процесса с проектной нормой 180 нм, включающая в своем составе набор РЧ МОП-транзисторов для усилительного и ключевого применения,

варикапы на основе МОП-структур трех типов, спиральные катушки индуктивности, МДМ-конденсаторы и прочие элементы. Библиотека предназначена для разработки отечественных радиочастотных сложно-функциональных блоков и микросхем с рабочими частотами до 3.5 ГГц.

2 Получены оригинальные экспериментальные данные о характеристиках и параметрах СВЧ базовых элементов доступного отечественным разработчикам и дизайн-центрам КМОП технологического процесса с проектной нормой 180 нм.

3 С использованием разработанной специализированной библиотеки СВЧ базовых элементов для КМОП технологического процесса с проектной нормой 180 нм спроектирован комплект сложно-функциональных блоков, включающий: малошумящий усилитель, квадратурный демодулятор, квадратурный модулятор, усилитель мощности, программируемый фильтр нижних частот, программируемый видеоусилитель с интегрированным фильтром нижних частот, генератор управляемый напряжением, схему фазовой автоподстройки частоты.

4 С использованием разработанных сложно-функциональных блоков для КМОП технологического процесса с проектной нормой 180 нм, разработан приемопередатчик считывателя УВЧ-диапазона на основе архитектуры прямого преобразования с квадратурными каналами и типовыми расчетными значениями чувствительности и верхней границы линейности амплитудной характеристики приемника в режиме «Talk» минус 80 дБм и 12 дБм соответственно, мощностью выходного сигнала передатчика 16 дБм.

5 С использованием разработанной методики проектирования блока управления питанием разработан аналоговый тракт микросхемы РЧ метки УВЧ-диапазона для КМОП технологического процесса с проектной нормой 110 нм с расчетным значением коэффициента полезного действия блока управления питанием 70 %, добротностью менее 15 при мощности входного радиочастотного сигнала минус 12,7 дБм.

6 На базе безэховой камеры разработан специализированный аппаратно-программный стенд тестирования для экспериментального определения дальности чтения/записи РЧ меток УВЧ-диапазона.

7 На основе стандартных средств измерений широкой области применения разработан специализированный аппаратно-программный стенд, а также методика

тестирования радиочастотного интерфейса РЧ меток ВЧ-диапазона (стандарт ГОСТ Р ИСО/МЭК 14443).

Результаты, выносимые на защиту

1 Методика проектирования блока управления питанием микросхем РЧ меток УВЧ-диапазона, предусматривающая учет совокупности значимых параметров аналогового, цифрового трактов и энергонезависимой памяти разрабатываемой микросхемы, применяемого элементно-технологического базиса, а также параметров радиочастотного интерфейса системы цифровой маркировки и радиочастотной идентификации, регламентируемых выбранным стандартом. Применение методики позволяет выполнить оперативную оптимизацию параметров электрических схем ключевых функциональных блоков (умножитель напряжения, ограничитель постоянного напряжения, защита от перенапряжения) блока управления питанием для достижения требуемых значений границ динамического диапазона (чувствительность, максимальный уровень входной РЧ мощности) и диапазона рабочих частот микросхемы РЧ меток УВЧ-диапазона.

2 Методика проектирования КМОП генераторов, управляемых напряжением, с перекрестными обратными связями, основанная на применении комплекса мер, направленных на снижение уровня фазового шума, в ходе операций, выполняемых средствами как малосигнального, так и нелинейного анализа. Применение методики позволяет выполнить оперативную оптимизацию параметров электрической схемы генератора, управляемого напряжением, для достижения малого значения уровня фазового шума при заданных ограничениях на диапазон частот выходного сигнала, диапазон управляющих напряжений и напряжение питания.

3 Метод отбраковки РЧ меток ВЧ-диапазона, чувствительных к скорости нарастания поля, основанный на измерении импеданса микросхем РЧ меток с использованием средств векторного анализа цепей. Применение метода позволяет повысить достоверность отбраковки РЧ меток, чувствительных к скорости нарастания поля.

4 Специализированные средства для проектирования и тестирования компонентов систем цифровой маркировки и радиочастотной идентификации, в т.ч.:

- специализированная библиотека СВЧ базовых элементов и комплект сложно-функциональных блоков для доступного отечественным разработчикам и дизайн-центрам КМОП технологического процесса с проектной нормой 180 нм;

- приемопередатчик считывателя УВЧ-диапазона на основе архитектуры прямого преобразования с квадратурными каналами для КМОП технологического процесса с проектной нормой 180 нм;

- аналоговый тракт микросхемы радиочастотной метки УВЧ-диапазона для КМОП технологического процесса с проектной нормой 110 нм;

- специализированный аппаратно-программный стенд тестирования для экспериментального определения дальности чтения/записи радиочастотных меток УВЧ-диапазона.

- специализированный аппаратно-программный стенд, а также методика тестирования радиочастотного интерфейса радиочастотных меток ВЧ-диапазона (стандарт ГОСТ Р ИСО/МЭК 14443).

Достоверность результатов исследования

Достоверность полученных результатов подтверждена экспериментальными исследованиями с использованием современного контрольно-измерительного оборудования и/или схемно-топологическим моделированием в САПР.

Апробация результатов

Основные результаты выполненного исследования докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях «ЭКБ и микроэлектронные модули» (20162025гг.), «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии» (2016г., 2021г., 2024г., 2025г.), «Радиационная стойкость электронных систем» (2023-2024гг.), «IEEE Сибирская конференция по управлению и связи» (2016г., 2021г.), 16-ом международном симпозиуме по проектированию и тестированию (EWDTS) в 2018 г., 30-ой международной конференции по микроэлектронике (MIEL) в 2017 г.

Основные результаты исследований опубликованы в 10 печатных работах, в т.ч. в 4 изданиях рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ, в 2 изданиях, индексируемых Scopus / Web of Science, получено 7 свидетельств о государственной регистрации топологий интегральных микросхем (приложение А).

Результаты исследования использованы при выполнении НИОКР в ООО «НМ-Тех», АО «ЭНПО СПЭЛС», что подтверждено актами внедрения (приложение Б).

Личный вклад автора

Результаты исследования получены автором лично, либо при его непосредственном участии.

Структура и объем диссертации

Текст диссертации состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и двух приложений. Общий объем диссертационной работы - 180 страниц машинописного текста. Диссертационная работа иллюстрируется 141 рисунком и содержит 28 таблиц. Список литературы содержит 128 позиций.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ И ПРОБЛЕМНЫХ ВОПРОСОВ В ОБЛАСТИ ЦИФРОВОЙ МАРКИРОВКИ И РАДИОЧАСТОТНОЙ ИДЕНТИФИКАЦИИ

1.1 Обзор современных систем цифровой маркировки и радиочастотной идентификации

Развитие цифровых технологий в экономике и социальной сфере предполагает активное внедрение технологий цифровой маркировки (ЦМ) и радиочастотной идентификации (РЧИ) и систем на их основе.

Под маркировкой понимают процесс присвоения изделию (объекту маркировки) уникального контрольного идентификационного знака (КИЗ) [48]. Под КИЗ понимают определенную электронную метку, с использованием которой возможно отследить определенные характеристики продукта (например, дата и место производства, производитель и т.д.) [48]. Классическими примерами КИЗ являются штрихкод, куаркод. К недостаткам подобных методов ЦМ является возможность их подделки, повреждения, а также сильно ограниченный радиус действия подобной системы. Активно внедряемым методом ЦМ является применение технологии РЧИ, которая предполагает нанесение на объект исследований специализированной РЧ метки (РЧМ), которая содержит полупроводниковый кристалл (микросхему РЧМ), наклеенный на носитель и антенну для передачи и приема электромагнитной (ЭМ) энергии извне. Считывание (в ряде случаев также и запись) информации с РЧМ осуществляется с использованием устройств считывания и опроса (считывателей), представляют собой стационарные или портативные приемопередатчики, излучающие ЭМ-энергию, необходимую для питания РЧМ и содержащую информацию, а также принимающие ответ от РЧМ, передаваемый посредством обратного рассеяния (англ. «backscaterrmg»). С целью автоматизации процедуры обмена данными, их обработки и хранения к считывателю подключается персональный компьютер (ПК). В случае портативных считывателей ПК интегрирован в его состав. Пример типовой системы на основе технологии РЧИ показан на рисунке 1.1.

Современные системы РЧИ по диапазону частот подразделяются на низкочастотные (125-134 кГц), высокочастотные (13,56 МГц), ультравысокочастотные (433 МГц, 840.960 МГц, 2400 МГц). В ряде случаев применяют специализированные

системы, функционирующие в сверхвысокочастотном (СВЧ) диапазоне частот (5,8 ГГц). С ростом частоты уменьшаются габаритные размеры антенн меток, а также увеличивается дальность действия системы (от нескольких см до единиц и десятков метров). Низкочастотные и высокочастотные системы находят широкое применение в системах разграничения/контроля доступа, идентификации животных, бесконтактных платежей (высокочастотные системы), тогда как системы ультравысокочастотного (УВЧ) и СВЧ-диапазонов находят применение в системах идентификации товаров, транспорта, материалов, в медицине и многих других областях.

Рисунок 1.1 - Типовой пример системы ЦМ на основе технологии РЧИ [49]: 1 - ПК, 2 - считыватель; 3 - область действия системы РЧИ; 4 - РЧМ

В зависимости от наличия источника питания РЧМ делятся на активные, пассивные и полупассивные. Активные РЧМ включают в себя автономный элемент питания, обеспечивающий функционирование всех её узлов (радиотракта, цифрового автомата, датчиков и др.). Активные РЧМ обладают максимальной дальностью считывания (до 100 м и более), допускают большую скорость перемещения РЧМ относительно считывателя при обмене данными. К очевидным их недостаткам следует отнести ограниченный срок действия, который определяется в основном типом элемента питания и температурными условиями использования, высокую стоимость и значительные габаритные размеры. Подобные изделия широко применяются в системах контроля проезда на платных автомагистралях, а также для маркировки дорогостоящих крупногабаритных грузов (контейнеров и др.). Пример активной РЧМ показан на рисунке 1.2.

Рисунок 1.2 - Пример активной РЧМ УВЧ-диапазона ф. RFID Inc. (США) [50] (размеры: 76,2x50,8x25,4 мм3, вес: 113 гр.)

Пассивные РЧМ не имеют в своем составе источника питания. Энергия, необходимая для их функционирования поступает от считывателя. Преимуществами пассивных РЧМ являются низкая стоимость (несколько десятков центов), малые габаритные размеры (от нескольких мм в длину и ширину), ограничиваемые, как правило, антенной, высокая технологичность сборки. К очевидным недостаткам следует отнести существенно меньший радиус действия - от нескольких сантиметров до нескольких метров, отсутствие датчиков в составе. Следует отметить, что подобные РЧМ находят в настоящее время наибольшее применение в системах учета товаров, логистических системах и др. Примеры пассивных РЧМ УВЧ-диапазона показаны на рисунке 1.3.

юО О

I lift 111 м IГТТП Mil iTTfrrttfl 11 till 11111 tTTntl II tl rfiltl III 11

1 il ¿1 al J ¿I'd

MM CM

Б

Рисунок 1.3 - Примеры пассивных РЧМ УВЧ-диапазона общего назначения (а) и для маркировки металлических объектов (б) ф. RFID Inc. (США) [50]

о

(размеры: 133x85 мм (а), 0 5...15 мм (б))

Промежуточное положение занимают так называемые полупассивные РЧМ, которые содержат в своем составе датчики. Подобные РЧМ имеют батарейный источник питания, но его энергия расходует на работу электронных датчиков, тогда как для формирования ответной посылки достаточно энергии, передаваемой считывателем.

а

Примеры портативного и стационарного считывателей диапазона УВЧ показаны на рисунке 1.4. В ряде случаев считыватели интегрируют в так называемые порталы, примеры которых показаны на рисунке 1.5.

ш

а) б)

Рисунок 1.4 - Примеры портативного (а) и стационарного (б) считывателей УВЧ-диапазона ф. Zebra Tech. Corp. (США) [51]

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Сотсков Денис Иванович, 2026 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Исследования возможностей отечественной технологии КМОП КНИ 180 нм для создания радиочастотных приемо-передающих БИС космического назначения / Н.А. Усачев, В.В. Елесин, Г.Н. Назарова и др. // Изв. вузов. Электроника. - 2017. - Т. 22. - № 6. - С. 546-558.

2. Н.А. Усачев, В.В. Елесин, Д.И. Сотсков и др. Библиотека элементов и функциональные блоки для создания приемопередающих БИС космического назначения по отечественной КМОП КНИ-технологии 180 нм // Международная конференция "Микроэлектроника 2016", 2016. С.387-390.

3. Sotskov D.I., Kuznetsov A.G., Elesin V.V., et al. SOI CMOS, SiGe BiCMOS, GaAs HBT and GaAs PHEMT Technologies Characterization for Radiation-Tolerant Microwave Applications // 2021 International Siberian Conference on Control and Communications (SIBCON). - 2021. - P. 1-4.

4. Возможности и перспективы контрактной разработки и производства на российской полупроводниковой фабрике конкурентоспособной ЭКБ кремниевой СВЧ электроники для систем связи, радиолокации, радиочастотной идентификации, навигации / Д. И. Сотсков, Л. И. Бабак, П. В. Панасенко [и др.] // Наноиндустрия. - 2021. - Т. 14. - № S7(107). - С. 253-255.

5. Комплект диаграммообразующих СВЧ ИС для приемопередающих модулей Х-диапазона с АФАР на основе отечественной 90-нм КМОП-технологии / Л. И. Бабак, П. В. Панасенко, А. А. Коколов [и др.] // Наноиндустрия. - 2020. - Т. 13. - № S4(99). - С. 421-422.

6. Wang J., Zhang C., Chi B., et al. A fully integrated CMOS UHF RFID reader transceiver for handheld applications // Proceedings of the 2009 IEEE Custom Integrated Circuits Conference. - San Jose, CA, USA: Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc., 2009. - P. 495-498.

7. Wang J., Zhang C., Wang Z. A low power low cost fully integrated UHF RFID reader with 17.6dBm output P1dB in 0.18 pm CMOS process // Proceedings of the 2010 IEEE Radio Frequency Integrated Circuits Symposium. - Anaheim, CA, USA: Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc., 2010. - P. 109-112.

8. Peng Q., Zhang C., Song Y., et al. A low-cost, low-power UHF RFID reader transceiver for mobile applications // Proceedings of the 2012 IEEE Radio Frequency Integrated Circuits Symposium. - Montreal, QC, Canada: Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc., 2012. - P. 243-246.

9. Ye L., Zhang C., Chi B., et al. A 900MHz UHF RFID reader transceiver in 0.18^m CMOS technology // Proceedings of the 2008 9th International Conference on Solid-State and Integrated-Circuit Technology. - Beijing: Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc., 2008. - P. 1569-1572.

10. Ye L., Zhang C., Chi B., et al. A Single-Chip CMOS UHF RFID Reader Transceiver for Chinese Mobile Applications // IEEE Journal of Solid-State Circuits. - 2010. -Vol. 45, no. 7. - P. 1316-1329.

11. Liu S., Wang B., Shen J., et al. A fully integrated CMOS transceiver for Mobile UHF RFID reader // Proceedings of the IET International Conference on Information Science and Control Engineering 2012 (ICISCE 2012). - Shenzhen: IET, 2012. - P. 1-5.

12. Zhang R., et al. A single-chip CMOS UHF RFID reader transceiver // 2010 IEEE Radio Frequency Integrated Circuits Symposium, Anaheim, CA, USA, 2010. - P. 101-104.

13. Zhang R., Shi C., Lai Z. A single-chip UHF RFID reader transceiver for mobile applications // 2014 IEEE International Wireless Symposium (IWS 2014), Xi'an, China, 2014.

- P. 1-4.

14. Wang W., et al. Single-Chip UHF RFID reader in 0.18-^m CMOS // 2007 IEEE Custom Integrated Circuits Conference, San Jose, CA, USA, 2007. - P. 111-114.

15. Wang W., et al. A Single-Chip UHF RFID Reader in 0.18 ^m CMOS Process // IEEE Journal of Solid-State Circuits. - 2008. - Vol. 43, no. 8. - P. 1741-1754.

16. Zhang J., Lin F., Wang Y., Diao S. Design of low-energy transceivers in nanoscale CMOS for Internet of Things (Invited) // 2015 Asia-Pacific Microwave Conference (APMC), Nanjing, China, 2015. - P. 1-3.

17. Khannur P. B., et al. An 860 to 960MHz RFID Reader IC in CMOS // 2007 IEEE Radio Frequency Integrated Circuits (RFIC) Symposium, Honolulu, HI, USA, 2007. - P. 269272.

18. Khannur P. B., et al. A Universal UHF RFID Reader IC in 0.18-^m CMOS Technology // IEEE Journal of Solid-State Circuits. - 2008. - Vol. 43, no. 5.

- P. 1146-1155.

19. Kwon I., et al. A Single-Chip CMOS Transceiver for UHF Mobile RFID Reader // IEEE Journal of Solid-State Circuits. - 2008. - Vol. 43, no. 3. - P. 729-738.

20. Park K. H., et al. 900 MHz Passive RFID Reader Transceiver IC // 2006 European Microwave Conference, Manchester, UK, 2006. - P. 1675-1678.

21. Ghahremani A., Rezaei V. D., Sharif Bakhtiar M. A UHF-RFID Transceiver With a Blocker-Canceller Feedback and +30 dBm Output Power // IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Papers. - 2013. - Vol. 60, no. 11. - P. 3043-3054.

22. N.A Usachev, V.V. Elesin, A.Y. Nikiforov, et al. System design considerations of universal UHF RFID reader transceiver ICs. FACTA UNIVERSITATIS. Series: Electronics and Energetics. 2015, Vol. 28, No 2, p. 297-307.

23. Kipnis I., et al. A 900MHz UHF RFID Reader Transceiver IC // 2007 IEEE International Solid-State Circuits Conference. Digest of Technical Papers, San Francisco, CA, USA, 2007. - P. 214-598.

24. Chiu S., et al. A 900 MHz UHF RFID Reader Transceiver IC // IEEE Journal of Solid-State Circuits. - 2007. - Vol. 42, no. 12. - P. 2822-2833.

25. Kim J., Yun S., Oh W., Kil M., Cho S. A true single SoC for UHF mobile RFID reader // 2011 IEEE Custom Integrated Circuits Conference (CICC), San Jose, CA, 2011. - P. 1-4.

26. Nakao S., et al. UHF RFID mobile reader for passive- and active-tag communication // 2011 IEEE Radio and Wireless Symposium, Phoenix, AZ, USA, 2011. - P. 311-314.

27. Lee J., et al. A UHF Mobile RFID Reader IC with Self-Leakage Canceller // 2007 IEEE Radio Frequency Integrated Circuits (RFIC) Symposium, Honolulu, HI, USA, 2007. - P. 273-276.

28. Спецификация на микросхему ST25RU3993. URL: https://www.st.com/resource/en/datasheet/st25ru3993.pdf (дата обращения: 01.02.2024).

29. Спецификация на микросхему PR9200-LD013. URL: www.phychips.com (дата обращения: 01. 02.2024).

30. Спецификация на микросхему Indy R2000. URL: https://www. cisper.nl/datasheets/impinj/Impinj_Indy_RS2000_datasheet.pdf (дата обращения: 01.02.2024).

31. A. Grebennikov, RF and Microwave Transistor Oscillator Design, 1st ed. New York: Wiley, 2007.

32. Ulrich L. Rohde, Ajay Kumar Poddar, and Georg Bock, The Design of Modern Microwave Oscillators for Wireless Applications: Theory and Optimization. John Wiley & Sons, 2005.

33. Ali Hajimiri, Thomas H Lee, The Design of Low Noise Oscillators, Kluwer Academic Publishers, 2003.

34. Li S., et al. A -20 dBm Passive UHF RFID Tag IC With MTP NVM in 0.13-^m Standard CMOS Process // IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Papers. -2020. - Vol. 67, no. 12. - P. 4566-4579.

35. Lee J. -W., Phan N. D., Vo D. H. -T., Duong V. -H. A Fully Integrated EPC Gen-2 UHF-Band Passive Tag IC Using an Efficient Power Management Technique // IEEE Transactions on Industrial Electronics. - 2014. - Vol. 61, no. 6. - P. 2922-2932.

36. Duong V. H., Phan N. D., Lee H. -S., et al. A fully integrated UHF passive tag IC having one-time programmable memory in standard CMOS technology // 2013 International SoC Design Conference (ISOCC). - 2013. - P. 144-147.

37. Wang Z., Mao L., Chen L., et al. Design of a passive UHF RFID transponder featuring a variation-tolerant baseband processor // 2010 IEEE International Conference on RFID (IEEE RFID 2010). - 2010. - P. 61-68.

38. Zöscher L., Grosinger J., Muehlmann U., et al. RF voltage limiters for passive differential UHF RFID front-ends in a 40 nm CMOS technology // IEEE MTT-S International Microwave Symposium. - 2015. - Phoenix, AZ, USA. - P. 1-4.

39. Papotto G., Carrara F., Palmisano G. A 90-nm CMOS Threshold-Compensated RF Energy Harvester // IEEE Journal of Solid-State Circuits. - 2011. - Vol. 46, no. 9. - P. 19851997.

40. Электронный ресурс. URL: https://www.rfidtagworld.com (дата обращения: 12.03.24).

41. Электронный ресурс. URL: https://www.metag.tw (дата обращения: 12.03.24).

42. Micropross Contactless Test Station [Электронный ресурс]. URL: www.micropross.ni.com (дата обращения: 02.03.24).

43. NFC Contactless Tester [Электронный ресурс]. URL: www.keolabs.com (дата обращения: 02.03.24).

44. Nikitin P. V., Seshagiri Rao K. V., Martinez R., Lam S. F. Sensitivity and Impedance Measurements of UHF RFID Chips // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. - 2009. - Vol. 57, no. 5.

45. Mayer L. W., Scholtz A. L. Sensitivity and Impedance Measurements on UHF RFID Transponder Chips // Vienna University of Technology Institute of Communications and Radio-Frequency Engineering. - Gusshausstrasse 25/389, 1040 Wien, Austria.

46. Спецификация на микросхему MCP4725 [Электронный ресурс]. URL: www.microchip.com (дата обращения: 25.02.2024).

47. Патент № US 6,683,481 B1. Power on reset generator circuit providing hysteresis in a noisy power environment [Электронный ресурс]. URL: https://patents.google.com/patent/US6683481B1/en (дата обращения: 25.02.2024).

48. Электронный ресурс. URL: https://www.tadviser.ru (дата обращения: 25.02.2024).

49. И.В. Тимошенко. Устройства радиочастотной идентификации в библиотечных технологиях. 2024. 170 с.

50. Электронный ресурс. URL: https://www.rfidinc.com (дата обращения: 25.02.2024).

51. Электронный ресурс. URL: https://www.zebra.com (дата обращения: 25.02.2024).

52. Электронный ресурс. URL: https://isbc-rfid.ru (дата обращения: 25.02.2024).

53. Cheng J., Cho S.H. A robust baseband demodulator for ISO 18000-6C RFID reader systems // International Journal of Distributed Sensor Networks. - 2012. - Vol. 2012. - P. 1-12.

54. ГОСТ Р 58701-2019 (ИСО/МЭК 18000-63:2015). Информационные технологии. Идентификация радиочастотная для управления предметами. Параметры радиоинтерфейса для связи в диапазоне частот от 860 МГц до 960 МГц (Тип С). Information technology. Radio frequency identification for item management. Part 63: Parameters for air interface communications at 860 MHz to 960 MHz (Type C).

55. Решение ГКРЧ при Мининформсвязи России от 07.05.2007 N 07-20-03-001 (ред. от 24.12.2018) «О выделении полос радиочастот устройствам малого радиуса действия».

56. Sun X. G., Chi B. Y., Zhang C., et al. Ultrahigh-frequency radio frequency identification reader receiver with 10 dBm input P1 dB and -74 dBm sensitivity in 0.18 цш CMOS // Circuits, Devices Systems, IET. - 2011. - Vol. 5, no. 5. - P. 392-402.

57. Zhang C., Shang L., Wang Y. K., Tang L. A CMOS Programmable Fourth-Order Butterworth Active-RC Low-Pass Filter // Electronics. - 2020. - Vol. 9, no. 2.

- P. 204.

58. Barnett R., et al. A Passive UHF RFID Transponder for EPC Gen 2 with -14dBm Sensitivity in 0.13 цш CMOS // 2007 IEEE International Solid-State Circuits Conference. Digest of Technical Papers. - 2007. - P. 582-623.

59. Karthaus U., Fischer M. Fully integrated passive UHF RFID transponder IC with 16.7^W minimum RF input power // IEEE Journal of Solid-State Circuits. - 2003. - Vol. 38, no. 10. - P. 1602-1608.

60. Chung C., Kim Y. -H., Ki T. -H., et al. Fully integrated ultra-low-power passive UHF RFID transponder IC // 2011 IEEE International Symposium on Radio-Frequency Integration Technology. - 2011. - P. 77-80.

61. Shen J., et al. Fully integrated passive UHF RFID transponder IC with a sensitivity of -12 dBm // 2013 IEEE International Symposium on Circuits and Systems (ISCAS). - 2013.

- P. 289-292.

62. Lee J. -W., Lee B. A Long-Range UHF-Band Passive RFID Tag IC Based on High-Q Design Approach // IEEE Transactions on Industrial Electronics. - 2009. - Vol. 56, no. 7. -P. 2308-2316.

63. Glidden R., et al. Design of ultra-low-cost UHF RFID tags for supply chain applications // IEEE Communications Magazine. - 2004. - Vol. 42, no. 8. - P. 140-151.

64. Спецификация на микросхему MIK_NT1025M. URL: https://mikron.ru (дата обращения: 01.02.2024).

65. Спецификация на микросхему Monza 4QT. URL: https://www.impinj.com (дата обращения: 01.02.2024).

66. Спецификация на микросхему Monza R6. URL: https://www.impinj.com (дата обращения: 01.02.2024).

67. Спецификация на микросхему Higgs 4. URL: https://www.alientechnology.com (дата обращения: 01.02.2024).

68. Спецификация на микросхему Higgs-EC. URL: https://www.alientechnology.com (дата обращения: 01.02.2024).

69. Спецификация на микросхемы серии UCODE 7xm. URL: https://www.nxp.com (дата обращения: 01.02.2024).

70. Спецификация на микросхемы серии UCODE 8m. URL: https://www.nxp.com (дата обращения: 01.02.2024).

71. Сотсков Д.И. и др. / Методика проектирования блока управления питанием микросхемы радиочастотной метки систем цифровой маркировки и идентификации объектов критической инфраструктуры // Безопасность Информационных Технологий. -2024. - № 2 (31). - C. 142-158.

72. Gomez-Casseres E. A., АгЬи1й S. M., Franco R. J., et al. Comparison of passive rectifier circuits for energy harvesting applications // IEEE Canadian Conference on Electrical and Computer Engineering (CCECE). - 2016. - Vancouver, BC, Canada. - P. 1-6.

73. Zoscher L., Herkess P., Grosinger J., et al. Passive differential UHF RFID frontends in a 40 nm CMOS technology // 47th European Microwave Conference (EuMC). - 2017. - Nuremberg, Germany. - P. 105-108.

74. Li Q., Xu Y., Li Q., Zhang X. Design of a LDO Circuit Based on RFID Technology // IEEE 3rd International Conference on Circuits and Systems (ICCS). - 2021. - Chengdu, China. - P. 1-5.

75. Golhani M., Khatri R., Bansod P. P. A Low Voltage Low Power Wide Supply CMOS Current Mode Bandgap Voltage Reference // IEEE Bombay Section Signature Conference (IBSSC). - 2021. - Gwalior, India. - P. 1-5.

76. ГОСТ Р ИСО/МЭК 14443-1-2013. Карты идентификационные. Карты на интегральных схемах бесконтактные. Часть 1. Физические характеристики.

77. ГОСТ Р ИСО/МЭК 14443-2-2014. Карты идентификационные. Карты на интегральных схемах бесконтактные. Карты близкого действия. Часть 2. Радиочастотный энергетический и сигнальный интерфейс.

78. ГОСТ Р ИСО/МЭК 10373-6-2015. Карты идентификационные. Методы испытаний. Часть 6. Карты близкого действия.

79. ГОСТ Р ИСО/МЭК 14443-3-2014. Карты идентификационные. Карты на интегральных схемах бесконтактные. Карты близкого действия. Часть 3. Инициализация и антиколлизия.

80. P. H. Woerlee, R. Van Langevelde, A. H. Montree, et al, "RF-CMOS Performance Trends," 30th European Solid-State Device Research Conference, 2000, pp. 576-579.

81. C. -Y. Chan, S. -C. Chen, M. -H. Tsai and S. S. H. Hsu, "Wiring Effect Optimization in 65-nm Low-Power NMOS," in IEEE Electron Device Letters, vol. 29, no. 11, pp. 1245-1248.

82. M. M. Hassan, S., M. Yusof, Y., Marzuki, A., et al., M. (2014), "RF characteristics of 0.13-^m NMOS transistors for millimeter-wave application", Microelectronics International, Vol. 31 No. 2, pp. 116-120.

83. Kwangseok Han, Jeong-hu Han, Minkyu Je and Hyungcheol Shin, "RF Characteristics of 0.18-цт CMOS Transistors," Journal of the Korean Physical Society, Vol. 40, No. 1, January 2002, pp. 45-48.

84. E. Morifuji et al., "Future perspective and scaling down roadmap for RF CMOS," 1999 Symposium on VLSI Technology. Digest of Technical Papers (IEEE Cat. No.99CH36325), 1999, pp. 163-164.

85. Gupta M. S. Power Gain in Feedback Amplifiers, a Classic Revisited // IEEE Tran. On Microwave Theory and techniques. -1992. - Vol. 40. - № 5, - pp. 864-879.

86. B. Heydari, M. Bohsali, E. Adabi and A. M. Niknejad, "Millimeter-Wave Devices and Circuit Blocks up to 104 GHz in 90 nm CMOS," in IEEE Journal of Solid-State Circuits, vol. 42, no. 12, pp. 2893-2903.

87. D. I. Sotskov, A. G. Kuznetsov, V. V. Elesin, N. A. Usachev et al., "SOI CMOS, SiGe BiCMOS, GaAs HBT and GaAs PHEMT Technologies Characterization for RadiationTolerant Microwave Applications," 2021 International Siberian Conference on Control and Communications (SIBCON), 2021, pp. 1-4.

88. A. Niknejad, Mm-Wave Silicon Technology 60 GHz and Beyond, New York:Springer, 302 p., 2008.

89. Nakagawa, M. and Hiroshi Iwai. "Study on RF Characteristics and Modeling of Scaled MOSFET," 2007, 83 p.

90. Heng-Ming Hsu et al., "A 0.18 цт foundry RF CMOS technology with 70 GHz Ft for single chip system solutions," 2001 IEEE MTT-S International Microwave Sympsoium Digest (Cat. No.01CH37157), 2001, pp. 1869-1872, vol.3.

91. Спецификация на технологический процесс XH035, X-FAB.

92. Спецификация на технологический процесс XC018, X-FAB.

93. Jiong-Guang Su, Heng-Ming Hsu, Shyh-Chyi Wong, Chun-Yen Chang, Tiao-Yuan Huang and Jack Yuan-Chen Sun, "Improving the RF performance of 0.18 pm CMOS with deep n-well implantation," in IEEE Electron Device Letters, vol. 22, no. 10, pp. 481-483, Oct. 2001.

94. X. J. Li and Y. P. Zhang, "Flipping the CMOS Switch," in IEEE Microwave Magazine, vol. 11, no. 1, pp. 86-96, Feb. 2010.

95. A. Poh and Y. P. Zhang, "Design and Analysis of Transmit/Receive Switch in Triple-Well CMOS for MIMO Wireless Systems," in IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol. 55, no. 3, pp. 458-466, March 2007.

96. Q. Li and Y. P. Zhang, "CMOS T/R Switch Design: Towards Ultra-Wideband and Higher Frequency," in IEEE Journal of Solid-State Circuits, vol. 42, no. 3, pp. 563-570, March 2007.

97. M.-C. Yeh, Z.-M. Tsai, R.-C. Liu, et al., "Design and analysis for a miniature CMOS SPDT switch using body-floating technique to improve power performance," in IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol. 54, no. 1, pp. 31-39, Jan. 2006.

98. Елесин В.В., Назарова Г.Н., Усачев Н.А. Способы увеличения линейности кремниевых SPDT-переключателей СВЧ диапазона // Электроника, микро- и наноэлектроника. Сб. науч. тр.: НИЯУ МИФИ, 2010. 151-154.

99. Елесин В.В., Назарова Г.Н., Чуков Г.В., Кабальнов Ю.А., Титаренко А.А. / Исследование СВЧ характеристик отечественной КНИ КМОП технологии с нормами 0,35 мкм // Электроника, микро- и наноэлектроника. Сб. науч. тр.: НИЯУ МИФИ, 2011. С.90-101.

100. J. Victory et al., "PSP-Based Scalable MOS Varactor Model," 2007 IEEE Custom Integrated Circuits Conference, 2007, pp. 495-502.

101. R. L. Bunch and S. Raman, "Large-signal analysis of MOS varactors in CMOS -G/sub m/ LC VCOs," in IEEE Journal of Solid-State Circuits, vol. 38, no. 8, pp. 1325-1332, Aug. 2003.

102. H. Ainspan and J.-O. Plouchart, "A comparison of MOS varactors in fully-integrated CMOS LC VCO's at 5 and 7 GHz," Proceedings of the 26th European Solid-State Circuits Conference, 2000, pp. 447-450.

103. I.J. Bahl. Lumped elements for RF and microwave circuits / Artech House, 2003,

488 p.

104. Feng Xiaoxing, Zhang Xing, Ge Binjie, Wang Xin'an, "An RF power amplifier with inter-metal-shuffled capacitor for inter-stage matching in a digital CMOS process," Journal of Semiconductors, vol. 30, no. 6, 2009, pp. 065001-1 - 065001-5.

105. D. Gruner, Zihui Zhang, V. Subramanian, F. Korndoerfer and G. Boeck, "Lumped Element MIM capacitor model for Si-RFICs," 2007 SBMO/IEEE MTT-S International Microwave and Optoelectronics Conference, 2007, pp. 149-152.

106. S. Parthasarathy, B. Swaminathan, A. Sundaram and R. A. Groves, "Design Considerations for BEOL MIM Capacitor Modeling in RF CMOS Processes," 2010 23rd International Conference on VLSI Design, 2010, pp. 188-193.

107. J. C. Guo et al., "Low-K/Cu CMOS logic based SoC technology for 10 Gb transceiver with 115 GHz fT, 80 GHz fMAX RF CMOS, high-Q MiM capacitor and spiral Cu inductor," 2003 Symposium on VLSI Technology. Digest of Technical Papers, 2003, pp. 3940.

108. S.J. Pan, L.W. Li, W.Y. Yin / Performance trends of on-chip spiral inductors for RFICs // Progress In Electromagnetics Research, Vol. 45, pp. 123-151, 2004.

109. Назарова Г.Н. / Электромагнитное моделирование интегральных индуктивностей для СВЧ ИС // Электроника, микро- и наноэлектроника. Сб. науч. тр.: МИФИ, 2008. С.121-124.

110. S. Chaki, S. Aono, N. Andoh, et al., "Experimental study on spiral inductors," Proceedings of 1995 IEEE MTT-S International Microwave Symposium, 1995, pp. 753-756 vol.2.

111. Ji Chen and Juin Jei Liou, "On-Chip Spiral Inductors for RF Applications: An Overview," Journal of Semiconductor Technology and Science, vol. 4, no. 3, 2004, pp. 149167.

112. John Richard E. Hizon, et al., "RF Characterization of Square Spiral Inductors on a 0.25 pm Digital CMOS Process," Philippine Engineering Journal, vol. 26, no. 1, 2005, pp. 5566.

113. J. -H. Ko, K. -T. Kim, J. -K. Byun and H. -S. Kim, "Parameter Extraction and Optimal Design of Spiral Inductor Using Evolution Strategy and Sensitivity," in IEEE Transactions on Magnetics, vol. 46, no. 8, pp. 2831-2834, Aug. 2010.

114. J. L. Gonzalez, F. Badets, B. Martineau and D. Belot, "A 56-GHz LC-Tank VCO With 17% Tuning Range in 65-nm Bulk CMOS for Wireless HDMI," in IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol. 58, no. 5, pp. 1359-1366, 2010.

115. Xiuping Li, Weiwei Feng, Hua Zhu, "Design and Characterization of CMOS Transmission Lines in Sub-THz Region," Electromagnetics, vol. 37, issue 5, pp. 331-344.

116. S. Amakawa et al., "Design of well-behaved low-loss millimetre-wave CMOS transmission lines," 2014 IEEE 18th Workshop on Signal and Power Integrity (SPI), 2014, pp. 1-4.

117. Спецификация на микросхему C0810J5003AHF. URL: https://cdn.ttm.com (дата обращения: 01.02.2024).

118. Qian Ma, Waffaoui R. El, Baltus P. and van Roermund A. H. M. A broadband frontend design for UHF RFID tag. 19th IEEE Symposium on Communications and Vehicular Technology in the Benelux (SCVT), Eindhoven, Netherlands. 2012, p. 1-12.

119. Сотсков Д.И., Усачев Н.А., Елесин В.В. / Методы снижения фазовых шумов в гибридных ГУН УВЧ-диапазона // XVII Международная телекоммуникационная конференция молодых ученых и студентов «МОЛОДЕЖЬ И НАУКА». Тезисы докладов. В 3-х частях. Ч.1. - М.: НИЯУ МИФИ, 2014. - С.66-67.

120. Banerjee D. PLL Performance, Simulation, and Design (4th edition.) // Dog Ear Publishing. LLC. -2006. -P. 344.

121. D.I. Sotskov et al. Design and Test Issues of a SOl CMOS Voltage Controlled Oscillators for Radiation Tolerant Frequency Synthesizers. 2018 IEEE East-West Design Test Symposium (EWDTS). Sep. 2018, p. 1-4.

122. Kang, Cheol-Woo, Hyunwon Moon, and Jong-Ryul Yang. 2021. "Switched-Biasing Techniques for CMOS Voltage-Controlled Oscillator" Sensors 21, no. 1: 316.

123. Zhang, Zhaofeng. CMOS Radio Frequency Integrated Circuit Design for Direct Conversion Receivers. 2001, 140 p.

124. Усачев Н.А., Елесин В.В., Назарова Г.Н., Сотсков Д.И. и др. / Исследования возможностей отечественной технологии КМОП КНИ 180 нм для создания радиочастотных приемо-передающих БИС космического назначения // Известия вузов. ЭЛЕКТРОНИКА. - 2017. - № 6 (22). - C. 546-558.

125. Ермаков А.В., Сотсков Д.И. и др. / Аппаратно-программный стенд тестирования меток радиочастотной идентификации стандарта ИСО/МЭК 14443 //

Радиационная стойкость электронных систем "Стойкость-2023". Тезисы докладов 26-й Всероссийской научно-технической конференции. Лыткарино. - 2023. - C. 181-182.

126. Measurements on RFID Components According to ISO/IEC 14443 Standard. Rohde & Schwarz. 2010. 56 p.

127. Сотсков Д.И. и др. / Специализированная СВЧ библиотека для разработки приемопередающей доверенной ЭКБ // Безопасность Информационных Технологий. -2023. - № 3 (30). - C. 104-115.

128. Сотсков Д.И. и др. / Доверенный УВЧ тракт приемника систем цифровой маркировки и идентификации объектов критической инфраструктуры // Безопасность Информационных Технологий. - 2023. - № 4 (30). - C. 114-127.

ПРИЛОЖЕНИЕ А. СВИДЕТЕЛЬСТВА О ГОСУДАРСТВЕННОЙ РЕГИСТРАЦИИ ТОПОЛОГИЙ ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМ

ПРИЛОЖЕНИЕ Б. АКТЫ ВНЕДРЕНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

УТВЕРЖДАЮ генеральный директор АО <$НПО СПЭЛС»

______¿_ Д.В. Бойченко

«21 » J0 2024 г.

АКТ О ВНЕДРЕНИИ

результатов диссертационной работы Сотскова Д.И.

«Компоненты системы цифровой маркировки и радиочастотной идентификации УВЧ-диапазона специализированного назначения» в АО «ЭНПО СПЭЛС»

Настоящим подтверждается, что результаты диссертационной работы Сотскова Д.И.:

- методика проектирования блока управления питанием микросхемы радиочастотной метки УВЧ-диапазона;

- методика оперативной отбраковки радиочастотных меток ВЧ-диапазона, чувствительных к скорости нарастания поля,

были внедрены при выполнении работ, выполняемых АО «ЭНПО СПЭЛС». на темы «Подготовка и проведение исследований микросхемы MIK51AD144D, выявление недостатков в ее конструкции и разработка рекомендаций по корректировке схемно-тонологических решений» и «Разработка и экспериментальные исследования функциональных блоков микросхемы метки радиочастотной идентификации УВЧ-диапазона для КМОП технологического процесса с проектной нормой 0,1! мкм» соответственно.

В основу методики проектирования положен подход поэтапной оптимизации параметров ключевых функциональных блоков с учетом требований к диапазону рабочих частот, чувствительности микросхемы метки при накладываемых о1раничениях на ток потребления. Применение подхода позволило сократить время проектирования до 15-30%.

В основу методики отбраковки положен подход, заключающийся в измерении импеданса микросхемы с использованием средств векторного анализа цепей, что позволило существенно сократить трудоемкость измерений (до 20%) и повысить достоверность их результатов по сравнению со стандартной методикой, предполагающей подачу команд.

flí7

Технический директор ¿ ¿ A.B. Яненко

-унм-тех^

УТВЕРЖДАЮ

Исполнительный директор

ООО «НМ-Тех»

Царапкин С.Ф.

«

2024 г.

АКТ

о внедрении результатов диссертационной работы Сотскова Д.И. «Компоненты системы цифровой маркировки и радиочастотной идентификации УВЧ-диапаюна (пшалнзировипого назначения» на соискание ученой степени кандидата технических наук

Мы, нижеподписавшиеся, представители Общества с ограниченной ответствен костью «НМ-Тех», руководите.™ НдуэйЕ-тсхнологаческого центра к,т.н. Семенов М-Ю., главный конструктор кл\н. Лебедев Л.В. составили настоящий акт о том, что методика проектирования блока управления питанием, являющаяся одним КЗ результатов диссертационной работы, была применена при разработке микросхемы радиочастотной метки УВЧ-диапазона.

Данная микросхема запланирована к производству в составе нулыи-проскшой продуктовой пластины по отечественной технологии 2 5 Они.

от ООО «НМ-Теж» руководитель НТЦ. к.т.и.