In these days, radio frequency identification (RFID) has been widely believed that it brings a revolution in the main distribution industry substituting barcodes. Especially, as the demands for mobile RFID applications increase, there has been strong need for integrating RFID system keeping small size and low power dissipation. Thus, digital, RF, and analog chips have been integrated into one package under the name of system-in-package (SiP). However, there are various problems to integrate the RFID system into a package. One of those problems is undesired noise coupling from digital to analog circuitries through power distribution network (PDN). In this paper, we analyze the effect of power distribution network design in mixer output by using both simulation result and measurement result.
Radio Frequency Identification(RFID)는 크게 리더와 태그로 나뉘며 리더의 경우 일정량의 파워를 태그로 보내고 돌아오는 Response를 분석하는 역할을 하고 태그는 사물이나 가축등에 부착이 되어 리더 쪽에서 Command가 있을 경우 간단한 데이터를 리더쪽으로 송출하는 역할을 한다. 900MHz RFID의 경우 EPC global을 중심으로 한 국제적인 표준이 진행 중에 있으며 앞으로 유통산업등의 획기적인 발전을 가져올 것으로 기대를 모으고 있다. 이러한 시장 발전가능성을 뒷받침 하기 위해선 저가격, 저전력, 작은 사이즈가 무엇보다도 중요하며 이를 위한 방법으로 SoC, SiP기술 사용이 불가피 하게 된다. 하지만 집적화된 칩의 경우 디지털과 아날로그간에 아이솔레이션 문제가 무엇보다도 부각되게 되며 그 중에서도 디지털 쪽에서 발생하는 Simultaneous Switch Noise (SSN)가 아날로그 회로로 커플링 될 경우 이러한 Power/Ground Noise는 아날로그칩의 신호감지( signal sensitivity )에 문제를 일으키게 된다.
상기 논문은 900MHz RFID Reader SiP에서 디자인된 RX-Front end단의Mixer에서 커플링 되는 파워 그라운드 노이즈를 온칩과 보드레벨에서의 코모델링을 통하여 분석하고 이를 검증해보기 위해 실제 칩과 보드를 설계하여 실험적으로 증명하였다. 디자인된 900MHz RFID Reader SiP Mixer의 온칩과 보드를 직접 설계하여 모델링을 통한 코어널러시스를 수행하여 아웃풋에 커플링되는 파워 그라운드 노이즈의 메카니즘을 분석하고 Decoupling Capacitor 디자인에 따른 Noise Reduction효과를 시뮬레이션과 측정을 통해서 검증을 하였다.
