無(wú)源RFID標簽芯片靈敏度測試方法研究

摘要：提出一種測試UHF頻段無(wú)源RFID標簽芯片靈敏度的方法。該方法依據矢量網(wǎng)絡(luò )分析儀和標簽測試儀接口特性阻抗相同的特性，利用矢量網(wǎng)絡(luò )分析儀測試標簽芯片的反射系數，然后通過(guò)標簽測試儀測試芯片和儀器接口的匹配損耗，進(jìn)而計算標簽芯片的靈敏度。利用該方法對NXP_G2XM芯片和Impinj_Monza3芯片在800～1 000 MHz頻段內靈敏度進(jìn)行測試，并將測試結果與datasheet進(jìn)行對照，分析誤差產(chǎn)生的原因，最終證明此方法的準確性。該測試方法采用常規儀器對800～1 000 MHz頻段內靈敏度進(jìn)行測試，有重要實(shí)際意義。
關(guān)鍵詞：靈敏度；RFID；UHF；標簽芯片；IC

0 引言
RFID標簽芯片的靈敏度是芯片剛剛被激活所需的最小能量。靈敏度是標簽芯片最重要的性能指標，它的大小直接影響RFID標簽的性能，例如標簽讀／寫(xiě)距離等。因此標簽芯片靈敏度準確測試是芯片測試的重要內容之一。在某一頻段內，絕大多數芯片廠(chǎng)商僅僅給出芯片一個(gè)靈敏度值，而沒(méi)有標識出芯片靈敏度隨頻率的變化情況。利用本文所描述的靈敏度測試方法測試芯片的靈敏度，可以獲得芯片在800～1000MHz頻段內的靈敏度變化曲線(xiàn)，對于實(shí)際應用更有參考價(jià)值。準確測試芯片靈敏度隨著(zhù)頻率的變化情況對于芯片開(kāi)發(fā)人員和芯片的實(shí)際應用都具有重要的意義。

1 芯片靈敏度測試原理
將經(jīng)過(guò)封裝的芯片引腳焊接到阻抗為50 Ω的SMA連接器，將SMA頭通過(guò)特征阻抗為50 Ω的同軸線(xiàn)連接到矢量網(wǎng)絡(luò )分析儀或者RFID標簽測試儀的輸出口，不需要進(jìn)行特殊的匹配電路。測試設備需要標簽測試儀和矢量網(wǎng)絡(luò )分析儀。
標簽測試儀可采用Voyantic公司研發(fā)的Tagformance標簽測試儀，該測試儀是帶有一個(gè)輸入天線(xiàn)和輸出天線(xiàn)接口的專(zhuān)用RFID讀寫(xiě)器。天線(xiàn)接口中一個(gè)用來(lái)向標簽傳輸信號，另一個(gè)接收標簽的反向散射信號，軟件會(huì )對該信號進(jìn)行分析，其內部結構如圖1所示。從圖1可以看出，標簽測試儀的內部結構相當于一個(gè)輸出頻率、功率可調可標定，接收信號可解調可解碼的寬頻帶RFID讀寫(xiě)器。實(shí)際測試時(shí)，為了使得讀數方便，在RFID標簽測試儀的衰減器輸出端口再串接一個(gè)20 dB衰減器，然后用同軸線(xiàn)將衰減器和裝有芯片的SMA頭相連。利用標簽測試儀可以?huà)呙璩鲂酒诓黄ヅ涞那闆r下，芯片正常工作所需要的最小工作能量Pmin隨頻率的變化情況。

測試所用的矢量網(wǎng)絡(luò )分析儀為E5071型，使用之前采用85033E校準頭進(jìn)行校準。實(shí)際測試時(shí)，將矢量網(wǎng)絡(luò )分析儀的輸出口和安裝有芯片的SMA頭用特征阻抗為50 Ω的同軸線(xiàn)相連。在測試頻點(diǎn)上，將矢量網(wǎng)絡(luò )分析儀的輸出能量設置為由標簽測試儀(在不匹配狀態(tài)下)測得的芯片的最低功耗Pmin，從網(wǎng)絡(luò )分析儀上讀取反射系數，依此類(lèi)推，可以得到芯片在不同頻率下的反射系數Γ。