一種UHF無(wú)源RFID標簽芯片阻抗測試方法研究

2 仿真分析
利用ADS仿真軟件對阻抗測試模型進(jìn)行仿真，標簽芯片接口用Term1表示，輸出阻抗可以按照芯片的標準阻抗設定；閱讀器與衰減器串聯(lián)之后的輸出接口用Term2表示，輸出阻抗為50 Ω；物理長(cháng)度為λ/4的傳輸線(xiàn)模型用TL1表示，其角度為90 deg，特性阻抗為Z0。在915 MHz頻點(diǎn)，將Term1的阻抗值用NXP_XM芯片data-
sheet所規定的阻抗值18.1-149*j代替時(shí)，得到最優(yōu)阻抗Z0為250 Ω
從圖4所示標準芯片的回波損耗仿真圖形可以看出，標準芯片與阻抗匹配網(wǎng)絡(luò )已經(jīng)達到比較好的匹配狀態(tài)，證明測試原理有效。

3 實(shí)際測試及誤差分析
基于以上仿真制作測試板。結合芯片封裝形式以及SMA頭的寬度，選擇平行雙線(xiàn)的中心距為4.15 mm，利用式(1)，計算平行雙線(xiàn)寬度b值及對應的Z0值如表1所示，依據表1所示的計算值可以制作出測試板。為了提高測試板的抗干擾能力，SMA頭接入信號后首先通過(guò)一個(gè)巴倫，將非平衡信號轉換成平衡信號，然后再接到后端的平行雙導線(xiàn)。

測試板材料將對傳輸線(xiàn)上的波長(cháng)產(chǎn)生影響，結合傳輸線(xiàn)理論，對于終端開(kāi)路的傳輸線(xiàn)而言，當0zλ/4時(shí)，輸入阻抗呈現容性；當z=λ/4時(shí)，輸入阻抗為0，相當于短路；當λ/4zλ/2時(shí)，輸入阻抗呈現感性；其中z為傳輸線(xiàn)的長(cháng)度。利用網(wǎng)絡(luò )分析儀進(jìn)行實(shí)際測試得知，該傳輸線(xiàn)上的波長(cháng)為252 mm，芯片應該放在λ/4處，即距離輸出端口63 mm處。
利用此測試板對工作在915 MHz的標準芯片進(jìn)行測試，獲得最優(yōu)的Z0和Lλ值，代入公式（8）即可得到NXP_XM芯片阻抗為：17.1-j145；Impinj_Monza4芯片阻抗為：10.2-j142 Ω。而datasheet所給出的NXP_XM芯片阻抗為：18.1-j149；Impinj_Monza4單端口連接芯片阻抗為：11-j143 Ω。測試標準芯片所得阻抗值與芯片的datasheet相比略有偏差。
誤差產(chǎn)生的原因如下：(1)任何芯片阻抗值均具有離散性，這是由芯片本身的質(zhì)量所決定的，所作的測試僅僅是對標準芯片的個(gè)別測試，而datasheet所給出的結果是一定數量的芯片阻抗取其平均值所得。(2)從仿真中可以看出，短截線(xiàn)與芯片距離的微小偏差便會(huì )對芯片的阻抗產(chǎn)生影響，可以利用多次讀數取平均值減小誤差。(3)作為通用測試板，傳輸線(xiàn)阻抗值與芯片測試所需要的值會(huì )有偏差，但是通過(guò)計算之后發(fā)現影響不大，依然能夠保證較低的回波損耗值。
本文提出一種UHF頻段無(wú)源RFID標簽芯片在最低功耗工作狀態(tài)下的阻抗測試方法，其測試方法簡(jiǎn)單、準確性高、實(shí)際應用性強。利用該測試方法對工作在單個(gè)頻點(diǎn)的芯片阻抗進(jìn)行測試，同時(shí)通過(guò)多頻點(diǎn)測試，可以測得一個(gè)頻段內芯片的阻抗值變化情況。另外，該測試方法在測試板中引入了巴倫，提高了測試板抗干擾能力。此UHF無(wú)源單芯片阻抗測試的新方法改善了傳統測試方法的不足，提高了測試的精準度，為下一步頻段內阻抗測試奠定了基礎。
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