無源RFID標(biāo)簽芯片靈敏度測試方法研究

摘要：提出一種測試UHF頻段無源RFID標(biāo)簽芯片靈敏度的方法。該方法依據(jù)矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀和標(biāo)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(biāo)簽芯片的反射系數(shù)，然后通過標(biāo)簽測試儀測試芯片和儀器接口的匹配損耗，進(jìn)而計算標(biāo)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(nèi)靈敏度進(jìn)行測試，并將測試結(jié)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(zhǔn)確性。該測試方法采用常規(guī)儀器對800～1 000 MHz頻段內(nèi)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(biāo)簽芯片；IC

0 引言
RFID標(biāo)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(biāo)簽芯片最重要的性能指標(biāo)，它的大小直接影響RFID標(biāo)簽的性能，例如標(biāo)簽讀／寫距離等。因此標(biāo)簽芯片靈敏度準(zhǔn)確測試是芯片測試的重要內(nèi)容之一。在某一頻段內(nèi)，絕大多數(shù)芯片廠商僅僅給出芯片一個靈敏度值，而沒有標(biāo)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(nèi)的靈敏度變化曲線，對于實(shí)際應(yīng)用更有參考價值。準(zhǔn)確測試芯片靈敏度隨著頻率的變化情況對于芯片開發(fā)人員和芯片的實(shí)際應(yīng)用都具有重要的意義。

1 芯片靈敏度測試原理
將經(jīng)過封裝的芯片引腳焊接到阻抗為50 Ω的SMA連接器，將SMA頭通過特征阻抗為50 Ω的同軸線連接到矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀或者RFID標(biāo)簽測試儀的輸出口，不需要進(jìn)行特殊的匹配電路。測試設(shè)備需要標(biāo)簽測試儀和矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀。
標(biāo)簽測試儀可采用Voyantic公司研發(fā)的Tagformance標(biāo)簽測試儀，該測試儀是帶有一個輸入天線和輸出天線接口的專用RFID讀寫器。天線接口中一個用來向標(biāo)簽傳輸信號，另一個接收標(biāo)簽的反向散射信號，軟件會對該信號進(jìn)行分析，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示。從圖1可以看出，標(biāo)簽測試儀的內(nèi)部結(jié)構(gòu)相當(dāng)于一個輸出頻率、功率可調(diào)可標(biāo)定，接收信號可解調(diào)可解碼的寬頻帶RFID讀寫器。實(shí)際測試時，為了使得讀數(shù)方便，在RFID標(biāo)簽測試儀的衰減器輸出端口再串接一個20 dB衰減器，然后用同軸線將衰減器和裝有芯片的SMA頭相連。利用標(biāo)簽測試儀可以掃描出芯片在不匹配的情況下，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(zhǔn)頭進(jìn)行校準(zhǔn)。實(shí)際測試時，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(shè)置為由標(biāo)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(shù)，依此類推，可以得到芯片在不同頻率下的反射系數(shù)Γ。