無源RFID標簽芯片靈敏度測試方法研究

摘要：提出一種測試UHF頻段無源RFID標簽芯片靈敏度的方法。該方法依據矢量網絡分析儀和標簽測試儀接口特性阻抗相同的特性，利用矢量網絡分析儀測試標簽芯片的反射系數，然后通過標簽測試儀測試芯片和儀器接口的匹配損耗，進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頻段內靈敏度進行測試，并將測試結果與datasheet進行對照，分析誤差產生的原因，最終證明此方法的準確性。該測試方法采用常規(guī)儀器對800～1 000 MHz頻段內靈敏度進行測試，有重要實際意義。
關鍵詞：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，絕大多數芯片廠商僅僅給出芯片一個靈敏度值，而沒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，對于實際應用更有參考價值。準確測試芯片靈敏度隨著頻率的變化情況對于芯片開發(fā)人員和芯片的實際應用都具有重要的意義。

1 芯片靈敏度測試原理
將經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絡分析儀或者RFID標簽測試儀的輸出口，不需要進行特殊的匹配電路。測試設備需要標簽測試儀和矢量網絡分析儀。
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簽傳輸信號，另一個接收標簽的反向散射信號，軟件會對該信號進行分析，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讀寫器。實際測試時，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。

測試所用的矢量網絡分析儀為E5071型，使用之前采用85033E校準頭進行校準。實際測試時，將矢量網絡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。在測試頻點上，將矢量網絡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，從網絡分析儀上讀取反射系數，依此類推，可以得到芯片在不同頻率下的反射系數Γ。