一种UHF无源RFID标签芯片阻抗测试方法研究

2 仿真分析
利用ADS仿真软件对阻抗测试模型进行仿真，标签芯片接口用Term1表示，输出阻抗可以按照芯片的标准阻抗设定；阅读器与衰减器串联之后的输出接口用Term2表示，输出阻抗为50 Ω；物理长度为λ/4的传输线模型用TL1表示，其角度为90 deg，特性阻抗为Z0。在915 MHz频点，将Term1的阻抗值用NXP_XM芯片data-
sheet所规定的阻抗值18.1-149*j代替时，得到最优阻抗Z0为250 Ω
从图4所示标准芯片的回波损耗仿真图形可以看出，标准芯片与阻抗匹配网络已经达到比较好的匹配状态，证明测试原理有效。

3 实际测试及误差分析
基于以上仿真制作测试板。结合芯片封装形式以及SMA头的宽度，选择平行双线的中心距为4.15 mm，利用式(1)，计算平行双线宽度b值及对应的Z0值如表1所示，依据表1所示的计算值可以制作出测试板。为了提高测试板的抗干扰能力，SMA头接入信号后首先通过一个巴伦，将非平衡信号转换成平衡信号，然后再接到后端的平行双导线。

测试板材料将对传输线上的波长产生影响，结合传输线理论，对于终端开路的传输线而言，当0zλ/4时，输入阻抗呈现容性；当z=λ/4时，输入阻抗为0，相当于短路；当λ/4zλ/2时，输入阻抗呈现感性；其中z为传输线的长度。利用网络分析仪进行实际测试得知，该传输线上的波长为252 mm，芯片应该放在λ/4处，即距离输出端口63 mm处。
利用此测试板对工作在915 MHz的标准芯片进行测试，获得最优的Z0和Lλ值，代入公式（8）即可得到NXP_XM芯片阻抗为：17.1-j145；Impinj_Monza4芯片阻抗为：10.2-j142 Ω。而datasheet所给出的NXP_XM芯片阻抗为：18.1-j149；Impinj_Monza4单端口连接芯片阻抗为：11-j143 Ω。测试标准芯片所得阻抗值与芯片的datasheet相比略有偏差。
误差产生的原因如下：(1)任何芯片阻抗值均具有离散性，这是由芯片本身的质量所决定的，所作的测试仅仅是对标准芯片的个别测试，而datasheet所给出的结果是一定数量的芯片阻抗取其平均值所得。(2)从仿真中可以看出，短截线与芯片距离的微小偏差便会对芯片的阻抗产生影响，可以利用多次读数取平均值减小误差。(3)作为通用测试板，传输线阻抗值与芯片测试所需要的值会有偏差，但是通过计算之后发现影响不大，依然能够保证较低的回波损耗值。
本文提出一种UHF频段无源RFID标签芯片在最低功耗工作状态下的阻抗测试方法，其测试方法简单、准确性高、实际应用性强。利用该测试方法对工作在单个频点的芯片阻抗进行测试，同时通过多频点测试，可以测得一个频段内芯片的阻抗值变化情况。另外，该测试方法在测试板中引入了巴伦，提高了测试板抗干扰能力。此UHF无源单芯片阻抗测试的新方法改善了传统测试方法的不足，提高了测试的精准度，为下一步频段内阻抗测试奠定了基础。
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