一種UHF無源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之后的輸出接口用Term2表示，輸出阻抗為50 Ω；物理長度為λ/4的傳輸線模型用TL1表示，其角度為90 deg，特性阻抗為Z0。在915 MHz頻點，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，得到最優阻抗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絡已經達到比較好的匹配狀態，證明測試原理有效。

3 實際測試及誤差分析
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，選擇平行雙線的中心距為4.15 mm，利用式(1)，計算平行雙線寬度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一個巴倫，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。

測試板材料將對傳輸線上的波長產生影響，結合傳輸線理論，對于終端開路的傳輸線而言，當0zλ/4時，輸入阻抗呈現容性；當z=λ/4時，輸入阻抗為0，相當于短路；當λ/4zλ/2時，輸入阻抗呈現感性；其中z為傳輸線的長度。利用網絡分析儀進行實際測試得知，該傳輸線上的波長為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的標準芯片進行測試，獲得最優的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量所決定的，所作的測試僅僅是對標準芯片的個別測試，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，短截線與芯片距離的微小偏差便會對芯片的阻抗產生影響，可以利用多次讀數取平均值減小誤差。(3)作為通用測試板，傳輸線阻抗值與芯片測試所需要的值會有偏差，但是通過計算之后發現影響不大，依然能夠保證較低的回波損耗值。
本文提出一種UHF頻段無源RFID標簽芯片在最低功耗工作狀態下的阻抗測試方法，其測試方法簡單、準確性高、實際應用性強。利用該測試方法對工作在單個頻點的芯片阻抗進行測試，同時通過多頻點測試，可以測得一個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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