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(jià)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(shí)，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(shí)，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。

　　從以上分析可以知道，任何時(shí)候，安裝有芯片的SMA連接器只有2種接法，或者連接到標(biāo)簽測試儀，或者連接到矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀，如圖2所示。RFID測試儀和矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的輸出阻抗均為Z0=50Ω。

　　測試過程中，矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀能量設(shè)置為某一頻率下的最小功耗Pmin(由標(biāo)簽測試儀獲取的標(biāo)簽芯片最小可工作功率)。芯片工作在最小功耗下，由 于安裝芯片的SMA頭和同軸線的損耗可以忽略不計(jì)，因此，所有輸入的能量或者被芯片吸收，或者全部被反射回來。由于傳輸線與標(biāo)簽芯片失配，標(biāo)簽芯片所接收 的能量可以通過式(1)計(jì)算，即可以得到芯片的能量靈敏度。

　　Pth=PminTtag=Pmin(1-|Γtag|2) (1)

　　式中：Ttag是能量傳輸系數(shù);|Γtag|2是能量反射系數(shù)，1-|Γtag|2即為能量傳輸系數(shù)Ttag;Pmin為利用標(biāo)簽測試儀測得的 某一個頻率下芯片的最低功耗;Pth為芯片的能量靈敏度。實(shí)際測試中，利用標(biāo)簽測試儀測得芯片的最低功耗Pmin，將矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的能量設(shè)置為 Pmin，測試芯片的反射系數(shù)Γ的值，代入式(1)即可得到芯片的靈敏度。

　　2 芯片靈敏度測試結(jié)果

　　圖3將安裝有NXP_G2XM芯片的SMA頭通過同軸線連接到標(biāo)簽測試儀衰減器的輸出端口，掃描芯片工作所需的最低功耗Pmin隨頻率變化的情 況。從圖中可以看出，在標(biāo)簽芯片和傳輸線不匹配的情況下，直接得到芯片功耗隨頻率變化掃描出的曲線。在800～1 000 MHz頻段內(nèi)，每隔10 MHz采集一個功耗值，由于測試時(shí)在標(biāo)簽測試儀的輸出口串接20 dB衰減器，因此實(shí)際功耗值如圖4所示。