uhfrfid标签天线测试--实际测试

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1、UHFRFID标签的测试读写器发射的射频信号最大幅度的被标签接收，即标签天线与芯片阻抗满足共轨匹配，因此UHF频段的RFID芯片阻抗值直接决定了标签天线的设计；超高频的标签天线直接和芯片相连，标签天线一般为复数阻抗，因此，标签天线无法直接与网分的标准接头直连进行测试。标签天线的阻抗测量方法探讨与传统的同轴线馈电的天线不同，超高频RFID标签天线直接与标签芯片相连。因此，标签天线无法直接接上测试仪器的标准接头进行测量。由于标签天线一般都是复数阻抗，无法采用50Q和70Q的标准网分的端口进行反射系数测量测量。以外，对于偶极子类型的标签天线，测试接头接近

2、天线时，会对标签天线的阻抗、辐射效率及方向图产生影响。目前最常用的标签天线阻抗测试方法有:镜像法、巴伦测试法和测量线法。镜像法测量镜像法主要针对对称型的偶极子标签天线，根据镜像法理论，一个靠近纯导电地平面的单极子的输入阻抗为相应偶极子输入阻抗的一半。因此，可以在纯导电平而上测量偶极子标签天线的一半来计算整个标签天线的阻抗。如图4.3所示的对称偶极子标签天线为例，可以将天线的一半放在一块很大的金属平板上，用SMA接头穿过金属平板对标签天线进行馈电。测量吋，网分直接连接到SMA接头即可。测量图如图4.4所示。测量所得的单极子天线的阻抗乘以2即偶极子标签

3、天线的输入阻抗。图4.3偶极子标签天线图4.4镜像法测最示范当然，由于网分只校准到其接口的输出端而，对于采用SMA接头导致增加的相位变化，需耍通过计算或仿真进行校止。实际上，对称结构的标签偶极了标签天线的E面和H面也为对称型分布，在仿真时口J以节省CPU计算的时间和内存消耗量，因此设计天线时，尽可能设计为对称结构的标签天线。一方面方便仿真；另一方面也便于天线的测量［彻。巴伦法测量弯折偶极子天线如图4.5所示，其属于平衡馈电天线，其测试架测试原理图如图4.6所示。如果用同轴电缆馈电，还需要在天线和电缆间加入平衡/不平衡转换器一巴伦。口前的巴伦设计也考

4、虑了阻抗匹配问题，但是一般只为实部变换,如从80欧转为50欧等。标签天线的阻抗存在较大的虚部，所以巴伦之前要加一个阻抗匹配网络，把天线的阻抗转化为50欧，从而实现对标签天线的准确测试。2mm0.5mm1mm图4.5弯折偶极了天线图4.6测试原理图测试架由平衡/不平衡转换器和阻抗匹配网络组成。整个测试架主要釆用相同介质底板；巴伦采用共面波导；匹配网络设计以共面带线为基础，采用双短截线结构〔⑵。天线的输入阻抗未知，为设计增加了难度,所以首先测量出天线的输入阻抗,仿真阻抗值作为参考。将标签天线与平衡/不平衡转换器部分进行相连，通过网分测量出天线连接平衡/

5、不平衡转换器时的S参数或阻抗特性，对测量的结果反推岀标签天线的实际输入阻抗。反推计算的前捉是已知平衡/不平衡转换器的等效电路。通过平衡/不平衡转换器的仿真，得到其反射和插入损耗，建立等效电路模型，使得在所需的频段内等效屯路可以很好地取代平衡/不平衡转换器。通过对巴伦部分仿真计算，得到其S参数。根据S参数，采用ADS软件对平衡/不平衡转换器进行参数提取，得岀相应频段的等效电路。对标签天线和巴伦直接相连的结构进行测量，得到其S参数或输入阻抗，经过反推计算出标签天线的阻抗©I。测量线法由于测量法具有成木低、原理清晰、易于入门等优势，因而被广泛釆用。第一个

6、电压波节点与负载的距离化山，沿线分布的最大电压和最小电压〃唤、久in，天线的输入阻抗为：Za=Z°上卫込(4.13)式中乙是测量线特性阻抗，Q为传输线上的电压驻波比，心是测量线上的波长。测量法虽然简单，易实现，但是它的测量精度不高。另外，它测量时工作人员的技术耍求也比较高。双端口测试架测量法图4.7所示为一个典型的非对称平衡偶极了天线，两臂的长度不等，激励不同。正反端口带有正反电压，各自连接到天线的终端。如图4.8所示。驱动电压分成匕和内被天线上的分布电流干扰，因此，每个天线辐射端和这个平面被视为一个端口，如图4.9所示。天线被同等为一个双端口网络

7、，如图4.10所示，天线能够直接连接到网络分析仪的双端口上，借助S参数描述莫特性。VlotIb图4.7非对称平衡偶极子天线v=vrv2ViprrGround图4.8V1和V2被天线上分布电流干扰图4.9天线同等为一个双端口网络Port2图4.10天线直连网络分析仪根据s参数方法论，止常的天线阻抗如卜•表示:基于Z参数的定义端M的电压和电流:V；=Z11ZI+ZI2Z2匕=Z2lIl+Z22I2式中厶"。仏二-/。,差电压为v/=vi-v2=(z11-z21-z124-z22)z则阻抗为ZH-Z21-Z12+Z22(4.14)(4」5)(4」6)(4

8、」7)(4.18)2Z0(l—5$22+&2$2[-S]2+S21)(1一S]J(1-522)-521512(4.19)式