RFID標(biāo)簽天線阻抗測(cè)量方法

本次簡(jiǎn)單介紹UHF和HF頻段的阻抗測(cè)量方法

1.RFID工作頻段

• 目前RFID產(chǎn)品的工作頻率有低頻、高頻和超高頻，不同頻段的RFID產(chǎn)品會(huì)有不同的特性，應(yīng)用領(lǐng)域也不同。
• 低頻（工作頻率從125kHz到134kHz）
• 高頻（工作頻率為13.56MHz）
• 超高頻（工作頻率為433MHz，860MHz到960MHz）
• 微波（工作頻率為2.45GHz、5.8GHz）

2.UHF標(biāo)簽天線阻抗測(cè)量方法介紹

1.巴倫測(cè)試法

• 一般的標(biāo)簽天線如偶極子天線，都屬于平衡饋電天線。如果直接利用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的同軸線饋電，那么在用該方法測(cè)量時(shí)，需要在天線和同軸線間連接一個(gè)巴倫（平衡/不平衡轉(zhuǎn)換器）。
• 目前巴倫的設(shè)計(jì)也考慮了阻抗變換的問(wèn)題，但一般只是阻抗實(shí)部的變換，針對(duì)標(biāo)簽天線本身具備較大阻抗虛部的問(wèn)題，還需要在巴倫與天線之間加入一個(gè)阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，將天線的阻抗變換為 50Ω，巴倫兩端的特性阻抗均為 50Ω，然后巴倫直接通過(guò)同軸線連接到矢網(wǎng)儀，從而實(shí)現(xiàn)標(biāo)簽天線的阻抗測(cè)量。
• 缺點(diǎn)：巴倫的工作帶寬都較小，且其精確度取決于巴倫的理想程度。
  

2.鏡像法

• 根據(jù)鏡像理論，靠近接地面的單極子天線的輸入電阻是對(duì)應(yīng)偶極子天線輸入阻抗的一半。因此，采用測(cè)量偶極子天線的一半的輸入阻抗來(lái)實(shí)現(xiàn)整個(gè)阻抗的測(cè)量。
• 將偶極子天線的一半置于一塊大的金屬板上，SMA 接頭通過(guò)金屬板對(duì)天線饋電，其內(nèi)芯連接天線，SMA接頭的外殼與金屬板相連。以彎折偶極子天線為例，其測(cè)試示意圖如圖 所示，這樣測(cè)量出的阻抗為整個(gè)偶極子天線輸入阻抗的一半。
• 優(yōu)點(diǎn)：鏡像法測(cè)試對(duì)測(cè)試設(shè)備的要求相對(duì)較低。
• 缺點(diǎn)：測(cè)試精度一般，要求天線是絕對(duì)的對(duì)稱結(jié)構(gòu)，并且要求天線基材能夠起到一定的支撐作用使天線保持形狀；測(cè)量精度受到地平面尺寸的影響。
  

3.雙端口S參數(shù)法

• 采用雙端口Ｓ參數(shù)法測(cè)量阻抗的原理為：假設(shè)在天線的對(duì)稱中心存在虛擬金屬地，驅(qū)動(dòng)電壓分解為V1和V2，同時(shí)沒(méi)有受到天線分布電流的影響，將偶極子天線的右臂和虛擬地看成端口１，左臂與虛擬地之間看成端口2。通過(guò)測(cè)量這個(gè)兩端口網(wǎng)絡(luò)的[S]矩陣，就可以得出阻抗[Z]矩陣的所有項(xiàng)。
• 優(yōu)點(diǎn)：該方法對(duì)平衡和非平衡標(biāo)簽天線的阻抗測(cè)試都適用，且數(shù)據(jù)較為準(zhǔn)確。
• 缺點(diǎn)：天線阻抗需要經(jīng)過(guò)復(fù)雜的計(jì)算得出，不夠直觀。
  

3.UHF標(biāo)簽天線阻抗測(cè)量方法步驟

1.鏡像法測(cè)量步驟

取一塊大的金屬板模擬地，與SMA接頭地相連，取天線的一半與SMA饋相連

網(wǎng)分電延遲校準(zhǔn)，接入網(wǎng)分，通過(guò)Smith原圖得原天線阻抗的一半（左圖為測(cè)試結(jié)果，右圖為仿真結(jié)果）

可以看到測(cè)量的阻抗實(shí)部和仿真比較接近，測(cè)量的虛部偏小

誤差分析
·金屬地不夠大
·沒(méi)有在暗室測(cè)量，容易受到周圍環(huán)境干擾

2.雙端口S參數(shù)法測(cè)量步驟

用兩根同軸線共地，同時(shí)接入網(wǎng)分校準(zhǔn)電延時(shí)

將同軸線兩個(gè)饋接入天線，測(cè)量雙端口S參數(shù)，記錄S參數(shù)的實(shí)部和虛部

通過(guò)公式計(jì)算得出阻抗

誤差分析
·周圍環(huán)境會(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果造成不易預(yù)測(cè)的干擾
·在測(cè)量過(guò)程中，大多數(shù)情況是將天線放在泡沫板上，對(duì)背面接觸的介質(zhì)敏感，會(huì)有影響。
·柔性cable線容易彎折，產(chǎn)生影響。

3.HF標(biāo)簽天線阻抗測(cè)量方法

用兩根漆包線纏繞，然后兩根漆包線分別接SMA的饋和地，接入網(wǎng)分校準(zhǔn)電延時(shí)

兩根漆包線接分別接線圈兩端，接入網(wǎng)分通過(guò)Smith圓圖讀出電感量

通過(guò)Smith原圖讀出線圈電感量，與仿真數(shù)據(jù)對(duì)比


可以看到測(cè)試結(jié)果在13.56MHz處的電感量基本與仿真符合

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的RFID天线—1.阻抗测量方法的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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