RFID標簽天線阻抗測量方法

本次簡單介紹UHF和HF頻段的阻抗測量方法

1.RFID工作頻段

• 目前RFID產品的工作頻率有低頻、高頻和超高頻，不同頻段的RFID產品會有不同的特性，應用領域也不同。
• 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標簽天線阻抗測量方法介紹

1.巴倫測試法

• 一般的標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絡分析儀的同軸線饋電，那么在用該方法測量時，需要在天線和同軸線間連接一個巴倫（平衡/不平衡轉換器）。
• 目前巴倫的設計也考慮了阻抗變換的問題，但一般只是阻抗實部的變換，針對標簽天線本身具備較大阻抗虛部的問題，還需要在巴倫與天線之間加入一個阻抗匹配網絡，將天線的阻抗變換為 50Ω，巴倫兩端的特性阻抗均為 50Ω，然后巴倫直接通過同軸線連接到矢網儀，從而實現標簽天線的阻抗測量。
• 缺點：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

• 根據鏡像理論，靠近接地面的單極子天線的輸入電阻是對應偶極子天線輸入阻抗的一半。因此，采用測量偶極子天線的一半的輸入阻抗來實現整個阻抗的測量。
• 將偶極子天線的一半置于一塊大的金屬板上，SMA 接頭通過金屬板對天線饋電，其內芯連接天線，SMA接頭的外殼與金屬板相連。以彎折偶極子天線為例，其測試示意圖如圖 所示，這樣測量出的阻抗為整個偶極子天線輸入阻抗的一半。
• 優點：鏡像法測試對測試設備的要求相對較低。
• 缺點：測試精度一般，要求天線是絕對的對稱結構，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；測量精度受到地平面尺寸的影響。
  

3.雙端口S參數法

• 采用雙端口Ｓ參數法測量阻抗的原理為：假設在天線的對稱中心存在虛擬金屬地，驅動電壓分解為V1和V2，同時沒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。通過測量這個兩端口網絡的[S]矩陣，就可以得出阻抗[Z]矩陣的所有項。
• 優點：該方法對平衡和非平衡標簽天線的阻抗測試都適用，且數據較為準確。
• 缺點：天線阻抗需要經過復雜的計算得出，不夠直觀。
  

3.UHF標簽天線阻抗測量方法步驟

1.鏡像法測量步驟

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

網分電延遲校準，接入網分，通過Smith原圖得原天線阻抗的一半（左圖為測試結果，右圖為仿真結果）

可以看到測量的阻抗實部和仿真比較接近，測量的虛部偏小

誤差分析
·金屬地不夠大
·沒有在暗室測量，容易受到周圍環境干擾

2.雙端口S參數法測量步驟

用兩根同軸線共地，同時接入網分校準電延時

將同軸線兩個饋接入天線，測量雙端口S參數，記錄S參數的實部和虛部

通過公式計算得出阻抗

誤差分析
·周圍環境會對測量結果造成不易預測的干擾
·在測量過程中，大多數情況是將天線放在泡沫板上，對背面接觸的介質敏感，會有影響。
·柔性cable線容易彎折，產生影響。

3.HF標簽天線阻抗測量方法

用兩根漆包線纏繞，然后兩根漆包線分別接SMA的饋和地，接入網分校準電延時

兩根漆包線接分別接線圈兩端，接入網分通過Smith圓圖讀出電感量

通過Smith原圖讀出線圈電感量，與仿真數據對比


可以看到測試結果在13.56MHz處的電感量基本與仿真符合

總結

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內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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