标签天线在线测试系统研究

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射频识别(RFID)作为一种非接触式自动识别技术,近些年得到了迅速的发展,市场前景非常看好。作为RFID系统中使用数量最多的标签,其成本和性能直接决定了这项技术的普及程度。影响标签性能的一个关键问题就是标签天线与标签芯片的阻抗匹配。阻抗匹配特性不好的天线与芯片封装成的标签无法达到使用标准,而且增加了额外成本。针对大规模标签天线生产中的测试需要,本文提出了一种在线测试方法,通过在生产线上对天线进行阻抗测试,确定匹配优劣,从而保证大规模标签生产的一致性和可靠性,降低生产成本。本文提出了标签天线在线测试系统的总体方案设计,以六端口反射计作为主体,频率源提供稳定的信号输出,同轴渐变线巴伦作为测试接头。同时,采用单片机实现流程控制、电压采样以及数据计算,矩阵键盘和液晶模块实现操作控制、数据输入和结果显示。工作基本流程为频率设置、校准和测试。另外,通过编写的上位机操作界面,也可通过串口实现流程控制和数据交换。根据设计方案,对频率源和六端口反射计等系统的关键模块进行了详细的设计和分析。频率源利用锁相环路(PLL)实现,它由频率合成器、压控振荡器(VCO)和三阶无源环路滤波器(LF)构成,并在后级加入低通滤波器(LPF)、可变增益放大器(VGA)和隔离器来分别实现高次谐波抑制、输出功率控制及负载隔离。考虑复杂程度、加工成本等因素,六端口反射计采用微带形式,四个支路两两间距λ_g/8,使用耦合电容来采集主传输线上的功率信息。在功率检测部分,高线性度的对数检波器可实现射频输入信号(dBm)到直流输出(V)的精确变换。利用ADS的HB仿真结合MATLAB的数据计算完成仿真分析,结果表明阻抗测试精度较高。通过元器件选型、原理图和PCB设计,完成了测试系统的硬件加工与调试,并且对两款UHF频段标签天线进行了接触式阻抗测试,结果表明达到设计目的。
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