NFC設(shè)備生產(chǎn)測(cè)試過(guò)程中應(yīng)考慮的因素

圖2：匹配元件的性能值和/或公差的一個(gè)小小偏移會(huì)明顯影響系統(tǒng)性能

新型NFC線圈正在變得越來(lái)越小(圖3)。由于設(shè)計(jì)中對(duì)尺寸的限制，較小的線圈在智能手機(jī)的設(shè)計(jì)中越來(lái)越普及。雖然較小的線圈很容易設(shè)計(jì)到設(shè)備中，但它們對(duì)獲得所需的NFC射頻性能會(huì)構(gòu)成一定的挑戰(zhàn)。與較大的線圈相比，較小的線圈意味著對(duì)感應(yīng)耦合的容忍水平低得多。這使它們?cè)贜FC傳輸過(guò)程中對(duì)設(shè)備的放置位置很敏感。例如：這可能會(huì)導(dǎo)致兩個(gè)NFC設(shè)備必須放得很近且兩個(gè)線圈相互正對(duì)才能正常工作。如果匹配電路的頻率響應(yīng)處于關(guān)閉狀態(tài)，線圈又較小，那么NFC可能根本無(wú)法工作。因此，共振頻率處于正確的范圍以確保設(shè)備運(yùn)行和設(shè)備性能就變得更為重要了。

圖3：NFC天線線圈

不能保證測(cè)試質(zhì)量的“理想待測(cè)物”

一些NFC設(shè)備制造商在生產(chǎn)中使用參照待測(cè)物（或稱為“理想待測(cè)物”），或NFC讀卡器來(lái)驗(yàn)證設(shè)備的NFC工作性能。使用“理想裝置”雖然是一種常用和可行的生產(chǎn)測(cè)試方法，但這種方法有它的局限性。例如：它只能提供一種合格/不合格或go-no go的測(cè)試結(jié)果，因而可能會(huì)讓一個(gè)存在潛在問(wèn)題的產(chǎn)品蒙混過(guò)關(guān)。即使它能檢測(cè)出不合格產(chǎn)品，測(cè)試過(guò)程也不能提供量化信息和找出失效的原因。

另一個(gè)局限在于“理想待測(cè)物”或讀卡器不能檢測(cè)出處于合格-不合格邊緣的產(chǎn)品。一個(gè)裝置在生產(chǎn)線的受控條件下可能正常工作并通過(guò)工廠的go-no go測(cè)試，但它可能不具備在非受控的實(shí)際工作條件下正常運(yùn)行的能力，因而，當(dāng)它與非標(biāo)讀卡器或非標(biāo)NFC標(biāo)簽結(jié)合使用時(shí)，或當(dāng)它處在溫度變化范圍較大的環(huán)境中時(shí)可能無(wú)法正常工作。

總之，“理想待測(cè)物”或NFC讀卡器不能暴露生產(chǎn)中的各種錯(cuò)誤，因而，大量存在缺陷的產(chǎn)品完全有可能從工廠出貨，而這些缺陷將導(dǎo)致功耗的上升和產(chǎn)品工作范圍的縮小。制造商們可以在生產(chǎn)過(guò)程中用射頻參數(shù)化測(cè)試來(lái)識(shí)別和矯正產(chǎn)品性能的差異，從而讓他們的企業(yè)遠(yuǎn)離這種風(fēng)險(xiǎn)。

主要NFC測(cè)試項(xiàng)目

以下圖4所示是一個(gè)典型的NFC智能手機(jī)的結(jié)構(gòu)。正如前面討論指出，多標(biāo)準(zhǔn)芯片、匹配和共振元件、以及天線線圈是生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)測(cè)試的主要部件。因此，我們建議進(jìn)行頻率響應(yīng)測(cè)試，以及基本的、能用來(lái)檢驗(yàn)NFC標(biāo)準(zhǔn)基本功能的連通性測(cè)試。我們感到，大多數(shù)情況下這已足以確定產(chǎn)品是否存在缺陷，能否滿足相關(guān)要求。由于在研發(fā)和設(shè)計(jì)驗(yàn)證階段產(chǎn)品結(jié)構(gòu)已按照適用標(biāo)準(zhǔn)/規(guī)范進(jìn)行充分的特性分析和驗(yàn)證，加之這些標(biāo)準(zhǔn)/規(guī)范所要求的測(cè)試方法不適合用于生產(chǎn)環(huán)境，所以照抄這些測(cè)試方法既無(wú)必要也不明智。我們認(rèn)為，如果設(shè)計(jì)已在生產(chǎn)測(cè)試裝置中進(jìn)行充分驗(yàn)證，驗(yàn)證后結(jié)構(gòu)的特性也已經(jīng)過(guò)分析(指標(biāo)門限制已定義)，那么，在生產(chǎn)過(guò)程中進(jìn)行共振掃描測(cè)試已足以發(fā)現(xiàn)那些會(huì)在所需工作范圍內(nèi)影響工作性能的、關(guān)于匹配和共振性能的缺陷。

圖4：NFC智能手機(jī)結(jié)構(gòu)

頻率響應(yīng)

頻率響應(yīng)測(cè)量可以通過(guò)對(duì)測(cè)試裝置線圈回波損失的掃描來(lái)實(shí)現(xiàn)，在這個(gè)過(guò)程中，我們可以測(cè)得待測(cè)裝置在NFC特定頻率范圍(如：10至20MHz)內(nèi)吸收的能量。圖5給出了一個(gè)NFC裝置頻率響應(yīng)的例子。這種測(cè)量能提供NFC電路元件、線路板、內(nèi)部連接件和天線線圈的物理特性的量化數(shù)據(jù)，還能了解組裝的效果。通過(guò)測(cè)量，我們可以獲得一些簡(jiǎn)單的測(cè)試數(shù)據(jù)，如：中間頻率，3dB帶寬和Q因子，并用它們來(lái)確定性能合格與否。這可確保收發(fā)器射頻路徑上所有元件都已正確安裝，處在公差范圍內(nèi)，且不存在裝配缺陷。

此測(cè)量可通過(guò)一個(gè)類似網(wǎng)絡(luò)分析器的構(gòu)架實(shí)施，其中，一個(gè)CW信號(hào)源會(huì)掃描頻率范圍，另外，有一個(gè)分析儀會(huì)監(jiān)視回波信號(hào)并將其與CW信號(hào)源進(jìn)行對(duì)比。這可使測(cè)試儀對(duì)待測(cè)物匹配電路和線圈的共振頻率進(jìn)行測(cè)量。