實現非接觸式智慧卡晶片的測試系統及方法
2023-12-08 20:29:21
專利名稱：實現非接觸式智慧卡晶片的測試系統及方法
技術領域：
本發明涉及產品測試技術，尤其涉及帶有非接觸式智慧卡晶片的測試系統及方法。
背景技術：
為了保證非接觸式智慧卡晶片的高成品率，在生產過程中需要對非接觸智慧卡晶片的各個流程進行嚴格的控制，智慧卡晶片模塊已經比較接近智慧卡成品的形態，所以進行模塊級射頻(RF)功能的測試至關重要。對於大批量產品的測試來說，通常對模塊實行多帶同測，即多臺測試工裝信號接口分別同時接在多個模塊的兩個PAD端，每一臺工裝設備由上位機控制並收發信號。而模塊級晶片排列在條帶上，兩支晶片的橫向距離只有I. 5mm,縱向距離也只有4. 3mm，所以無論工裝板相距多遠(量產測試要與自動測試機臺配合進行，空間十分有限)，條帶上相鄰晶片模塊信號接口距離都一樣。對於非接觸式智慧卡晶片來 說，信號的傳輸主要依靠射頻傳輸，測試工裝能否有效抑制幹擾的雜散波決定了測試工裝的性能優劣。現有工裝的技術實現方案由獨立的元器件實現射頻模擬前端，如圖I所示。由於該射頻模擬前端的獨立元器件較多，其參數對整個射頻前端的性能影響非常明顯，且PCB的布局面積也較大，接收信號的濾波處理較單一，接收增益基本固定，故其在生產過程中的多種控制電機的強磁場環境下可靠性和穩定性會大幅降低。如圖2所示，在傳統的工裝的技術實現方案中，待測模塊封出天線構成智慧卡標籤，與射頻前端通過匹配網絡電路模塊以電感耦合方式進行能量傳輸和信息交互。而對於非接觸式智慧卡晶片在量產過程中，前已有描述，不可能依照該圖2的模式進行能量傳輸和信息交互對智慧卡晶片模塊進行測試。綜上所述可知，需要對現有工裝的技術實現方案進行改進，解決測試工裝在生產過程中對非接觸式智慧卡模塊RF功能的大批量測試中存在的諸多問題模塊測試工裝的適應性不強，對環境的要求苛刻，需要不斷調整工裝板上的可變阻容器件，影響工裝穩定的不可控因素多，後期的維護工作較多，以及測試工裝成本較高，受量產測試流程和測試環境限制，難以由天線通過電感耦合方式進行能量傳輸和信息交互式，等等。因此，需要相應地設計出一種應用集成射頻模擬前端的實現非接觸式智慧卡晶片的測試系統及方法，且可簡化系統，降低成本，增強可靠性和適應性，維護方便快捷以及降低產品生產成本。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種實現非接觸式智慧卡晶片的測試系統及方法，能夠簡化系統及增強可靠性和適應性。為了解決上述技術問題，本發明提供了一種實現非接觸式智慧卡晶片的測試系統，包括依次連接主控單元、射頻模擬前端模塊、匹配網絡電路模塊以及待測模塊，其中主控單元，用於向射頻模擬前端模塊輸出命令信息的數位訊號，並對從射頻模擬前端模塊接收的應答信息的數位訊號進行處理；射頻模擬前端模塊，用於將輸入的命令信息的數位訊號調製到射頻信號中，並傳輸給匹配網絡電路模塊；從匹配網絡電路模塊傳輸的射頻信號中解調出應答信息的數位訊號輸出給主控單元；匹配網絡電路模塊，用於根據 所述射頻信號對射頻模擬前端模塊和待測模塊進行阻抗匹配後，將所述射頻信號發送給待測模塊；將待測模塊返回的射頻信號傳輸給射頻模擬前端模塊；待測模塊，用於從接收到射頻信號中還原出命令信息的數位訊號，根據該數位訊號編碼應答信息的數位訊號，並將該數位訊號調製到射頻信號中返回給匹配網絡電路模塊。進一步地，該系統還包括通過通信接口連接主控單元的測試終端，其中主控單元通過該通信接口接收測試終端的命令信息，並將該命令信息編碼成數位訊號輸出給所述射頻模擬前端模塊；將從射頻模擬前端模塊接收的應答信息的數位訊號解碼成應答信息後，通過該通信接口返回給測試終端；測試終端，用於向主控單元傳輸命令信息，並接收主控單元返回的應答信息。進一步地，匹配網絡電路模塊包括相互連接的前端輸出阻抗匹配單元和待測模塊阻抗匹配單元，其中前端輸出阻抗匹配單元，用於根據不同的射頻模擬前端及其射頻源的天線驅動將射頻模擬前端模塊的輸出阻抗匹配為標準阻抗值；待測模塊阻抗匹配單元，用於根據待測模塊的參數將待測模塊等效為負載，確定該負載合適的參數將該負載的輸入阻抗匹配為標準阻抗值。進一步地，待測模塊阻抗匹配單元將待測模塊等效為負載，合適的參數包括反射損耗、電壓駐波比以及品質因數Q值；其反射損耗-m 5.0，電壓駐波比為I :廣4.0:1，品質因數Q為10 30。為了解決上述技術問題，本發明提供了一種實現非接觸式智慧卡晶片的測試方法，涉及主控單元、射頻模擬前端模塊、匹配網絡電路模塊，該方法包括主控單元向射頻模擬前端模塊輸出命令信息的數位訊號；射頻模擬前端模塊將輸入的命令信息的數位訊號調製到射頻信號中，並傳輸給匹配網絡電路模塊；匹配網絡電路模塊根據射頻信號對射頻模擬前端模塊和待測模塊進行阻抗匹配後，將射頻信號發送給待測模塊；待測模塊從接收到的射頻信號中還原出所述命令信息的數位訊號。進一步地,該方法還包括待測模塊根據命令信息的數位訊號編碼應答信息的數位訊號，並將該應答信息的數位訊號調製到射頻信號中返回給匹配網絡電路模塊；匹配網絡電路模塊將射頻信號傳輸給射頻模擬前端模塊；射頻模擬前端模塊從接收到的射頻信號中解調出應答信息的數位訊號輸出給主控單元；主控單元對接收的應答信息的數位訊號進行處理。
進一步地，該方法還涉及測試終端，主控單元向射頻模擬前端模塊輸出命令信息的數位訊號，具體包括測試終端向主控單元傳輸命令信息；主控單元通過通信接口接收測試終端的命令信息，並將該命令信息編碼成數位訊號輸出給射頻模擬前端模塊；主控單元對接收的應答信息的數位訊號進行處理，具體包括主控單元將從射頻模擬前端模塊接收的含應答信息的數位訊號解碼出應答信息後，通過該通信接口返回給測試終端。進一步地，匹配網絡電路模塊根據該射頻信號對射頻模擬前端模塊和待測模塊進 行阻抗匹配，具體包括匹配網絡電路模塊將待測模塊等效為負載，調整該負載合適的參數包括反射損耗、電壓駐波比以及品質因數Q值；其中反射損耗-① 5. 00，電壓駐波比為I: f 4. 0:1，品質因數Q為10 30。進一步地，匹配網絡電路模塊將待測模塊等效為負載，調整該負載合適的參數包括反射損耗、電壓駐波比以及品質因數Q值，具體包括使用Smith-Chart作為實現匹配的工具，將待測模塊具有的特定參數作為匹配電 路的一部分，先選用一個電阻和一個電感作為初始值，其中調節電阻匹配電路品質因數Q值，將電感為諧振電路的一部分；再根據此時在Smith-Chart上的位置和實際參數確認是串聯還是並聯電容，使得複數阻抗的虛部為零，實部接近50歐，同時兼顧電壓駐波比。本發明利用集成的射頻模擬前端與構成智慧卡標籤的待測模塊進行接觸式信息交互，只需在射頻模擬前端與待測模塊之間進行阻抗匹配，這樣能使得射頻部分面積減小2/3，且簡化了系統。由於整體射頻性能的優劣主要由集成射頻模擬前端決定，而該集成射頻模擬前端內置有多種可配置的濾波器，且能做到接收增益可選，即由測試終端根據實際情況通過主控單元對濾波器及接收增益進行配置，因而可對外部強磁場環境的幹擾較好地進行抑制，從而提升了測試工裝的整體性能。
圖I為現有的測試工裝方案中由獨立的元器件構成的射頻模擬前端與構成智慧卡標籤的待測模塊進行信息交互的原理框圖；圖2為現有的測試工裝方案中射頻模擬前端通過天線與構成智慧卡標籤的待測模塊進行信息交互的示意圖；圖3為本發明的實現非接觸式智慧卡晶片的測試系統實施例的結構框圖；圖4為本發明的測試工裝方案中集成射頻模擬前端與構成智慧卡標籤的待測模塊通過接觸式進行信息交互的示意圖。
具體實施例方式以下結合附圖和優選實施例對本發明的技術方案進行詳細地闡述。應該理解，以下列舉的實施例僅用於說明和解釋本發明，而不構成對本發明技術方案的限制。如圖3所示，是本發明提供的實現非接觸式智慧卡晶片的測試系統實施例的結構，包括依次連接主控單元、射頻模擬前端模塊、匹配網絡電路模塊以及待測模塊，其中主控單元，用於向射頻模擬前端模塊輸出命令信息的數位訊號，並對從射頻模擬前端模塊接收的應答信息的數位訊號進行處理；射頻模擬前端模塊，用於將輸入的命令信息的數位訊號調製到射頻信號中，並傳輸給匹配網絡電路模塊；從匹配網絡電路模塊傳輸的射頻信號中解調出應答信息的數位訊號輸出給主控單元；匹配網絡電路模塊，用於根據所述射頻信號對射頻模擬前端模塊和待測模塊進行阻抗匹配後，將該射頻信號發送給待測模塊；將待測模塊返回的射頻信號傳輸給射頻模擬前端模塊；待測模塊，用於從接收到射頻信號中還原出命令信息的數位訊號，根據該數位訊號編碼應答信息的數位訊號，並將該數位訊號調製到射頻信號中返回給匹配網絡電路模 塊。上述系統實施例還包括通過通信接口連接主控單元的測試終端，其中主控單元通過該通信接口接收測試終端的命令信息，並將該命令信息編碼成數位訊號輸出給射頻模擬前端模塊；將從射頻模擬前端模塊接收的應答信息的數位訊號解碼成應答信息後，通過該通信接口返回給測試終端； 測試終端，用於向主控單元傳輸命令信息，並接收主控單元返回的應答信息。在上述系統實施例中，匹配網絡電路模塊包括相互連接的前端輸出阻抗匹配單元和待測模塊阻抗匹配單元，如圖4所示；其中前端輸出阻抗匹配單元，用於根據不同的射頻模擬前端模塊及其射頻源的天線驅動將射頻模擬前端模塊的輸出阻抗匹配為標準阻抗值(50歐)；待測模塊阻抗匹配單元，用於根據待測模塊的參數將待測模塊等效為前級的負載，確定該負載合適的參數將該負載的輸入阻抗匹配為標準阻抗值(50歐)。在上述系統實施例中，將待測模塊等效為前級的負載其合適的參數包括反射損耗、電壓駐波比以及Q值，其中反射損耗儘可能小，即反射損耗-⑴ 5. O ;電壓駐波比為I: f 4. 0:1，品質因數Q為10 30。假設從射頻前端一端看進去的阻抗為Zin(設計射頻模擬前端的輸出阻抗為50歐)，待測模塊阻抗匹配單元等效為前級輸出的特徵阻抗Ztl，此時所測得的Zin為包含相位信息的複數阻抗，其值愈接近Ztl，說明匹配性越好。在射頻電路中，常用反射損耗這個參數來表示匹配性，如式(I)所示，表示了反射損耗&與Zin及Ztl的關係。Rl=20Ig ( I (Zin-Z0)/(Zin+Z0) )(I)反射損耗&值越小，表示匹配性能越好，若完全匹配，反射損耗的值將為負無限大。 另一個重要的射頻參數是電壓駐波比VSWR，其表達式如式(2 )所示。VSffR= (1+1 Γ |)/(1-| Γ |)(2)式中Γ為反射係數，Γ =IO^el720 ;駐波比VSWR越大，表明反射功率越高，即傳輸效率越低，理想情況下的VSWR為I : I。
由於待測模塊的等效阻抗不是純阻性，故要通過電路的匹配(加入電感L、電容C)使整個匹配端達到諧振狀態,此時諧振角頻率為Oci，其表達式如式(3)所示。GJ0 =1/^77"I ^ )諧振時電路的品質因數為Q，諧振電路的帶寬B可用其量度,其關係如式(4 )所示。B= ωq/Q 或 Q= ωq/B(4)由式(4)可知，品質因數和選擇性是等價的，因此在帶寬確定的情況下，Q值也就隨之確定，在進行電路阻抗匹配的時候要使Q值在合理的範圍內(1(Γ30)。綜上所述，待測模塊端匹配原則為令其儘可能接近前級的特徵阻抗Ztl,電壓駐波比接近I : 1，合適的品質因數Q—般為1(Γ30。在工程應用上可使用Smith-Chart作為實現匹配的工具(在如PC機一類的測試終端上運行的軟體工具)，待測模塊本身有一個特定的參數，如容抗、感抗，可以將其作為匹配電路的一部分。首先選用一個電阻和一個電感作為初始值(電阻可以調節匹配電路Q值，電感為諧振電路的一部分);再根據此時在Smith-Chart上的位置，不同類型模塊參數不同，即便初始值相同，所在位置各異，要根據實際參數確定；通過串聯或是並聯合適的電容，使得複數阻抗的虛部為0，實部接近50歐，同時兼顧電壓駐波比VSWR和品質因數Q。這樣就完成了待測模塊端的和射頻模擬前端模塊的匹配，實際的匹配效果要進行相應的調試，為此可將部分匹配的參數預留為可調節，如串聯電容。 在上述系統實施例中,通信接口為串行通信接口。本發明的實現非接觸式智慧卡晶片的測試方法實施例，涉及主控單元、射頻模擬前端模塊、匹配網絡電路模塊，該方法包括主控單元向射頻模擬前端模塊輸出命令信息的數位訊號；射頻模擬前端模塊將輸入的命令信息的數位訊號調製到基頻信號上，並傳輸給匹配網絡電路模塊；匹配網絡電路模塊根據該射頻信號對射頻模擬前端模塊和待測模塊進行阻抗匹配後，將該射頻信號發送給待測模塊；待測模塊從接收到的射頻信號中還原出命令信息的數位訊號。上述方法實施例還包括待測模塊根據命令信息的數位訊號編碼應答信息的數位訊號，並將該應答信息的數位訊號調製到射頻信號中返回給匹配網絡電路模塊；匹配網絡電路模塊將該射頻信號傳輸給射頻模擬前端模塊；射頻模擬前端模塊從接收到的射頻信號中解調出應答信息的數位訊號輸出給主控單元；主控單元對接收的應答信息的數位訊號進行處理。上述方法實施例還涉及測試終端，該方法中主控單元向射頻模擬前端模塊輸出命令信息的數位訊號，具體包括測試終端向主控單元傳輸命令信息；主控單元通過通信接口接收測試終端的命令信息，並將該命令信息編碼成數字信 號輸出給射頻模擬前端模塊；主控單元對接收的應答信息的數位訊號進行處理，具體包括
主控單元將從射頻模擬前端模塊接收的含應答信息的數位訊號解碼出應答信息後，通過該通信接口返回給測試終端。在上述方法實施例中，匹配網絡電路模塊根據該射頻信號對射頻模擬前端模塊和待測模塊進行阻抗匹配，具體包括匹配網絡電路模塊將待測模塊等效為負載，調整該負載合適的參數包括反射損耗、電壓駐波比以及品質因數Q值；其中反射損耗-⑴飛.O ;電壓駐波比為I: f 4. 0:1，品質因數Q為10 30。在上述方法實施例中，匹配網絡電路模塊將待測模塊等效為負載，調整該負載合適的參數包括反射損耗、電壓駐波比以及品質因數Q值，具體包括使用Smith-Chart作為實現匹配的工具，將待測模塊具有的定參數(如容抗、感抗)作為匹配電路的一部分，先選用一個電阻和一個電感作為初始值，其中調節電阻匹配電路Q值，將電感為諧振電路的一部分；再根據此時在Smith-Chart上的位置和實際參數確是串 聯還是並聯電容，使得複數阻抗的虛部為0，實部接近50歐，同時兼顧電壓駐波比VSWR。
權利要求
1.一種實現非接觸式智慧卡晶片的測試系統，包括依次連接主控單元、射頻模擬前端模塊、匹配網絡電路模塊以及待測模塊，其中 主控單元，用於向射頻模擬前端模塊輸出命令信息的數位訊號，並對從射頻模擬前端模塊接收的應答信息的數位訊號進行處理； 射頻模擬前端模塊，用於將輸入的所述命令信息的數位訊號調製到射頻信號中，並傳輸給匹配網絡電路模塊；從匹配網絡電路模塊傳輸的射頻信號中解調出應答信息的數位訊號輸出給主控單元； 匹配網絡電路模塊，用於根據所述射頻信號對射頻模擬前端模塊和待測模塊進行阻抗匹配後，將所述射頻信號發送給待測模塊；將待測模塊返回的射頻信號傳輸給射頻模擬前端豐吳塊； 待測模塊，用於從接收到所述射頻信號中還原出命令信息的數位訊號，根據該數位訊號編碼應答信息的數位訊號，並將該數位訊號調製到所述射頻信號中返回給匹配網絡電路模塊。
2.按照權利要求I所述的測試系統，其特徵在於，還包括通過通信接口連接所述主控單元的測試終端，其中 所述主控單元通過該通信接口接收測試終端的命令信息，並將該命令信息編碼成數位訊號輸出給所述射頻模擬前端模塊；將從所述射頻模擬前端模塊接收的所述應答信息的數位訊號解碼成應答信息後，通過該通信接口返回給測試終端； 測試終端，用於向所述主控單元傳輸命令信息，並接收所述主控單元返回的應答信息。
3.按照權利要求I或2所述的測試系統，其特徵在於，所述匹配網絡電路模塊包括相互連接的前端輸出阻抗匹配單元和待測模塊阻抗匹配單元，其中 前端輸出阻抗匹配單元，用於根據不同的射頻模擬前端及其射頻源的天線驅動將所述射頻模擬前端模塊的輸出阻抗匹配為標準阻抗值； 待測模塊阻抗匹配單元，用於根據所述待測模塊的參數將所述待測模塊等效為負載，確定該負載合適的參數將該負載的輸入阻抗匹配為標準阻抗值。
4.按照權利要求3所述的系統，其特徵在於， 所述待測模塊阻抗匹配單元將所述待測模塊等效為負載，所述合適的參數包括反射損耗、電壓駐波比以及品質因數Q值；其所述反射損耗 5. O，所述電壓駐波比為I: Γ4. 0:1，所述品質因數Q為10 30。
5.一種實現非接觸式智慧卡晶片的測試方法，涉及主控單元、射頻模擬前端模塊、匹配網絡電路模塊，該方法包括 主控單元向射頻模擬前端模塊輸出命令信息的數位訊號； 射頻模擬前端模塊將輸入的所述命令信息的數位訊號調製到射頻信號中，並傳輸給匹配網絡電路模塊； 匹配網絡電路模塊根據所述射頻信號對射頻模擬前端模塊和待測模塊進行阻抗匹配後，將所述射頻信號發送給待測模塊； 待測模塊從接收到的所述射頻信號中還原出所述命令信息的數位訊號。
6.按照權利要求5所述的方法，其特徵在於，還包括 所述待測模塊根據所述命令信息的數位訊號編碼應答信息的數位訊號，並將該應答信息的數位訊號調製到所述射頻信號中返回給所述匹配網絡電路模塊； 所述匹配網絡電路模塊將所述射頻信號傳輸給所述射頻模擬前端模塊； 所述射頻模擬前端模塊從接收到的所述射頻信號中解調出所述應答信息的數位訊號輸出給所述主控單元； 所述主控單元對接收的所述應答信息的數位訊號進行處理。
7.按照權利要求6所述的方法，其特徵在於，還涉及測試終端，所述主控單元向射頻模擬前端模塊輸出命令信息的數位訊號，具體包括 測試終端向所述主控單元傳輸命令信息； 所述主控單元通過通信接口接收測試終端的所述命令信息，並將該命令信息編碼成數位訊號輸出給所述射頻模擬前端模塊； 所述主控單元對接收的所述應答信息的數位訊號進行處理，具體包括 主控單元將從射頻模擬前端模塊接收的含應答信息的數位訊號解碼出應答信息後，通過該通信接口返回給測試終端。
8.按照權利要求7所述的方法，其特徵在於，所述匹配網絡電路模塊根據該射頻信號對射頻模擬前端模塊和待測模塊進行阻抗匹配，具體包括 所述匹配網絡電路模塊將所述待測模塊等效為負載，調整該負載合適的參數包括反射損耗、電壓駐波比以及品質因數Q值；其中所述反射損耗-m 5. 00，所述電壓駐波比為I: Γ4. 0:1，所述品質因數Q為10 30。
9.按照權利要求8所述的方法，其特徵在於，所述匹配網絡電路模塊將所述待測模塊等效為負載，調整該負載合適的參數包括反射損耗、電壓駐波比以及品質因數Q值，具體包括 使用Smith-Chart作為實現匹配的工具，將所述待測模塊具有的特定參數作為匹配電路的一部分，先選用一個電阻和一個電感作為初始值，其中調節電阻匹配電路品質因數Q值，將電感為諧振電路的一部分；再根據此時在Smith-Chart上的位置和實際參數確認是串聯還是並聯電容，使得複數阻抗的虛部為零，實部接近50歐，同時兼顧電壓駐波比。
全文摘要
本發明披露了實現非接觸式智慧卡晶片的測試系統及方法，其中方法包括主控單元向射頻模擬前端模塊輸出命令信息的數位訊號；射頻模擬前端模塊將輸入的命令信息的數位訊號調製到射頻信號中，並傳輸給匹配網絡電路模塊；匹配網絡電路模塊根據射頻信號對射頻模擬前端模塊和待測模塊進行阻抗匹配後，將射頻信號發送給待測模塊；待測模塊從接收到的射頻信號中還原出所述命令信息的數位訊號。本發明只需在射頻模擬前端與待測模塊之間進行阻抗匹配，這樣能使得射頻部分面積減小並簡化了系統，並且可對外部強磁場環境的幹擾較好地進行抑制，從而提升了測試工裝的整體性能。
文檔編號G01R31/28GK102830300SQ20121027725
公開日2012年12月19日 申請日期2012年8月6日 優先權日2012年8月6日
發明者熊偉 申請人:大唐微電子技術有限公司