RFID读写器发射功率平坦度的校准方法、装置及系统与流程

本发明涉及射频识别领域，更具体地说，涉及一种rfid读写器发射功率平坦度的校准方法、装置及系统。

背景技术：

rfid(radiofrequencyidentification的缩写)读写器又称为“rfid阅读器”，即无线射频识别，属于一种通信技术，通过射频识别信号自动识别目标对象并获取相关数据，无须人工干预，可识别高速运动物体并可同时识别多个rfid标签，操作快捷方便。rfid读写器分为固定式读写器与手持式读写器，按频率的不同分可为低频(lf)、高频(hf)、超高频(uhf)、微波(mw)。rfid读写器应用十分广泛，发展迅速，正逐步走向稳定成熟。rfid读写器可广泛应用于智能交通管理、制造及供应链管理、数字化仓储管理、商业零售管理、门禁管理及资产管理等多个领域。在实际应用的时候对读写器的射频指标要求很严格。其中，读写器的射频指标功率平坦度定义是在工作频段范围内所有频点的功率值波动范围，该波动值的大小要严格遵守技术规范要求，若该指标在工作频段内功率值的明显偏差(指该频段内最大功率值pmax与最小功率值pmin差值很大的情况)，说明某频点的功率值偏低，功率值的偏低在一定读写距离范围内可能激活不了标签，从而导致读写器的读/写卡性能变差。因此，为了确保工作频段内读写器读/写卡性能一致性及技术规范要求，需要保证读写器的射频平坦度符合规范要求。在现有技术中，通常是采用逐个校正每个频点的发射功率来实现的，这种方法虽然也能够实现保证平坦度的目的，但是其耗时、操作繁琐。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述耗时较长、操作繁琐的缺陷，提供一种耗时较短、操作简单的rfid读写器发射功率平坦度的校准方法、装置及系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种rfid读写器发射功率平坦度的校准方法，包括如下步骤：

a)取得控制该读写器的射频发射频点的射频发射功率的基准寄存器值，并将该值赋予控制各频点的射频功率的寄存器，使得所述rfid读写器在该频段内的各发射频点上依次在该寄存器值控制下，发出射频信号；依次测量并记录上述各频点的射频信号功率；其中，所述基准寄存器值是在被选中为基准频点上，使其输出射频功率达到标定值的寄存器值；

b)比较得到的功率值中，最大值与最小值之间的差是否大于设定差值，如否，判断该rfid的射频平坦度合格，保留各频点的寄存器值；如是，执行下一步骤；

c)将所述rfid读写器的整个发射频段划分为n个子频段，每个子频段选择其频段中的任意一个频点为子频段基准频点，调节其寄存器值，使得该子频段基准频点的射频信号功率达到所述标定值，得到子频段基准寄存器值，将该子频段段内所有频点的寄存器值用所述子频段基准寄存器值取代，使得所述rfid读写器在该子频段内的各发射频点上依次在该子频段基准寄存器值控制下，发出射频信号；依次测量并记录上述各频点的射频信号功率；

d)比较得到的该子频段的各频点的功率值中，最大值与最小值之间的差是否大于设定差值，如否，判断该子频段的射频平坦度合格，并执行下一步骤；如是，返回步骤c)，并加大n的取值，重新划分子频段；其中，n的取值为2到频段内所有频点总数之间的自然数；

e)遍历划分的子频段否，如是，判断校准完成，保留各频点的寄存器值；如否，返回步骤c)进行另一个未校准的子频段校准。

更进一步地，所述步骤a)中进一步包括：

a1)取得缺省的或上次校准计量的频段中间频点的寄存器值，将其赋值到选择的、位于频段中间的基准频点的寄存器中；

a2)调节该寄存器的值，使得该频点的射频输出功率等于所述标定值；

a3)该寄存器中的当前值为基准寄存器值，将改值赋予所述频段中各频点的寄存器。

更进一步地，所述频段或子频段的基准频点包括该频段或子频段的中间频点或频段内中的任意一个频点。

更进一步地，所述步骤c)中，n的初始取值为2，即将整个频段分为两个子频段；每次由步骤d)返回步骤c)重新取值时，n的取值加大1或2。

更进一步地，所述频点的寄存器值通过对射频功率放大器的增益设置来控制该频点上射频输出功率的大小。

更进一步地，所述设定差值包括0到2db之间的任意值。

本发明还涉及实现上述rfid读写器发射功率平坦度的校准方法的装置，该装置包括：

频段发送单元：用于取得控制该读写器的射频发射频点的射频发射功率的基准寄存器值，并将该值赋予控制各频点的射频功率的寄存器，使得所述rfid读写器在其频段内的各发射频点上依次在该寄存器值控制下，发出射频信号；依次测量并记录上述各频点的射频信号功率；其中，所述基准寄存器值是在被选中为基准频点上，使其输出射频功率达到标定值的寄存器值；

频段判断单元：用于比较得到的功率值中，最大值与最小值之间的差是否大于设定差值，如否，判断该rfid的射频平坦度合格；如是，调用子频段划分；

子频段划分单元：用于将所述rfid读写器的整个发射频段划分为n个子频段，每个子频段选择其频段中的任意一个频点为子频段基准频点，调节其寄存器值，使得该子频段基准频点的射频信号功率达到所述标定值，得到子频段基准寄存器值，将该子频段段内所有频点的寄存器值用所述子频段基准寄存器值取代，使得所述rfid读写器在该子频段内的各发射频点上依次在该子频段基准寄存器值控制下，发出射频信号，依次测量并记录上述各频点的射频信号功率；

子频段判断单元：用于比较得到的该子频段的各频点的功率值中，最大值与最小值之间的差是否大于设定差值，如否，判断该子频段的射频平坦度合格，并调用遍历判断单元；如是，返回子频段划分单元，并加大n的取值，重新划分子频段；其中，n的取值为2到频段内所有频点总数之间的自然数；

遍历判断单元：用于判断遍历划分的子频段否，如是，判断校准完成，保留各频点的寄存器值；如否，返回子频段划分单元进行另一个未校准的子频段校准。

更进一步地，所述频段发送单元中进一步包括：

缺省值取得模块：用于取得缺省的或上次校准计量的频段中间频点的寄存器值，将其赋值到选择的、位于频段中间的基准频点的寄存器中；

功率调节模块：用于调节该寄存器的值，使得该频点的射频输出功率等于所述标定值；

基准寄存器值取得模块：用于使该寄存器中的当前值为基准寄存器值，将改值赋予所述频段中各频点的寄存器。

更进一步地，所述频段或子频段的基准频点包括该频段或子频段的中间频点或频段内中的任意一个频点。

本发明还涉及一种实现上述rfid读写器发射功率平坦度校准方法的系统，包括rfid读写器、测量控制装置和频谱分析仪；所述rfid读写器的射频输出端口连接在所述频谱分析仪的射频输入端口上，所述频谱分析仪的数据输出端口与所述测量分析装置的数据输入端口连接；所述测量分析装置的数据输出端口与所述rfid读写器的数据输入端口连接，输出数据或指令到所述rfid读写器；所述测量控制装置包括设置并运行指定程序的个人计算机，所述指定程序控制所述rfid读写器实现上述的步骤。

实施本发明的rfid读写器发射功率平坦度的校准方法、装置及系统，具有以下有益效果：由于对控制各频点的寄存器值采用将频段内或子频段内选择的基准频点的功率调节到标定值，然后将其寄存器值赋予该频段或子频段内所有频点的方法，在绝大多数情况下，能够通过几次赋值就达到校准平坦度的目的，避免了现有技术中的逐个频点校准的过程；且整个过程自动完成，不需要人工逐个介入或调整。因此，其耗时较短、操作较为简单。

附图说明

图1是本发明rfid读写器发射功率平坦度的校准方法、装置及系统实施例中的方法流程图；

图2是所述实施例中取得基准寄存器值的具体流程图；

图3是所述实施例中装置结构示意图；

图4是所述实施例中系统结构示意图；

图5是所述实施例中一种情况下分段校准后的数据列表。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明实施例作进一步说明。

如图1所示，在本发明的一种rfid读写器发射功率平坦度的校准方法、装置和系统实施例中，该方法包括如下步骤：

步骤s11取得频段基准寄存器值，各频点按该值控制发出射频并记录射频功率值：在对于rfid读写器的发射功率平坦度的校准或对于其他射频设备的发射功率进行校准时，最基础也是最耗费时间的做法是逐点校准，即对于该设备工作频段中的每个发射频点逐个校准。这种方法虽然耗费时间，但在一些时候或一些情况下是不能不采用的方法。在本实施例中，在某些极端情况下也可能会使用或者本质上使用这样的逐点校准的方法。由于本发明的目的是在保证平坦度的情况下尽量减少校准的步骤和校准的时间，因此，在开始采用本实施例中的方法时，是将设备的整个频段作为一个整体来看或操作的，如果将整个发射频段视为一个整体的时候，其平坦度已经满足要求，则不会再进行后续的校准，以节省步骤和时间；如果将整个发射频段视为一个操作对象时不能满足要求，则将整个频段划分为多个子频段，再分别对这些子频段进行操作，满足平坦度条件时，就不再继续进行划分，不满足，则继续划分。这样执行到最后时，每个子频段可能仅仅包括一个发射频点(此前的频段或子频段均包括多个发射频点)，此时，其校准方法实际上已经是逐点校准。当然，这种情况在本发明所述的方法中可能会出现，但其出现的机会较少，因此，从整体上来看，本发明中方法的操作步骤较少、耗费时间较短。在本实施例中，取得控制该读写器的射频发射频点的射频发射功率的基准寄存器值，并将该值赋予发射频段中控制各频点的射频功率的寄存器，使得所述rfid读写器在该频段内的各发射频点上依次在该寄存器值控制下，发出射频信号，即整个频段的各频点均在基准寄存器值的控制下产生射频信号，其射频信号功率均由该基准寄存器值决定；依次测量并记录上述各频点的射频信号功率；其中，所述基准寄存器值是在被选中为基准频点发射频点上，使该频点输出射频功率达到标定值的寄存器值。所述频段的基准频点是实现选择的该频段的中间频点或频段内中的任意一个频点，例如，两个中间频点中的任意一个。在本实施例中，所述各频点的寄存器值通过对射频功率放大器的增益设置来控制该频点上射频输出功率的大小。换句话说，当上述rfid读写器转换到一个频点上发射射频信号时，该频点的上述寄存器值会对该rfid读写器的功放增益进行调节，使得功放的输出功率符合该寄存器值的要求。

步骤s12频段内最大值和最小值之差大于设定值否，如是，执行步骤s14，否则，执行步骤s13；在本步骤中，通过将上述步骤中得到的最大射频功率(一个频点)和最小射频功率(通常是另一个频点)相减，判断其绝对值是否大于设定值，而得到上述最大值和最小值之差大于设定值的。在本实施例中，上述设定差值(或设定值)是事先设定的，符合频段内平坦度要求的一个值，例如，所述设定差值可以是包括0到2db之间的任意值。

步骤s13频段内平坦度符合要求：在本步骤中，由于整个频段中各频点的射频功率值的差值小于之前设定的设定值，故认为该频段内的平坦度是符合要求的，判断该rfid的射频平坦度合格，保留各频点的寄存器值，即平坦度校准完成，不再执行其他步骤。在这种情况下，操作或判断一次就能够将整个设备的平坦度校准，故其节约时间，简化步骤。

步骤s14将频段划分为n个子频段：在本步骤中，将所述rfid读写器的整个发射频段划分为n个子频段，每个子频段选择其频段中的任意一个频点为子频段基准频点；其中，n的取值为2到频段内所有频点总数之间的自然数；一般来说，在初次进行子频段划分时选择较小的值，例如，可以把整个频段以其中点为界划分为两个子频段，然后如果需要再次划分子频段时再增加n的取值，这样的做法可以最大限度地节省时间，减少操作步骤。当最后划分到一个子频段只有一个频点时，即n的取值等于频段内所有频点的总数时，实际上就是使用了逐点校准的方法。此外，在本步骤中还涉及对各子频段中基准频点的选择，可以在该子频段中选择任意一个频点作为基准频点，一般来讲，也可以选择子频段的中间频点或中间两个频点中的任意一个作为基准频点。

步骤s15取得一个子频段的基准寄存器值，该子频段中各频点按该值控制发出射频并记录射频功率值：在本步骤中，选择上述步骤中得到的一个子频段进行操作，其操作步骤基本与整个频段中的操作相同，即先取得该子频段的基准寄存器值，即调节其寄存器值，使得该子频段基准频点的射频信号功率达到所述标定值，得到子频段基准寄存器值；然后将该子频段段内所有频点的寄存器值用所述子频段基准寄存器值取代，使得所述rfid读写器在该子频段内的各发射频点上依次在该子频段基准寄存器值控制下，发出射频信号；依次测量并记录上述各频点的射频信号功率。

步骤s16该子频段内最大值和最小值之差大于设定值否，如是，执行步骤s18；否则，执行步骤s17；在本步骤中，如同在频段内比较各频点的发射功率一样，比较得到的该子频段的各频点的功率值中，最大值与最小值之间的差是否大于设定差值(该设定差值和上述频段中的设定差值的特性一样，取值也可以一样)，如否，判断该子频段的射频平坦度合格，并执行s17；如是，执行步骤s18。

步骤s17子频段遍历否：在本步骤中，判断遍历划分的子频段否，如是，则表明在上述步骤中划分的子频段的平坦度均已满足要求，于是，返回步骤s13，判断校准完成，保留各频点的寄存器值；如否，返回步骤s15进行另一个未校准的子频段校准。即返回步骤s15并选择一个未校准的子频段重复上述步骤。

步骤s18加大n的取值，重新划分子频段：在本步骤中，由于子频段内不平坦，需要更进一步的校准或更精细的校准，因此，在当前n取值的基础上，增加其取值，例如，每次返回重新划分子频段时，即上述n重新取值时，n的取值加大1或2。返回步骤s14并重新划分更多的子频段，再次重复上述步骤。

值得一提的是，在本实施例中，上述频段和子频段中的基准寄存器值的取得范围是大致相同的，不同之处仅仅在于针对不同基准频点和不同的频点范围(针对频段内所有频点或针对子频段内所有频点)。图2示出了本实施例中取得基准寄存器的步骤，包括：

步骤s21取得频段或子频段的中间频点的缺省或当前寄存器值：在本步骤中，针对整个频段或一个子频段取得缺省的或上次校准计量的频段或子频段中间频点的寄存器值。

步骤s22将其赋值到基准频点，并调节其值，使得该频点发射功率为设定值：将其赋值到选择的、位于频段或子频段中间的基准频点的寄存器中；然后调节该寄存器的值，使得该频点的射频输出功率等于所述标定值；值得一提的是，该标定值是事先设定的，是一个常数。

步骤s23取得该频点寄存器值的当前值，为该频段或子频段的基准寄存器值：在本步骤中，该寄存器中的当前值(即该频点上的寄存器与标定值对应的寄存器值)为基准寄存器值，将改值赋予所述频段中各频点的寄存器。

值得一体的是，上述步骤s21是非常重要的一个步骤，其可以有效减少调节量，使得基准频点的功率值尽快达到上述标定值。

在本实施例中，还涉及实现上述rfid读写器发射功率平坦度的校准方法的装置，图3示出了该装置的具体结构。在图3中，该装置包括频段发送单元31、频段判断单元32、子频段划分单元33、子频段判断单元34和遍历判断单元35；其中，频段发送单元31用于取得控制该读写器的射频发射频点的射频发射功率的基准寄存器值，并将该值赋予控制各频点的射频功率的寄存器，使得所述rfid读写器在其频段内的各发射频点上依次在该寄存器值控制下，发出射频信号；依次测量并记录上述各频点的射频信号功率；其中，所述基准寄存器值是在被选中为基准频点上，使其输出射频功率达到标定值的寄存器值；频段判断单元32用于比较得到的功率值中，最大值与最小值之间的差是否大于设定差值，如否，判断该rfid的射频平坦度合格；如是，调用子频段划分；子频段划分单元33用于将所述rfid读写器的整个发射频段划分为n个子频段，每个子频段选择其频段中的任意一个频点为子频段基准频点，调节其寄存器值，使得该子频段基准频点的射频信号功率达到所述标定值，得到子频段基准寄存器值，将该子频段段内所有频点的寄存器值用所述子频段基准寄存器值取代，使得所述rfid读写器在该子频段内的各发射频点上依次在该子频段基准寄存器值控制下，发出射频信号，依次测量并记录上述各频点的射频信号功率；子频段判断单元34用于比较得到的该子频段的各频点的功率值中，最大值与最小值之间的差是否大于设定差值，如否，判断该子频段的射频平坦度合格，并调用遍历判断单元；如是，返回子频段划分单元，并加大n的取值，重新划分子频段；其中，n的取值为2到频段内所有频点总数之间的自然数；遍历判断单元35用于判断遍历划分的子频段否，如是，判断校准完成，保留各频点的寄存器值；如否，返回子频段划分单元进行另一个未校准的子频段校准。

更进一步地，在上述频段发送单元31中进一步包括缺省值取得模块、功率调节模块和基准寄存器值取得模块(图中未示出)。其中，缺省值取得模块用于取得缺省的或上次校准计量的频段中间频点的寄存器值，将其赋值到选择的、位于频段中间的基准频点的寄存器中；功率调节模块用于调节该寄存器的值，使得该频点的射频输出功率等于所述标定值；基准寄存器值取得模块用于使该寄存器中的当前值为基准寄存器值，将改值赋予所述频段中各频点的寄存器。其中，所述频段或子频段的基准频点包括该频段或子频段的中间频点或两个中间频点中的任意一个。

如图4所示，本发明还涉及一种实现上述校准方法的系统，包括rfid读写器、测量控制装置和频谱分析仪；所述rfid读写器的射频输出端口连接在所述频谱分析仪的射频输入端口上，所述频谱分析仪的数据输出端口与所述测量分析装置的数据输入端口连接；所述测量分析装置的数据输出端口与所述rfid读写器的数据输入端口连接，输出数据或指令到所述rfid读写器；所述测量控制装置包括设置并运行指定程序的个人计算机，所述指定程序控制所述rfid读写器实现上述的步骤。即该系统包括rfid读写器、上位机(即测量控制装置)与频谱仪，上位机和频谱仪与所述rfid读写器相连接，频谱仪与上位机相连接。在本实施例中，上位机是指操作人员可以直接发出操控指令的计算机，一般是pc。频谱仪采用安捷伦的多种频谱仪均可。

在使用上述系统进行校准时，主要包括以下步骤：

上位机通过自动化测试软件控制rfid读写器并向其发送指令，开启第一次校准；

rfid读写器接收到指令后发射射频信号，射频信号通过射频线缆与频谱仪相连接，频谱仪通过网线控制与上位机相连。读写器自动化测试软件的数据窗口自动保存读写器在第一次校准后所有工作频点的功率值。第一次校准所有频点的校准值统一采用其中任一频点的功率校准值(一般采用当前频段的中心频点)；

上位机自动化测试软件自动判断校准后的功率平坦度，即功率最大值pmax与最小值pmin波动值在下述范围内：若pmax-pmin>2db,则将频段分段后再校准；若pmax-pmin≤2db，则校准完成；

若pmax-pmin>2db，则需要将读写器工作频段依次划分为n个子频段(n依次为2,3,4……16)，n个子频段内所有频点功率校准值采用当前子频段任一频点的功率校准值，校准完成后，返回步骤三，判断功率平坦度是否符合要求。若符合要求，校准完成；若不符合要求，继续划分，直到最终将工作频段划分为16个子频段校准后，功率平坦度指标符合要求，校准完成。

例如，上述rfid读写器的频段可以采用国标频段920.625mhz～924.375mhz，共16个频点。而频段的划分是在读写器自动化测试软件里面设置，读写器发射功率范围0dbm～30dbm。

一个具体的例子如下，以f1,f2,f3,f4,f5五个频点输出功率27dbm为例说明,第一次校准选择频点f3作为基准，带有上述方法设置(或软件)的基带软件会调整f3的寄存器值a,直到输出功率为27dbm，当达到目标值后，其它四个频点的寄存器值都赋值为a，这样在频谱上就会体现出有的频点功率稍微偏高，有的频点功率稍微偏低，自动测试软件根据收集的数据自动判断功率平坦度是否符合要求，符合要求，校准完成；不符合要求，则将这五个频点划分为两个子频段，前三个频点f1,f2,f3为一个子频段，后两个频点f4,f5为一个子频段。前三个频点以f2频点为基准(不管f2当前的寄存器值为多少)，基带软件调整f2的寄存器值b,直到输出功率为27dbm，达到目标值后，其它两个频点的寄存器值都赋值为b。后两个频点f4,f5寄存器值为c时，输出功率为27dbm，校准完成后同样的方法判断功率平坦度是否符合要求。同理，其它划分为子频段3,4……16也是同样的方法校准功率。

一个具体的例子还包括，该读写器经过频率分段校准后，在国标频段920.625mhz～924.375mhz，设置输出功率为27dbm时，功率波动值pmax-pmin为0.6db；设置输出功率为30dbm时，功率波动值pmax-pmin为0.5db。波动值远小于2db，达到预期效果。请参见图5。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。