用于评估声表面波标签编码制作性能的半物理平台及评估方法与流程

技术领域：

本发明涉及一种用于评估声表面波标签编码制作性能的半物理平台及评估方法，属于射频识别领域。

背景技术：
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声表面波射频识别系统如图1所示，主要包括声表面波标签和阅读器两部分，工作原理如下：阅读器1发射的射频查询脉冲2经标签天线3接收进入叉指换能器4，通过逆压电效应将电信号转换为声表面波信号，声表面波在沿基片5传播的过程中遇到反射栅6产生反射，反射信号由叉指换能器4经正压电效应转换为脉冲回波信号经标签天线3发射回阅读器1。由于反射栅6排列的不同，阅读器1接收到的回波脉冲串7也各不相同，由此可以通过对回波脉冲串的信号处理来获得声表面波标签的反射栅编码。

脉冲位置结合相位编码是一种大容量的声表面波标签编码方案。标签结构如图2所示，标签共八个反射栅，包括一个起始反射栅和一个截止反射栅，其他六个反射栅分属于六个数据区，每个数据区具有三个时隙，分别以“0”、“1”、“2”区分，每个时隙具有四个相位，分别以“a”、“b”、“c”、“d”区分。如图2所示的声表面波标签，其数据区1的编码为2c。上述脉冲位置结合相位编码方案的编码容量为(3×4)⁶＝2985984，与脉冲幅度编码和脉冲位置编码方案相比，其编码容量要大得多，应用前景也更为广泛。

对于脉冲位置结合相位编码的声表面波标签，其编码信息包括时隙与相位，由标签的设计方案决定。由于声表面波标签在制作过程中不可避免存在着工艺误差，因此与设计方案相比，标签实物的时隙和相位存在着一定的偏差。如果标签的制作工艺误差较大，不可避免会影响标签的正确识别，因此在标签实际应用之前，需要对其编码制作性能进行评估。

目前，对于声表面波标签编码制作性能的评估，存在着以下问题亟待解决：

1、针对声表面波标签编码制作性能的评估方案较少。绝大多数情况下，声表面波标签的制作厂商不对其标签的编码制作性能进行评估。

2、虽然可以利用矢量网络分析仪的频域转时域选件来测试声表面波标签的时隙，但无法测试标签的相位。

3、虽然可以通过阅读器对声表面波标签的时隙和相位进行测试，但阅读器自身性能以及实际测试环境会对测量结果造成较大影响。因此，利用阅读器对标签的时隙和相位测量结果来评估标签的编码制作性能，其评估结论不够客观和准确。

技术实现要素：
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本发明是为了解决上述现有技术存在的问题而提供一种用于评估声表面波标签编码制作性能的半物理平台及评估方法，采用矢量网络分析仪实际测试声表面波标签实物的s11参数，通过该s11参数在ads软件中构建其物理抽象模型，并虚拟构建标签激励信号，利用ads瞬态仿真功能，实现单端口标签回波信号的仿真，再通过matlab对标签回波进行数字信号处理，得到标签的时隙和相位信息，将其与标签的初始设计参数相比较，分析标签的工艺制作误差，评估标签的编码制作性能。由于在测试平台中，构建标签物理模型的s11参数来自实物测试，而标签激励信号来自虚拟电路，因此称其为半物理平台。

本发明采用如下技术方案：一种用于评估声表面波标签编码制作性能的半物理平台，其特征在于：包括ads激励信号模块、ads环形器模块、标签实物抽象模型模块、ads回波检测模块以及matlab数字信号处理模块，所述ads激励信号模块的输出端连接ads环形器模块的第一端口，ads环形器模块的第二端口连接标签实物抽象模型模块，ads环形器模块的第三端口连接ads回波检测模块的输入端，ads回波检测模块的输出端连接matlab数字信号处理模块的输入端。

进一步地，所述标签实物抽象模型模块来源于矢量网络分析仪实际测试标签实物的s11参数。

本发明还采用如下技术方案：一种应用上述半物理平台评估声表面波标签编码制作性能的方法，包括如下步骤：

步骤a，通过矢量网络分析仪实际测试声表面波标签实物的s11参数，并将测试结果的数据文件保存为“.s1p”格式；

步骤b，在ads软件中导入上述“.s1p”格式的数据文件，构建标签实物抽象模型模块，模块的其中一个端口接地；

步骤c，在ads软件中虚拟构建环形器模块和回波检测模块，回波检测模块由50欧姆负载接地构成；

步骤d，通过ads软件的调制信号源vtrf_pulse虚拟构建激励信号模块，设置激励信号的脉冲宽度、查询周期、载波频率和振幅；

步骤e，通过ads软件的瞬态仿真控制器transient，在回波检测模块获得声表面波标签的回波信号；

步骤f，将回波信号导入到matlab数字信号处理模块，对标签回波进行数字正交解调，提取标签的时隙和相位信息；

步骤g，将实际提取的声表面波标签时隙、相位信息与其初始设计参数相比较，分析标签的工艺制作误差，评估标签的编码制作性能。

本发明具有如下有益效果：

(1)由于声表面波标签实物的s11参数通过矢量网络分析仪测得，其测量精度很高，而标签的回波信号为ads仿真获得，避免了阅读器自身性能以及实际测试环境对测量结果的影响，因此利用该方法提取的标签时隙、相位信息更准确，用于评估标签的编码制作性能也更客观可靠。

(2)与通过信号源产生实际激励信号或实际搭建阅读器来测试声表面波标签时隙和相位信息相比，该半物理平台及评估方法更为简单方便并降低了成本。

(3)通过客观准确的测试标签时隙和相位信息来评估标签的编码制作性能，对标签制作工艺的改进有着明确的指导意义。

(4)其提取的标签时隙和相位信息还可与阅读器的测量结果进行对比，从而分析阅读器的测试误差，评估阅读器性能，并在此基础上对阅读器进行改进。

附图说明：

图1为声表面波射频识别系统的工作原理。

图2为采用脉冲位置结合相位编码的声表面波标签结构。

图3为本发明用于评估声表面波标签编码制作性能的半物理平台的结构模块框图。

图4为本发明用于评估声表面波标签编码制作性能的半物理平台的ads原理图。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

请参照图3所示，本发明用于评估声表面波标签编码制作性能的半物理平台包括ads激励信号模块、ads环形器模块、标签实物抽象模型模块、ads回波检测模块以及matlab数字信号处理模块；其中：ads激励信号模块的输出端连接ads环形器模块的第一端口，ads环形器模块的第二端口连接标签实物抽象模型模块，ads环形器模块的第三端口连接ads回波检测模块的输入端，ads回波检测模块的输出端连接matlab数字信号处理模块的输入端。

请参照图3并结合图4所示，本发明用于评估声表面波标签编码制作性能的半物理平台中的标签实物抽象模型模块，来源于矢量网络分析仪实际测试标签实物的s11参数。

请参照图3并结合图4所示，本发明应用上述半物理平台评估声表面波标签编码制作性能的方法，工作步骤如下：

步骤a，通过矢量网络分析仪实际测试声表面波标签实物的s11参数，并将测试结果的数据文件保存为“.s1p”格式；

步骤b，在ads软件中导入上述“.s1p”格式的数据文件，构建标签实物抽象模型模块，模块的其中一个端口接地；

步骤c，在ads软件中虚拟构建环形器模块和回波检测模块，回波检测模块由50欧姆负载接地构成；

步骤d，通过ads软件的调制信号源vtrf_pulse虚拟构建激励信号模块，设置激励信号的脉冲宽度、查询周期、载波频率和振幅；

步骤e，通过ads软件的瞬态仿真控制器transient，在回波检测模块获得声表面波标签的回波信号；

步骤f，将回波信号导入到matlab数字信号处理模块，对标签回波进行数字正交解调，提取标签的时隙和相位信息；

步骤g，将实际提取的声表面波标签时隙、相位信息与其初始设计参数相比较，分析标签的工艺制作误差，评估标签的编码制作性能。

本发明采用矢量网络分析仪实际测试声表面波标签实物的s11参数，通过该s11参数在ads软件中构建其物理抽象模型，并虚拟构建标签激励信号，利用ads瞬态仿真功能，实现单端口标签回波信号的仿真，再通过matlab对标签回波进行数字信号处理，得到标签的时隙和相位信息，将其与标签的初始设计参数相比较，分析标签的工艺制作误差，评估标签的编码制作性能。由于声表面波标签实物的s11参数通过矢量网络分析仪测得，其测量精度很高，而标签的回波信号为ads仿真获得，避免了阅读器自身性能以及实际测试环境对测量结果的影响，因此利用该方法提取的标签时隙、相位信息更准确，用于评估标签的编码制作性能也更客观可靠。并且，与通过信号源产生实际激励信号或实际搭建阅读器来测试声表面波标签时隙和相位信息相比，该半物理平台及评估方法也更为简单方便并降低了成本。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。