一种电子标签灵敏度测试的校准方法与流程

本发明涉及检测计量技术领域，更加具体的，涉及一种电子标签灵敏度测试的校准方法。

背景技术：

随着社会经济及技术的不断发展，超高频(uhf)电子标签的应用越来越广泛。尤其是在物流行业、军用产品识别、物品安检、航空运输、消费类行业大型超市等已经普及，标签的性能更是诸如此类行业关注的焦点，而标签的灵敏度是决定标签性能好坏的关键因素，如：读写距离等参数。因此，针对标签性能及其灵敏度的测试方法，国际上提出了不同的测试标准规范，如：iso/iec18046-3testmethodsfortagperformance，epcglobalclass-1generation-2uhfrfidtagperformance和gs1tagged-itemperformanceprotocol(tipp)testingmethodology。这些标准利用了不同的物理公式换算来检测标签的灵敏度。而标签的灵敏度又受到很多因素的影响，外界环境、温度、湿度、电磁干扰等等。要保证标签灵敏度测试的一致性、高稳定、高精度测量，提出准确可靠地测试方法尤为重要。而传统的测试方法都是依据标准规定的正向计算方法，根据标签刚好被激活的开启功率与自由空间损耗换算得到标签灵敏度。这种方法的不足是必须保证每次的测试环境与温度保持一致，才能保证标签灵敏度测试的准确性与可靠性。

技术实现要素：

针对上面提到的问题，本发明的目的在于提出了一种简单可靠地利用已知增益的标准天线作为参考标准来校准被测标签灵敏度的电子标签灵敏度测试的校准方法。

本发明提出电子标签灵敏度测试的校准方法，所述校准方法通过rfid标签灵敏度测试系统实现，所述rfid标签灵敏度测试系统由信号处理单元1、射频发射端2、通信处理单元3、射频接收端4、发射天线单元5、接收天线单元6、射频电缆7、被测标签8、已知增益的标准天线9和测量接收功率的仪器10组成，通信单元3分别与信号处理单元1、射频发射端2和射频接收端4进行双向连接，射频发射端的输出端通过射频电缆7连接发射天线5，射频接收端4的输入端通过射频电缆7连接接收天线6，发射天线5给被测标签8或标准天线9发射信号，接收天线6接收被测标签8的响应信号：

信号处理单元1是计算和分析从通信处理单元3收回的响应信号，然后根据被测标签8标签在一定距离下的开启功率减去自由空间损耗，计算得到被测标签8在特定距离下的灵敏度；

射频发射端2负责发送与标签进行通信的命令，比如：发送查询命令query询问标签；

通信处理单元3是通过射频电缆7的连接进行数据传输；

射频接收端4通过接收天线接收被测标签的响应信号；

发射天线5可以高功率发射载波及命令信号给被测件标签；

接收天线6可以高灵敏度接收被测标签的响应信号；

射频电缆7主要是传输通信过程中数据及信令；

被测标签8需要完成测试的被测件；

标准天线9用以已知增益的标准天线作为参考标准，校准标签灵敏度；

测量接收功率的仪器10主要检测从已知增益的标准天线端接收到的信号功率大小；

具体步骤如下：

将发射天线、接收天线和被测标签放置在暗室或者开阔场中，测量具体的发射天线到被测标签之间的距离；根据发射功率查看标签被激活时的实际开启功率；当被测标签被激活时，发送对应的被测标签询问命令query，被测标签回复对应的响应信号，系统对标签的响应信号做crc校准验证；校验通过，表示本次通信过程成功；否则，发射端不断发送询问命令，直到成功完成通信过程为止；具体的识读标签灵敏度计算方法如下：

p标签端＝p发射+g天线-p损耗

其中，p标签端为标签端接收到的功率值，即为标签灵敏度；p发射识读标签成功的最小发射功率；g天线为发射天线增益；p损耗为线缆损耗与自由空间损耗之和；线缆损耗可以用矢量网络分析仪或者信号源与频谱仪测量；自由空间损耗的计算公式是p损耗＝20lg(f)+20lg(d)-147.5，f为中心频率，d为天线与被测标签之间的距离，满足距离计算公式：

d＞(2*l*l/λ)

其中，d是测试天线与被测标签之间的距离，l是发射天线的最大直径；

显然，发射的载波或命令信号经过发射天线到达标签端时，与标签放置的相同位置上放置已知增益的标准天线也收到了发射的信号；通过接收功率测量仪器测量标准天线端接收到的发射信号功率大小，也就是在同样距离下，测到已知增益的标准天线接收到的信号功率大小。也可以测量不同的频点，比如：从800m～1g的不同频率在同一距离下，测量标准天线接收到实际功率大小。画出一条曲线，作为标签灵敏度的校准曲线，来校准标签的灵敏度。标准天线收到的实际功率计算方法如下：

p标准天线＝p接收-g天线+p损耗

其中，p标准天线是标准天线实际收到的真实功率。p接收是频谱仪或者其他测试设备检测到的标准天线接收到的功率值。g天线是标准天线的增益，p损耗是天线到频谱仪或者其他检测设备的连接线缆。

本发明中，所述发射天线采用圆极化右旋天线。

本发明中，所述接收天线采用圆极化左旋天线。

本发明的有益效果在于：通过已知增益的标准天线接收到的功率大小，作为电子标签的灵敏度测试的校准参数，获得的高准确度高精度的电子标签灵敏度。

附图说明

图1是rfid标签灵敏度测试系统的结构示意图。

图2是实际的工作流程图。

图中标号：1为信号处理单元，2为射频发射端，3为通信单元，4为射频接收端，5为发射天线，6为接收天线，7为射频电缆，8为被测标签，9为标准天线，10为测量接收的仪器。

具体实施方式

下面通过实施例结合附图进一步说明本发明内容。

本发明并不局限于此处描述的实施例，可以选择不同型号的硬件设备及测试测量仪器。本次实例中采用聚星仪器的rfid综合测试仪测试uhf标签，主要实现通信协议中的信令信号产生、调制发射，及标签返回的信号解调与信号分析。

实施例1：rfid综合测试仪包含：

1信号处理单元，选用聚星的pxie2105主控制器，主要功能是用于信号的后续分析和测试流程的控制，并在测试过程中发送指令给各个功能模块。

2射频发射端，选用聚星仪器的pxie7739模块，主要是将中频信号经过射频上变频器调制在射频载波上再经电缆及发射天线发射出去。

3通信单元，选用聚星仪器的中频采集卡pxie7506模块，主要是建立rfid无线通信，并基带处理器由fpga实时生成基带iq信号，再通过板载duc以及dac转化为中频信号提供给2射频发射端。并同时也将从4射频接收端接收的中频信号经过板载adc以及ddc转化为数字基带iq信号，最后通过总线送至控制器进行物理层和协议层各项参数的分析。

4射频接收端，选用聚星仪器的pxie7639模块，主要是将被测标签返回的信号经射频下变频器转化为中频信号后传送给基带处理器。

5发射天线，选用莱尔德的865～965mhz的圆极化右旋天线，增益是8db，将命令信号发射出去。

6接收天线，选用莱尔德的865～965mhz的圆极化左旋天线，增益是8db。接收来自标签返回的响应信号。

7射频电缆，选用插损比较小的电缆，传输射频信号及时钟信号。

8被测标签，选用epcc1g2协议的alien的标签用以测试标签灵敏度。

9标准天线，选用偶及子天线作为标准天线，接收rfid综合测试仪发射的信号功率。

10测量接收功率的仪器，选用安捷伦的频谱分析仪，接收来自标准偶及子天线接收到的功率。

实施例2：软件测试，如图2所示：测试uhfepc标签灵敏度。

软件程序从流程入口开始，先初始化电子标签灵敏度测试系统的各个硬件模块，如：上变频器pxie7739、中频采集卡pxie7506、下变频器pxie7639；

配置各个硬件模块的相关参数，如：硬件名称、发射功率、接收功率、中心频率、载波模式、同步方式等；

将硬件相关参数设置通过程序加载到硬件模块内部，硬件参数装载及配置完成；

通过uhfepc标签测试软件，设置相关协议参数，如：发送标签询问命令query，设置中心频率为915m，测试距离为1m，查看获取的标签响应随机数，可以进一步发送ack命令查看标签内部的epc和pc值等。

将标签测试软件中做进一步的数据解调解码，在主控制器内部分析处理收到的标签内部的epc和pc值，再通过crc校验进一步验证。

epc和pc的值判断正确，并且经过crc校验后，校验正确，获取了正确的标签响应数据和功率大小，再根据电子标签灵敏度计算公式计算epc电子标签的灵敏度。若校验有误，通过调整相关参数，如：发射功率、接收功率及角度等，获取正确的响应数据，再转入标签灵敏度计算公式计算即可完成。