一种便携式RFID现场测试仪的制作方法

本实用新型属于电子测量技术领域，涉及一种便携式rfid现场测试仪。

背景技术：

在无线电通信技术中，rfid技术，即射频识别技术是一种非视觉、无机械或光接触的双向通信自动识别技术，具有高灵敏、高速度、抗干扰能力强、信息丰富可加密和寿命长等优点，以至于在标签识别、阅读器、rfid产品的测试与性能评估等方面的应用相当广泛。

rfid技术研究意义重大，它与雷达工作机理相似，雷达通过处理物体反射的无线电波或者微波来确定物体对象的位置、形状、状态等特性，rfid亦是如此。早在第二次世界大战时，军方就开始使用，自二十世纪九十年代以来发展迅猛，到目前为止，各种rfid产品纷至沓来。在科技高速发展的今天，对rfid产品的质量要求就更加严格，因此，检测rfid产品性能的rfid检测仪应运而生。但是rfid检测面临诸多困难，如标准多、性能要求高、笨重的大型检测系统设备又太不方便等。因此便携式rfid检测仪的设计与实现变得非常有必要，相关rfid电子标签和阅读器的设计也变得多样化。

技术实现要素：

为解决现有技术中的不足，本申请提供一种便携式rfid现场测试仪，通过对rfid现场检测仪的针对性设计，解决现有rfid产品现场测试困难或现场测试仪尺寸过大的问题。

为了实现上述目标，本申请采用如下技术方案：

一种便携式rfid现场测试仪，所述测试仪用于与rfid标签配合使用，所述标签是rfid现场测试仪的识别对象，存储有用户信息，安装在被识别物体的表面；

所述测试仪包括控制终端、阅读器和天线；

所述控制终端为含有应用软件的计算机或嵌入式主板，控制测试仪各部件之间的工作；

控制终端可以为任意型号的计算机或嵌入式主板，也可以随便给出一个嵌入式主板的型号。

所述阅读器为用于读取标签信息的设备，包含一个控制单元和一个射频模块；所述射频模块包含发射器与接收器，发射器用于向标签发送无线电信号，接收器用于接收标签的无线电信号；

所述天线是标签与阅读器之间传输数据的发射、接收装置；

所述标签包括耦合元件和射频芯片，所述耦合元件为线圈，所述线圈环绕标签外轮廓设置；

所述控制终端控制阅读器通过天线发送电磁波，标签进入该电磁波磁场后，其内部的线圈会产生感应电流，标签开始工作并接收阅读器发出的射频信号；如果是无源标签，将会发送出存储在芯片中的产品信息；如果是有源标签，将会主动发送某一频率的射频信号，阅读器通过天线获取该信号，解码后送至阅读器的控制单元进行有关数据处理，并最终反馈至控制终端实现数据的交互。

本实用新型进一步包括以下优选方案：

优选地，所述测试仪的控制终端和阅读器的控制单元集合在以可编程嵌入式双核处理器为中心芯片的主板上，所述可编程嵌入式双核处理器外围连接有电源管理模块、按键功能模块、电容触摸模块、异步收发器模块和阅读器的射频模块；所述射频模块为rf捷变收发器。

优选地，所述按键功能模块与电容触摸模块用于实现与用户进行数据交互。

优选地，所述异步收发器用于实现检测仪的通信接口功能。

优选地，所述电源管理模块用于实现外、内部供电模式转换。

优选地，所述rf捷变收发器采用ad9361芯片。

优选地，所述可编程嵌入式双核处理器采用xilinxzynqsoc。

本申请所达到的有益效果：

本申请通过对rfid现场测试仪的针对性设计，实现了集成化、小体积、便携的rfid现场测试仪，可以在标签的安装点对标签及阅读器进行性能测试，实现了对rfid相关设备的即时、可靠检测，使得rfid产品获得了更好的性能，更加可靠的产品的保障，更加人性化的技术支持。

附图说明

图1为本申请一种便携式rfid现场测试仪的系统架构示意图；

图2为本申请一种便携式rfid现场测试仪的硬件架构示意图。

附图标记为：1、控制终端；2、阅读器；3、标签；4、控制单元；5、射频模块；6、天线；7、耦合元件；8、射频芯片；9、电源管理模块；10、按键功能模块；11、电容触摸模块；12、异步收发器模块；13、处理器；14、rf捷变收发器。

具体实施方式

下面结合附图对本申请作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本申请的保护范围。

如图1所示，本申请的一种便携式rfid现场测试仪，所述测试仪用于与rfid标签3配合使用，所述标签3是rfid现场测试仪的识别对象，存储有用户信息，安装在被识别物体的表面，所述测试仪包括控制终端1、阅读器2和天线6；

所述控制终端1为含有应用软件的计算机或嵌入式主板，控制测试仪各部件之间的工作；

所述阅读器2为用于读取标签3信息的设备，包含一个控制单元4和一个射频模块5；所述射频模块5包含发射器与接收器，发射器用于向标签3发送无线电信号，接收器用于接收标签3的无线电信号；

所述天线6是标签3与阅读器2之间传输数据的发射、接收装置；在实际应用中，系统功率、天线6的形状和相对位置会影响阅读器2数据的发射和接收性能；

所述标签3包括耦合元件7和射频芯片8，所述耦合元件7为线圈，所述线圈环绕标签3外轮廓设置；

所述控制终端1控制阅读器2通过天线6发送电磁波，标签3进入该电磁波磁场后，其内部的线圈会产生感应电流，标签3开始工作并接收阅读器2发出的射频信号；如果是无源标签3，将会发送出存储在芯片中的产品信息；如果是有源标签3，将会主动发送某一频率的射频信号，阅读器2通过天线6获取该信号，解码后送至阅读器2的控制单元4进行有关数据处理，并最终反馈至控制终端1实现数据的交互。

如图2所示，本申请具体实施例中，所述测试仪的控制终端1和阅读器2的控制单元4集合在以可编程嵌入式双核处理器13为中心芯片的主板上，所述可编程嵌入式双核处理器13实际实施时选用了xilinxzynqsoc，所述可编程嵌入式双核处理器13外围连接有电源管理模块9、按键功能模块10、电容触摸模块11、异步收发器模块12和阅读器2的射频单元；所述射频单元为rf捷变收发器14，实际实施时rf捷变收发器14采用了ad9361；

所述按键功能模块10与电容触摸模块11用于实现与用户进行数据交互；

所述异步收发器用于实现检测仪的通信接口功能；

所述电源管理模块9用于实现外、内部供电模式转换。

本申请具体实施例中，所述测试仪用于rfid部署过程中的信号监测和阅读器2和标签3的性能评估；

所述rfid部署过程中的信号监测包括对rfid部署环境探测、rfid射频通信信令分析和基于参考标签的性能评估；

所述阅读器2和标签3的性能评估分为对标签符合性检测和阅读器符合性检测。

本申请具体实施例中，所述对rfid部署环境探测运行过程为：在rfid部署过程中，将便携式rfid现场测试仪及其天线6放置于rfid部署环境中，使用测试仪记录各个信道的信号强度；根据设置的频率在实时频谱分析带宽内实时显示最新的频谱扫描数据，实现对现场环境进行评估。此外，对于复杂射频环境中的信号干扰问题，可捕获射频通信过程信号，在较长的时间内采集大数据，获取在未知时间未知地点出现的一个持续时间未知的干扰事件。

本申请具体实施例中，所述rfid射频通信信令分析运行过程为：

在被测rfid处于工作状态的情况下，将便携式rfid现场测试仪与其天线6放置于被测rfid的工作范围内，使用测试仪分析阅读器2和标签3的通信情况，记录工作过程中的信令、时序参数，通过对信令、时序参数的分析实现对rfid射频通信信令分析功能。信令分析功能主要针对阅读器和标签3的通信信令的探测、验证和分析，能够分析信令收发序列，并且进行跟踪和检测，从而直观观察到阅读器和标签3间通信的时序，分析出存在问题的信令点。当被测rfid处于异常工作状态时，可以进一步分析异常现象的具体情况，以及追溯出现异常的原因。在rfid射频通信信令模式配置下，检测仪在阅读器模拟、标签模拟、信号监听等不同的检测模式下工作。其中，阅读器模式能主动发射指令信号，同时接收和分析标签3响应信号，适用于电子标签3检测；标签模式能接收和分析指令信号，同时发射响应信号，适用于阅读器2的符合性和性能检测；信号监听模式能采集、实时流盘和回放rfid的通信信号，适用于rfid的整体性能检测和故障诊断。

本申请具体实施例中，所述基于参考标签的性能评估运行过程为：在被测rfid未处于工作状态的情况下，将便携式rfid现场测试仪及配套设备放置于被测rfid的工作范围以内，所述配套设备包括检测天线6、参考标签套件；

参考标签与被测的阅读器2进行通信，使用测试仪采集被测产品的射频信号进行时域和频域的分析，得出射频性能的主要参数，所述主要参数包括工作频率、带内功率、读取距离和写入距离；

当被测rfid出现异常工作状态时，还可以采用参考标签替代射频性能参数下降的失效产品进行验证，对系统故障进行辅助定位和诊断。

本申请具体实施例中，所述标签符合性检测过程为：射频识别标签符合性检测通过给被测标签3发送指令信号，采集并分析返回的响应信号；

包括调制深度、脉冲宽度、过调制和欠调制、频率分析；

所述调制深度指的是被调制波的幅度与载波幅度的比值，用百分数rmd表示；

若已知信号的调制函数p(t)：

p(t)＝(a+m(t))×cos2πft

式中：a为载波幅度；m(t)为被调制波形函数；f为频率；t为时间。

则调制深度rmd可以表示为：

式中：peak(m)为被调制波形函数的峰值；

或者，调制深度rmd也可以用已调波与载波的幅度关系来表示：

式中：mmax为已调波的最大振幅；mmin为已调波的最小振幅；pmax为载波的最大振幅；pmin为载波的最小振幅；

所述脉冲宽度表示脉冲所能达到幅值所持续的周期，用t表示，即：

t＝tum+tom+tam

式中：tum为欠调制时间；tom过调制时间；tam正常调制幅度的时间；

所述欠调制表示调制信号波峰的峰值低于正常调制幅值的时间tum与脉冲宽度时间t的比值，正常调制幅值的时间tum与脉冲宽度时间t的比值表示为：

所述过调制表示调制信号的某些峰值超过正常调制幅值的时间tom与脉冲宽度t的比值，正常调制幅值的时间tom与脉冲宽度t的比值表示为：

所述频域分析包括对被测信号的中心频率、频率漂移、邻道泄漏比以及相位进行分析；

中心频率是理论中心频率，用fo表示；

频率漂移是指射频设备长时间连续工作时，其输出频率值随着时间单方向变化的情况。频率漂移fδ用被测信号中心频率的实际检测值fmea与理论中心频率fo的差值表示为：

fδ＝fmea-fo

邻道泄漏比是用来衡量射频设备工作时对主工作频率外信道的影响特性，用被测标签在发射信道r的功率p(r)和其他信道s的功率p(s)的比值表示为：

软件设计了通信数据模块，包括解码数据，显示射频信号解码与识别结果。可以分析被测信号的反向链路频率的相关测量值、编码、前导码校验、循环冗余校验等，实现对射频识别标签3各项指标的符合性检测。

本申请具体实施例中，所述阅读器符合性检测运行过程为：阅读器符合性检测通过采集阅读器2发出的信号，设定中心频率、采集时间、采样率和带宽参数开展检测；

包括时域信号分析和阅读器检测频率分析，所述时域信号分析可以显示信号变频后的时域波形及基于时域波形所分析出来的各项参数；阅读器检测频率分析与标签符合性检测，也包括对被测信号中心频率、频率漂移、邻道泄漏比和相位进行分析；阅读器符合性检测的通信数据模块，包括解码数据、前导码校验和crc校验，分析了编码方式相关测量值与基准时间t_c的测量。

通过对超高频和微波频段rfid部署过程中的信号监测，以及阅读器2和标签3的性能评估，能够有效优化系统的部署，解决布置多少个天线6、如何确定每个天线6的最佳位置以及每种物品的最佳贴标位置等问题，实现rfid部署过程的最优化。

缩略词：

rfid，radiofrequencyidentification，射频识别，简称rfid；

md，modulationdepth，调制深度，也叫调制度，简称md；

pw，pulsewidth，脉冲宽度，简称pw；

um，undermodulation，欠调制，也叫欠冲，简称um；

om，overmodulation，过调制，也叫过冲，简称om；

aclr，adjacentchannelleakageratio，邻道泄漏比，简称aclr；

crc，cyclicredundancycheck，循环冗余校验，简称crc。

本实用新型申请人结合说明书附图对本实用新型的实施示例做了详细的说明与描述，但是本领域技术人员应该理解，以上实施示例仅为本实用新型的优选实施方案，详尽的说明只是为了帮助读者更好地理解本实用新型精神，而并非对本实用新型保护范围的限制，相反，任何基于本实用新型的发明精神所作的任何改进或修饰都应当落在本实用新型的保护范围之内。