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超高頻射頻識別標(biāo)簽靈敏度的測試方法及解決方案(圖文)

時間:2018-12-21 14:59:50來源:電子發(fā)燒友作者:電子愛好者點擊:次

超高頻標(biāo)簽是指840M到960MHz無源射頻識別標(biāo)簽。這個波段的標(biāo)簽起源自EPCglobal Class 1 Generation 2標(biāo)準(zhǔn)。其中EPCglobal是電子產(chǎn)品編碼標(biāo)準(zhǔn)組織，第一類第二代RFID標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)

超高頻射頻識別標(biāo)簽靈敏度的測試方法及解決方案

正向連接距離(forward link range)啊啊也稱為讀取距離，取決于標(biāo)簽開啟工作所需要的場強。

反向連接距離

標(biāo)簽反射的功率大小決定了讀寫器可以在多遠(yuǎn)讀到，所以可從標(biāo)簽反射功率推算反向連接距離(reverse link range)。反向連接距離就是反射功率被天線增益5dBil、接收靈敏度-70dBm的閱讀器識讀的距離。EPCglobal標(biāo)準(zhǔn)[2]提供了計算方法，且結(jié)果通常大于正向連接距離。

超高頻射頻識別標(biāo)簽靈敏度的測試方法及解決方案

其中，EIRPTx0是反向連接靈敏度需要的發(fā)射等效單極子功率，定義為正向連接靈敏度加2dB;PRx0是EIRPTx0發(fā)射條件下接收到的標(biāo)簽反射功率;GRx是接收天線增益。

不同標(biāo)簽工作模式的靈敏度

標(biāo)簽在被識讀ID號、讀取寄存器信息、寫入寄存器信息的工作模式下需要消耗的功率不同，也就是這3個工作模式的靈敏度是不一樣的。這也就有了識別、讀取、寫入靈敏度3個測試模式。上述工作最低功率、最小場強、前向和反向讀取距離，都有這3中工作模式下的指標(biāo)，且各不相同。

EIRP和ERP

在諸多標(biāo)準(zhǔn)里面用等效單極子發(fā)射功率較多，但是也有用ERP的。ERP在2013年發(fā)布的國家電網(wǎng)公司標(biāo)準(zhǔn)里面是指等效偶極子天線發(fā)射功率。理想的偶極子天線增益是2.2左右，所以兩者就差了這么一個常量。

參數(shù)舉例

我們假設(shè)發(fā)射和接收天線增益都是6dBi，測試距離1米，標(biāo)簽天線增益2dB，標(biāo)簽反射損耗5dB，當(dāng)儀器發(fā)射頻率915MHz，功率PTx時，標(biāo)簽接收到功率。

PTag=PTx+6-31.7+2=PTx-23.7

公式 11

假設(shè)標(biāo)簽反射功率是接收功率的1/3，大約-5dB。那么測試儀接收機接收到的功率如下：

PRx=PTag-5+2-31.7+6= PTag-28.7

公式 12　　根據(jù)這兩個公式計算不同發(fā)射功率對應(yīng)芯片和接收機接收到的功率：

超高頻射頻識別標(biāo)簽靈敏度的測試方法及解決方案

也就是說在較理想情況，1米距離測試超高頻標(biāo)簽接收到的標(biāo)簽反射功率比發(fā)射功率小大約62dB。目前最好的標(biāo)簽可以達(dá)到-18dBm左右的開啟功率，所以，測試儀接收到的標(biāo)簽信號功率一般在-47.4dBm以上。實際情況下，由于標(biāo)簽天線設(shè)計，使得其增益小于2或者阻抗匹配帶來衰減，標(biāo)簽反射比-5dB小一些�？紤]到這些因素，假設(shè)不超過10dB影響，接收功率在-60dBm以上。

所以RFID標(biāo)簽靈敏度測試并不要求測試儀器像讀寫器那樣有極低的靈敏度，反而，測試精度和計量校準(zhǔn)是最關(guān)鍵的指標(biāo)。簡單來說，儀器是在保證量值傳遞的條件下精確測量的工具，比的是精度，不像被測標(biāo)簽比的是靈敏度和讀寫距離。

測試實例

筆者使用聚星儀器的第二代RFID綜合測試儀，在暗箱環(huán)境測試了2款超高頻標(biāo)簽的靈敏度。其中一個被測標(biāo)簽是EPC C1G2另一個是國標(biāo)800/900MHz標(biāo)簽。每一個標(biāo)簽測試10遍，得到其重復(fù)精度。

超高頻射頻識別標(biāo)簽靈敏度的測試方法及解決方案

(a)EPCUHF樣本標(biāo)準(zhǔn)差<0.04dBm

(b) 國標(biāo)樣本標(biāo)準(zhǔn)差<0.07dBm

圖2兩種標(biāo)簽的識別最小開啟功率

圖2展示了重復(fù)度測試的曲線。其中(a)是EPCglobalC1G2 UHF樣品標(biāo)簽的識別功率，(b)是國標(biāo)800/900M標(biāo)簽樣品的識別功率。可以看到這組樣品中，國標(biāo)標(biāo)簽靈敏度優(yōu)于EPC標(biāo)簽，而我們發(fā)現(xiàn)國標(biāo)標(biāo)簽在臨界功率下能否啟動有更大隨機性，所以其標(biāo)準(zhǔn)差略大于EPC樣本標(biāo)簽。總之，在這個實驗中展示了儀器重復(fù)度優(yōu)于0.1dB的重復(fù)度。而通常低端用讀寫器芯片或類似技術(shù)組裝的測

試設(shè)備重復(fù)精度遠(yuǎn)差于本儀器的性能，從而給計量準(zhǔn)確性帶來較大問題。

在計量校準(zhǔn)方面，國家計量院體系已經(jīng)具備RFID測試儀校準(zhǔn)方法和設(shè)施，同時也具備了天線增益測量的設(shè)備。筆者送檢4個RFID測試天線，測試其增益，并且和實驗室兩兩天線對射驗證，達(dá)到很高的一致性和重復(fù)精度。

總結(jié)

超高頻射頻識別標(biāo)簽測試是通過高精度儀器和天線，在計量校準(zhǔn)保證下實現(xiàn)的高精度可溯源測試。儀器通過空中接口指令與被測標(biāo)簽應(yīng)答，在較近的距離測試標(biāo)簽識別、讀取、和寫入需要的入射最小功率，和標(biāo)簽反射功率。然后根據(jù)這個最小工作功率計算標(biāo)簽的等效單極子天線接收功率靈敏度、前向連接距離;根據(jù)功率靈敏度和反射功率計算反向連接距離。容－源－電－子－網(wǎng)－為你提供技術(shù)支持

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