CN102445584A - 测试电子标签工作电压的***及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种测试电子标签工作电压的***及方法。本发明测试电子标签工作电压的***及方法利用转盘切线方向速度来模拟实际应用中RFID电子标签的高速直线运动速度，可以有效的在实验室内模拟电子标签处于高速运动状态的RFID应用场景，***节约了测试空间，减小测试设备体积。同时，本发明可以科学的、可重复的分析电子标签产品在不同运动速度和不同工作频率的最小工作电压，得出运动速度对不同电子标签产品产生的影响。

Description

测试电子标签工作电压的***及方法

技术领域

本发明涉及电子行业射频识别技术领域，尤其涉及一种测试电子标签工作电压的***及方法。

背景技术

RFID全称为射频识别(Radio Frequency Identification)，是一种利用射频技术实现的非接触式自动识别技术。电子标签具有体积小、读写速度快、形状多样、使用寿命长、可重复使用、存储容量大、能穿透非导电性材料等特点，结合RFID读写器可以实现多目标识别和移动目标识别，进一步通过与互联网技术的结合还可以实现全球范围内物品的跟踪与信息的共享。RFID技术应用于物流、制造、公共信息服务等行业，可大幅提高管理与运作效率，降低成本。

作为物联网的核心技术，随着物联网的进一步推广，RFID技术飞速发展，相关产品的生产厂家逐渐增多，从手持式到固定式，RFID读写器和标签的品种也已经上升到数百种，并且还在不断推出新的产品。为了在众多的RFID读写器和标签中选择最能够满足使用者需求的产品，就需要对RFID产品的性能指标进行专门的测试，电子标签最小工作电压是电子标签产品的重要性能指标之一。

电子标签最小工作电压是在没有障碍物遮挡的标准测试环境中读写器驱动电子标签芯片正常工作所需要的最小电压，该性能指标主要受到电子标签天线设计和芯片功耗的影响。目前，还缺乏一种定量的分析方法和设备来测试运动状态下，特别是运动速度很快的时候，对电子标签最小工作电压产生的具体影响。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为解决上述的一个或多个问题，本发明提供了一种测试电子标签工作电压的***及方法，以对运动状态下的电子标签工作电压进行简单、明确、有效的自动化测试。

(二)技术方案

根据本发明的一个方面，提供了一种电子标签工作电压的测试***。该***包括：转盘、防护罩、驱动电机、驱动电机控制器、支撑台、信号源、信号源发射天线、信号源发射天线支架、频谱分析仪接收天线和频谱分析仪，其中：待测电子标签设置于转盘的边缘；转盘贴装于驱动电机的转动平面；防护罩套在转盘和待测电子标签外部，防护罩的正上方中间有一个长方形的开口；防护罩和驱动电机置于支撑台；信号源发射天线置于信号源发射天线支架上；频谱分析仪接收天线置于防护罩上，频谱分析仪接收天线和长方形开口均位于信号源发射天线的主瓣轴中心和待测电子标签内置天线的主瓣轴中心的连接线上。

优选地，本发明电子标签工作电压测试***还包括：控制计算机，控制计算机通过数据线与信号源、频谱分析仪和驱动电机控制器分别相连，信号源发射天线与信号源、频谱分析仪接收天线与频谱分析仪之间分别通过射频馈线相连；驱动电机控制机与驱动电机连接；控制计算机向驱动电机控制器发送转速控制指令，使驱动电机带动转盘以转速转动，从而待测电子标签随之转动；控制计算机向信号源发送控制指令，使信号源发射天线输出功率和频率可控的读写器读电子标签信号；频谱分析仪通过频谱分析仪接收天线监测信号源发射天线与待测电子标签的通信过程。

优选地，本发明电子标签工作电压测试***中，驱动电机控制器、控制计算机、信号源、频谱分析仪置于全电波暗室的外部；信号源发射天线、信号源发射天线支架、频谱分析仪接收天线、防护罩、转盘、待测电子标签、支撑台、驱动电机置于全电波暗室的内部。

优选地，本发明电子标签工作电压测试***中，信号源发射天线支架和转盘采用介电常数小于1.5的材料制成；转盘的边缘有安装电子标签的固件，该固件的材料与转盘的材料一致。

优选地，本发明电子标签工作电压测试***中，频谱分析仪接收天线是增益为2dBi及2dBi以上的双偶极子天线；信号源发射天线是增益为10dBi及10dBi以上的标准增益天线，在测试带宽范围内，信号源发射天线的增益保持不变。

优选地，本发明电子标签工作电压测试***中，信号源是能够以预设频率和预设功率输出RFID读写器读电子标签信号的仪器，并且该预设频率和预设功率通过控制计算机远程调整。

优选地，本发明电子标签工作电压测试***中，防护罩是由外面贴了吸波材料的钢板制成；驱动电机的外壳为金属材料，且外壳的外部贴了一层吸波材料。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种利用上述***进行电子标签工作电压测试的方法。该方法包括：步骤A：控制计算机向驱动电机控制器发送指令，使电子标签以设定速度V随转盘运动，V＝2πRn/60，R为标签所在位置到转盘中心位置得距离，n为驱动电机每分钟的转速，设定初始通信次数；步骤B：通过控制计算机设定信号源的发射功率，信号源发射的模拟读写器读电子标签信号频率；步骤C：频谱分析仪捕获信号源发射天线与待测电子标签的通信过程的电磁信号，在捕捉到的电磁信号中解调读标签信号和标签信号，通信次数加1；步骤D：通信次数是否小于预设阈值，如果是，执行步骤E，否则，执行步骤H；步骤E：判断是否正确解调出电子标签信号，如果是，执行步骤F，否则，执行步骤G；步骤F，频谱分析仪发送解调后的读标签信号和标签信号至控制计算机端记录，调低信号源发射功率，如果此时信号源发射功率不为零，执行步骤G；步骤G，重新执行步骤C；步骤H，将控制计算机此时的电压作为电子标签的工作电压。

优选地，本发明电子标签工作电压测试方法中，步骤F还包括：步骤I，如果此时信号源发射功率为零；且记录的信号源工作频率发生改变，则重新执行步骤B。

优选地，本发明电子标签工作电压测试方法中，步骤I还包括：步骤J，如果信号源发射功率为零；且记录的信号源工作频率未发生改变；且待测电子标签的运动速度发生变化时，则重新执行步骤A。

优选地，本发明电子标签工作电压测试方法中，步骤A之前还包括：步骤A′，分别建立控制计算机与信号源、驱动电机控制器、频谱分析仪之间的通信连接，使信号源和驱动电机控制器进入工作准备状态，频谱分析仪进入频谱分析仪的频域模板触发模式准备状态。

(三)有益效果

本发明测试电子标签工作电压的***及方法具有下列有益效果：

(1)本发明利用转盘切线方向速度来模拟实际应用中RFID电子标签的高速直线运动速度，可以有效的在实验室内模拟电子标签处于高速运动状态的RFID应用场景，***节约了测试空间，减小测试设备体积；

(2)本发明可以科学的、可重复的分析电子标签产品在不同运动速度和不同工作频率的最小工作电压，得出运动速度对不同电子标签产品产生的影响。

附图说明

图1为本发明实施例电子标签工作电压测试***的结构示意图；

图2为本发明实施例测试电子标签工作电压方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。虽然本文可提供包含特定值的参数的示范，但应了解，参数无需确切等于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于所述值。

在本发明的一个示例性实施例中，提供了一种电子标签工作电压测试***。图1为本发明实施例电子标签工作电压测试***的结构示意图。如图1所示，该***包括：标准测试环境1、信号源发射天线2、信号源发射天线支架3、频谱分析仪接收天线4、防护罩5、转盘6、待测电子标签7、支撑台8、驱动电机9、驱动电机控制器10、控制计算机11、信号源12、频谱分析仪13。

如图1所示，信号源发射天线2、信号源发射天线支架3、频谱分析仪接收天线4、防护罩5、转盘6、待测电子标签7、支撑台8、驱动电机9置于标准测试环境1的内部，驱动电机控制器10、控制计算机11、信号源12、频谱分析仪13置于标准测试环境1的外部，信号源发射天线2置于信号源发射天线支架3上，频谱分析仪接收天线4置于防护罩5上，待测电子标签7通过标签卡槽安装于转盘6上，频谱分析仪接收天线4放置于信号源发射天线2的主瓣轴中心和待测电子标签7内置天线的主瓣轴中心的连接线上。转盘6固定在驱动电机9上，防护罩5套在转盘6和待测电子标签7外部，防护罩5和驱动电机9都置于支撑台8上。所述信号源发射天线支架和转盘采用低传导率且介电常数小于1.5的材料制成。

信号源发射天线2与信号源12、频谱分析仪接收天线4与频谱分析仪13之间分别通过射频馈线相连，控制计算机11通过数据线与信号源12、频谱分析仪13和驱动电机控制器10分别相连。

在测试过程中，控制计算机11向驱动电机控制器10发送转速控制指令使待测电子标签7以设定的速度运动；控制计算机11向信号源12发送控制指令，使信号源发射天线2输出功率和频率可控的读写器读电子标签信号；频谱分析仪13通过频谱分析仪接收天线4监测信号源发射天线2与待测电子标签7的通信过程，捕捉对应所述通信过程的电磁信号，在捕捉到的电磁信号中解调读标签信号和标签信号；如果发现正确解调的电子标签信号则发送解调后的读标签信号和标签信号至控制计算机11端记录，控制计算机11再次发送控制指令至信号源12，信号源12发射功率调低一个调整单位，继续捕获所述通信过程的电磁信号，直到不能正确解调出标签信号，统计后调整发射功率和频率后开始下一次测试。如果标签运动速度进行了调整，在控制计算机11上设定运动速度开始下一次测试。

在本发明的一个实施例中，标准测试环境1建立在长6米，宽3米，高3米全电波暗室中，信号源12、频谱分析仪13、控制计算机11、驱动电机控制器10置于全电波暗室外，这些仪器的射频接口和电源接口通过位于全电波暗室墙上的光纤波导管与暗室内的设备相连，这样暗室外的设备接口发出的电磁辐射不会对全电波暗室内的电磁环境造成改变。

信号源发射天线支架3高为2米，由聚苯乙烯材料制成，外裹吸波材料，支架上方固定增益为10dBi的标准增益天线作为信号源发射天线2，且信号源发射天线2在各个频点的天线增益指标都相同。以固定增益为2.3dBi的双偶极子天线作为频谱分析仪接收天线4，频谱分析仪接收天线4与信号源发射天线2之间的距离为0.7米。信号源12选择能够以预设频率和预设功率输出模拟RFID读写器读电子标签信号的矢量信号发生器，其频率范围为0～3GHz，最小步进频率为1Hz，最小步进功率为0.02dBm；频谱分析仪接收天线4紧靠读标签窗口，频谱分析仪13选用能够进行频域触发并显示无线信号瞬时波形的实时频谱分析仪，控制计算机11选择带有LAN接口的PC机，与实时频谱分析仪13及信号源12通过1000Mbps以太网交换机进行连接，使用基于VXI总线的TCP/IP协议传输模式完成数据交换，驱动电机9采用交流伺服***，速度精度是转速的千分之一，最高转速为2000转/分钟，驱动电机9的外壳裹了吸波材料。

如图2所示，图2为本发明实施例测试电子标签工作电压方法的流程图。如图2所示，本实施例包括以下步骤：

步骤S202：设备初始化，分别建立控制计算机11与信号源12、驱动电机控制器10、频谱分析仪13之间的通信连接，设置好信号源12和频谱分析仪13的各项参数，使信号源12和驱动电机控制器10进入工作准备状态，频谱分析仪13进入频谱分析仪的频域模板触发模式准备状态，捕获通信次数为0；

其中，分别建立控制计算机与信号源、驱动电机控制器、频谱分析仪之间的通信连接是通过以太网、串口或者GPIB总线来实现的，使控制计算机能够发送和接收来自信号源、驱动电机控制器、频谱分析仪的控制指令和查询结果。在控制计算机端设定频谱分析仪的频域模板触发是在一个很短的采样时间周期内，频域中出现满足设定的频率及功率条件的信号时触发相应的设备操作指令。

步骤S204：在控制计算机11上设定待测标签7运动速度的范围是[10km/h，160km/h]，待测电子标签7运动速度V＝100km/h，控制计算机11向驱动电机控制器10发送指令，使待测电子标签7以设定速度V＝100km/h随转盘6运动，V＝2πRn/60，R为标签所在位置到转盘中心位置得距离，n为驱动电机每分钟的转速，其中驱动电机采用交流伺服***，速度精度是转速的千分之一，最高转速为2000转/分钟；

步骤S206：通过控制计算机11设定信号源12的发射功率为P_SG＝20dBm，信号源12发射的模拟读写器读电子标签信号频率为f_c＝920MHz，其范围为840～845MHz和920～925MHz，打开信号源12发射端口；

步骤S208：频谱分析仪13捕获信号源发射天线2与待测电子标签7的通信过程的电磁信号，在捕捉到的电磁信号中解调读标签信号和标签信号，捕获通信次数加1；

步骤S210：判断捕获通信次数是否小于100，如果是进入步骤S212，否则进入步骤S222；

步骤S212：如果发现正确解调的电子标签信号则进入步骤S214，否则进入步骤S208；

步骤S214：发送解调后的读标签信号和标签信号至控制计算机11端记录，调低信号源12发射功率，例如信号源发射功率一个调整单位为1dBm；

步骤S216：如果发现信号源12发射功率已经减为0进入步骤S218，否则进入步骤S208；

步骤S218：如果信号源12的发射频率已经改变，则进入步骤S206，否则进入步骤S220；

步骤S220：如果待测电子标签7的运动速度已经改变，则进入步骤S204，否则进入步骤S222；

步骤S222：控制计算机11统计分析记录数据，将此时的工作电压作为电子标签的工作电压，断开控制计算机11与信号源12、驱动电机控制器10、频谱分析仪13之间的通信连接，关闭所有测试设备，测试结束。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种电子标签工作电压的测试***，其特征在于，包括：转盘、防护罩、驱动电机、驱动电机控制器、支撑台、信号源、信号源发射天线、信号源发射天线支架、频谱分析仪接收天线和频谱分析仪，其中：

待测电子标签设置于所述转盘的边缘；所述转盘贴装于所述驱动电机的转动平面；防护罩套在转盘和待测电子标签外部，防护罩的正上方中间有一个长方形的开口；防护罩和驱动电机置于支撑台；信号源发射天线置于信号源发射天线支架上；频谱分析仪接收天线置于防护罩上，频谱分析仪接收天线和所述长方形开口均位于信号源发射天线的主瓣轴中心和待测电子标签内置天线的主瓣轴中心的连接线上。

2.根据权利要求1所述的电子标签工作电压测试***，其特征在于，还包括：控制计算机，

所述控制计算机通过数据线与信号源、频谱分析仪和驱动电机控制器分别相连，信号源发射天线与信号源、频谱分析仪接收天线与频谱分析仪之间分别通过射频馈线相连；驱动电机控制机与所述驱动电机连接；

控制计算机向驱动电机控制器发送转速控制指令，使所述驱动电机带动转盘以所述转速转动，从而所述待测电子标签随之转动；控制计算机向信号源发送控制指令，使信号源发射天线输出功率和频率可控的读写器读电子标签信号；频谱分析仪通过频谱分析仪接收天线监测信号源发射天线与待测电子标签的通信过程。

3.根据权利要求2所述的电子标签工作电压测试***，其特征在于，

所述驱动电机控制器、控制计算机、信号源、频谱分析仪置于全电波暗室的外部；

所述信号源发射天线、信号源发射天线支架、频谱分析仪接收天线、防护罩、转盘、待测电子标签、支撑台、驱动电机置于全电波暗室的内部。

4.根据权利要求1所述的电子标签工作电压测试***，其特征在于：

所述信号源发射天线支架和转盘采用介电常数小于1.5的材料制成；

转盘的边缘有安装电子标签的固件，该固件的材料与所述转盘的材料一致。

5.根据权利要求1所述的电子标签工作电压测试***，其特征在于：

频谱分析仪接收天线是增益为2dBi及2dBi以上的双偶极子天线；

所述信号源发射天线是增益为10dBi及10dBi以上的标准增益天线，在测试带宽范围内，信号源发射天线的增益保持不变。

6.根据权利要求1所述的电子标签工作电压测试***，其特征在于：所述信号源是能够以预设频率和预设功率输出RFID读写器读电子标签信号的仪器，并且该预设频率和预设功率通过控制计算机远程调整。

7.根据权利要求1所述的运动状态下的电子标签工作电压测试***，其特征在于：

防护罩是由外面贴了吸波材料的钢板制成；

所述驱动电机的外壳为金属材料，且外壳的外部贴了一层吸波材料。

8.一种利用权利要求1至7中任一项所述的***进行电子标签工作电压测试的方法，其特征在于，包括：

步骤A：控制计算机向驱动电机控制器发送指令，使电子标签以设定速度V随转盘运动，V＝2πRn/60，R为标签所在位置到转盘中心位置得距离，n为驱动电机每分钟的转速，设定初始通信次数；

步骤B：通过控制计算机设定信号源的发射功率，信号源发射的模拟读写器读电子标签信号频率；

步骤C：频谱分析仪捕获信号源发射天线与待测电子标签的通信过程的电磁信号，在捕捉到的电磁信号中解调读标签信号和标签信号，通信次数加1；

步骤D：通信次数是否小于预设阈值，如果是，执行步骤E，否则，执行步骤H；

步骤E：判断是否正确解调出电子标签信号，如果是，执行步骤F，否则，执行步骤H；

步骤F，频谱分析仪发送解调后的读标签信号和标签信号至控制计算机端记录，调低信号源发射功率；

步骤G，判定此时信号源发射功率是否为零，如果不为零，执行步骤C；

步骤H，将所述控制计算机此时的电压作为所述电子标签的工作电压。

9.根据权利要求8所述的电子标签工作电压测试方法，其特征在于，所述步骤G还包括：

如果此时信号源发射功率为零，则判断记录的信号源工作频率是否发生改变，如果记录的信号源工作频率发生改变，则重新执行步骤B。

10.根据权利要求9所述的电子标签工作电压测试方法，其特征在于，所述步骤G还包括：

如果此时信号源发射功率为零，且记录的信号源工作频率未发生改变；则判断待测电子标签的运动速度是否发生变化，如果待测电子标签的运动速度发生变化时，则重新执行步骤A；否则，流程结束。

11.根据权利要求8至10中任一项所述的电子标签工作电压测试方法，其特征在于，所述步骤A之前还包括：

步骤A′，分别建立控制计算机与信号源、驱动电机控制器、频谱分析仪之间的通信连接，使信号源和驱动电机控制器进入工作准备状态，频谱分析仪进入频谱分析仪的频域模板触发模式准备状态。

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