一種無源射頻識別系統(tǒng)設(shè)備接收性能測試裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種無源射頻識別系統(tǒng)設(shè)備接收性能測試裝置，以解決利用外加信號源進(jìn)行接收性能靈敏度測試需要進(jìn)行時(shí)鐘同步的問題。該裝置包括：信號接收模塊，接收無源被測設(shè)備發(fā)射的射頻信號并輸出；信號生成模塊，根據(jù)所述射頻信號生成性能測試所需的測試信號；信號傳送模塊，將測試信號傳送給所述無源被測設(shè)備，由所述無源被測設(shè)備確定最小接收功率。通過本發(fā)明無需進(jìn)行時(shí)鐘同步，實(shí)現(xiàn)過程簡單，并提高了性能測試的準(zhǔn)確性。
【專利說明】一種無源射頻識別系統(tǒng)設(shè)備接收性能測試裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及射頻識別【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種無源射頻識別系統(tǒng)設(shè)備接收性能測
試裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]射頻識別(RFID, Radio Frequency Identify)是一種非接觸式的自動(dòng)識別技術(shù)， 通過射頻信號自動(dòng)識別目標(biāo)對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，識別工作無須人工干預(yù)，可工作于各種 惡劣環(huán)境。
[0003]RFID系統(tǒng)包括電子標(biāo)簽和閱讀器。電子標(biāo)簽與閱讀器之間通過耦合元件實(shí)現(xiàn)射頻 信號的無接觸耦合，在耦合通道內(nèi)，根據(jù)時(shí)序關(guān)系，實(shí)現(xiàn)能量的傳遞、數(shù)據(jù)的交換。依據(jù)電子 標(biāo)簽供電方式的不同，電子標(biāo)簽可以分為有源標(biāo)簽和無源標(biāo)簽兩種，有源標(biāo)簽內(nèi)裝有電池， 無源標(biāo)簽沒有內(nèi)裝電池，依靠標(biāo)簽天線接收到的電波能量來給標(biāo)簽提供能量。
[0004]利用無源標(biāo)簽進(jìn)行通信的無源RFID系統(tǒng)中，標(biāo)簽與閱讀器進(jìn)行通信時(shí)，閱讀器需 要前向發(fā)送射頻載波給標(biāo)簽供電，標(biāo)簽通過反向散射將信息發(fā)送給閱讀器。因此在閱讀器 接收標(biāo)簽的反向信號時(shí)，閱讀器前向發(fā)送的射頻載波會泄漏到閱讀器反向接收的部分。由 于標(biāo)簽反向散射回來的信號強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于前向發(fā)送的載波信號強(qiáng)度，實(shí)際的系統(tǒng)中信號強(qiáng) 度差達(dá)到90dB以上，而泄漏到接收電路的信號幅度較大，即使增加泄漏對消功能，信號幅 度也只能達(dá)到_20dBm，并且實(shí)際應(yīng)用中天線駐波會隨著環(huán)境的變化而變化，標(biāo)簽通過控制 天線負(fù)載阻抗情況來改變散射信號的功率或者相位，對閱讀器發(fā)射的載波進(jìn)行調(diào)制后反向 散射給閱讀器，使閱讀器接收到的標(biāo)簽反向散射信號是與閱讀器本振信號完全同頻的ASK (幅度調(diào)制)或者PSK (相位調(diào)制)調(diào)制信號。目前相當(dāng)多的無源RFID閱讀器的接收電路中 采用零中頻接收方案，對接收到的調(diào)制信號先進(jìn)行解調(diào)，然后進(jìn)行基帶信號的放大。因此， 無源RFID閱讀器的接收電路只能對閱讀器發(fā)射或者標(biāo)簽散射的信號接收并分析，并不能 對閱讀器進(jìn)行接收性能的測試。
[0005]閱讀器的接收性能是無源RFID系統(tǒng)性能中最基本、最重要的指標(biāo)，因此，無源 RFID系統(tǒng)進(jìn)行通信的過程中需要對接收端設(shè)備進(jìn)行靈敏度測試。傳統(tǒng)方式中進(jìn)行設(shè)備接收 性能的測試，即進(jìn)行無源設(shè)備接收靈敏度測試，通常是采用一個(gè)外部信號源作為發(fā)射源模 擬發(fā)射機(jī)，根據(jù)系統(tǒng)的通信方式進(jìn)行相同的頻譜設(shè)定和調(diào)制方式并發(fā)送數(shù)據(jù)包，然后直接 或間接發(fā)送到被測設(shè)備，被測設(shè)備對信號進(jìn)行解調(diào)解碼等接收信號處理。在誤碼率或者誤 幀率不超過某個(gè)指定的值時(shí)，最小的接收功率為接收靈敏度。
[0006]然而采用上述外加信號源進(jìn)行靈敏度測試的方法，一方面，由于信號源的信號與 閱讀器信號之間有頻差，并且RFID系統(tǒng)中的基帶信號速率較低，信號源信號和閱讀器信號 之間的頻差會惡化解調(diào)后的基帶信號質(zhì)量，從而影響接收性能測試的準(zhǔn)確性。另一方面，使 用外部信號源發(fā)射信號模擬標(biāo)簽反向散射信號，需要進(jìn)行時(shí)鐘同步。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]本發(fā)明的目的是提供一種無源射頻識別系統(tǒng)接收性能測試裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù) 中利用外部信號源進(jìn)行接收性能靈敏度測試時(shí)，需要進(jìn)行時(shí)鐘同步，實(shí)現(xiàn)過程復(fù)雜，測試準(zhǔn) 確性不高的問題。
[0008]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0009]本發(fā)明提供一種無源射頻識別系統(tǒng)設(shè)備接收性能測試裝置，該裝置包括:
[0010]信號接收模塊，用于接收無源被測設(shè)備發(fā)射的射頻信號并輸出；
[0011]信號生成模塊，用于根據(jù)所述信號接收模塊輸出的所述射頻信號生成性能測試所 需的測試信號；
[0012]信號傳送模塊，用于將所述信號生成模塊生成的測試信號傳送給所述無源被測設(shè) 備，由所述無源被測設(shè)備確定最小接收功率。
[0013]本發(fā)明提供的無源射頻識別系統(tǒng)設(shè)備性能測試裝置進(jìn)行設(shè)備接收性能靈敏度測 試時(shí)，由于利用無源被測設(shè)備發(fā)射的射頻信號生成性能測試所需的測試信號，實(shí)現(xiàn)外部信 號源的功能，無需進(jìn)行時(shí)鐘同步，實(shí)現(xiàn)過程簡單，并提高了性能測試的準(zhǔn)確性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明實(shí)施例一提供的無源RFID系統(tǒng)設(shè)備接收性能測試的裝置構(gòu)成示意 圖；
[0015]圖2為本發(fā)明實(shí)施例二提供的無源RFID系統(tǒng)設(shè)備接收性能測試的裝置構(gòu)成示意 圖；
[0016]圖3為本發(fā)明實(shí)施例三提供的無源RFID系統(tǒng)設(shè)備接收性能測試的裝置構(gòu)成示意 圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]本發(fā)明提供了一種無源射頻識別RFID系統(tǒng)設(shè)備接收性能的測試裝置，該裝置中， 直接利用無源被測設(shè)備發(fā)射的射頻信號生成性能測試所需的測試信號，利用該測試信號進(jìn) 行接收性能靈敏的測試，無需進(jìn)行時(shí)鐘同步。
[0018]本發(fā)明實(shí)施例一提供的無源RFID系統(tǒng)設(shè)備接收性能的測試裝置結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，該裝置包括:
[0019]信號接收模塊10，用于接收無源被測設(shè)備發(fā)射的射頻信號并輸出。
[0020]信號生成模塊11，用于根據(jù)所述信號接收模塊輸出的所述射頻信號生成性能測試 所需的測試信號。
[0021]信號傳送模塊12，用于將所述信號生成模塊生成的測試信號傳送給所述無源被測 設(shè)備，由所述無源被測設(shè)備確定最小接收功率。
[0022]本發(fā)明實(shí)施例提供的上述無源RFID系統(tǒng)設(shè)備性能測試裝置，直接利用無源被測 設(shè)備發(fā)射的射頻信號生成性能測試所需的測試信號，實(shí)現(xiàn)外部信號源的功能，因此，利用該 裝置進(jìn)行設(shè)備接收性能靈敏度測試時(shí)無需進(jìn)行時(shí)鐘同步，實(shí)現(xiàn)過程簡單，并且無需外加信 號源，成本低廉。
[0023]本發(fā)明實(shí)施例二對上述實(shí)施例一提供的無源RFID設(shè)備接收性能測試裝置的構(gòu)成 做更為詳細(xì)的說明，該測試裝置的構(gòu)成示意圖如圖2所示。[0024]信號接收模塊10包括環(huán)形器101，環(huán)形器101的輸入口接收無源被測設(shè)備發(fā)送的 射頻信號，并通過環(huán)形器101的輸出口將該射頻信號輸出。
[0025]信號接收模塊10中還可以設(shè)置衰減器對環(huán)形器101輸出的射頻信號進(jìn)行功率衰 減，使輸出的射頻信號功率更為接近靈敏測試所需的功率。優(yōu)選的，本發(fā)明實(shí)施例中以具有 信號隔離、分離和混合功能的定向耦合器為例進(jìn)行說明。環(huán)形器101輸出口輸出的射頻信 號可以直接輸入到定向耦合器102中進(jìn)行信號的衰減，并且定向耦合器102的可以外接具 有顯示數(shù)值功能的儀器103，通過該儀器顯示定向耦合器102耦合到的各部分射頻信號的 功率值。進(jìn)一步的，定向耦合器102還需要外接負(fù)載104，用于吸收定向耦合器102的輸出 信號完成阻抗匹配。
[0026]優(yōu)選的，可以在所述信號接收模塊與所述信號生成模塊之間設(shè)置一環(huán)形器13用 于當(dāng)后級電路駐波特性不好時(shí)，隔離所述信號生成模塊反向散射的測試信號發(fā)射到環(huán)形器 101 中。
[0027]本發(fā)明實(shí)施例中，信號生成模塊11包括數(shù)字電路110、電平轉(zhuǎn)換電路111、射頻開 關(guān)112和調(diào)制子模塊113，通過射頻開關(guān)調(diào)制射頻信號，具體的:
[0028]通過所述數(shù)字電路110生成性能測試所需測試信號對應(yīng)的調(diào)制信號，并輸入至所 述電平轉(zhuǎn)換電路；優(yōu)選的可以通過FPGA (Field 一 Programmable Gate Array,即現(xiàn)場可編 程門陣列)生成所需的調(diào)制信號，該調(diào)制信號優(yōu)選方形波。
[0029]電平轉(zhuǎn)換電路111，根據(jù)所述調(diào)制信號進(jìn)行高低電平的轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換后的高低電平 輸入至所述射頻開關(guān)112的控制端；
[0030]射頻開關(guān)112，根據(jù)所述控制端的高低電平進(jìn)行通斷切換；射頻開關(guān)的切換速度 需要保證調(diào)制后波形的信號質(zhì)量。
[0031]調(diào)制子模塊113，根據(jù)所述射頻開關(guān)112的通斷狀態(tài)將接收到的射頻信號調(diào)制為 測試信號。
[0032]優(yōu)選的，上述生成測試信號的方法中，由于直接將射頻信號調(diào)制為所需的測試信 號，可以在射頻信號傳送至信號生成模塊之前再次進(jìn)行衰減處理，使調(diào)制出的測試信號功 率更接近所需的接收功率，因此，本發(fā)明實(shí)施例中可以在環(huán)形器13與信號生成模塊12之間 連接一衰減器14。
[0033]信號模塊11生成測試信號以后，將該測試信號輸入至信號傳送模塊12，通過該信 號傳送模塊12將該測試信號傳送至無源被測設(shè)備，由無源被測設(shè)備對接收到的測試信號 進(jìn)行解調(diào)處理，并最終確定最小接收功率。優(yōu)選的，測試信號可以通過信號接收模塊10中 的環(huán)形器101傳送至無源被測設(shè)備，此時(shí)環(huán)形器101是右旋的，可以隔離接收到的發(fā)射信號 和測試信號，并保證收發(fā)同頻和雙工。
[0034]優(yōu)選的，由于生成的測試信號功率仍然比較高，因此為了提高測試準(zhǔn)確性，可以再 次對生成的測試信號進(jìn)行功率的衰減，并控制接收功率的范圍。
[0035]優(yōu)選的，本發(fā)明實(shí)施例中傳送模塊12可以包括衰減器120和功率控制子模塊121， 具體的:
[0036]所述衰減器120，用于對所述信號生成模塊生成的測試信號進(jìn)行功率衰減，并將衰 減后的測試信號輸入至所述功率控制子模塊121 ；
[0037]功率控制子模塊121，用于控制接收到的所述衰減后的測試信號的功率值大于所述信號生成模塊11反向散射的測試信號的功率值。
[0038]優(yōu)選的，可以通過數(shù)控衰減器進(jìn)行信號功率的控制，將信號功率控制在滿足信號 接收功率的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)，該動(dòng)態(tài)范圍是根據(jù)整個(gè)環(huán)路的衰減以及無源被測設(shè)備發(fā)射的功率 所決定的，但需要將功率控制子模塊121輸出的信號功率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于生成模塊11反向散射信 號的功率值。
[0039]假設(shè)環(huán)行器101的隔離度為A，定向耦合器102的耦合度為C，衰減器14的衰減為 D1，衰減器120的衰減為D2，數(shù)控衰減器的最小衰減插損一般很小，可以忽略不計(jì)，最大衰 減為Y。那么從無源被測設(shè)備到信號生成模塊11的插損為C+D1，調(diào)制信號從信號生成模塊 11反向散射到環(huán)形器101的衰減為D1+C+A，從信號生成模塊11經(jīng)過傳送模塊12到環(huán)形器 101的衰減為D2+Y，需要D1+C+A遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于D2+Y。
[0040]數(shù)控衰減器的動(dòng)態(tài)決定了無源被測設(shè)備接收功率的可調(diào)范圍，為了保證測試的動(dòng) 態(tài)范圍足夠，可以使用多個(gè)數(shù)控衰減器來完成。
[0041]本發(fā)明實(shí)施例提供的上述無源RFID接收性能靈敏度測試的方法，通過耦合無源 被測設(shè)備的信號進(jìn)行調(diào)制衰減，提高了超高頻無源射頻識別接收設(shè)備的靈敏度測試準(zhǔn)確 性。并且本發(fā)明實(shí)施例中利用無源被測設(shè)備的發(fā)射信號生成測試信號，相比外加信號源進(jìn) 行靈敏度測試的方法具有結(jié)構(gòu)簡單，成本低的優(yōu)點(diǎn)，并且避免了進(jìn)行時(shí)鐘同步時(shí)相位誤差 導(dǎo)致的測試結(jié)果不準(zhǔn)確的缺陷。
[0042]本發(fā)明實(shí)施例三中提供的無源RFID系統(tǒng)設(shè)備接收性能測試裝置中，利用現(xiàn)有無 源RFID系統(tǒng)中標(biāo)簽芯片發(fā)射的應(yīng)答信號作為所需的測試信號。優(yōu)選的，本發(fā)明實(shí)施例中可 以在信號生成模塊11中設(shè)置環(huán)形器114，通過環(huán)形器114將所述射頻信號發(fā)送給所述無源 射頻識別系統(tǒng)的標(biāo)簽芯片，并接收所述標(biāo)簽芯片對所述射頻信號進(jìn)行調(diào)制后反向散射的應(yīng) 答信號，將所述應(yīng)答信號作為所述測試信號。因此，本發(fā)明實(shí)施例提供的無源RFID系統(tǒng)設(shè) 備接收性能測試裝置中可以包括實(shí)施例二中所提供的除生成模塊以外的其他各部分，在此 不再贅述，具體的本發(fā)明實(shí)施例中提供的無源RFID系統(tǒng)設(shè)備接收性能測試裝置構(gòu)成示意 圖如圖3所示。
[0043]采用標(biāo)簽芯片與環(huán)形器生成測試信號的方式，無源被測設(shè)備需按照RFID協(xié)議發(fā) 射清點(diǎn)信號，清點(diǎn)信號通過環(huán)形器114發(fā)送給所述無源射頻識別系統(tǒng)的標(biāo)簽芯片，標(biāo)簽芯 片反向散射生成應(yīng)答信號后，通過環(huán)形器114輸入到信號傳送模塊，該環(huán)形器114 一方面可 以隔離無源被測設(shè)備發(fā)射的清點(diǎn)信號與標(biāo)簽的應(yīng)答信號，另一方面也避免了經(jīng)過天線進(jìn)行 信號收發(fā)的不穩(wěn)定性。
[0044]采用上述標(biāo)簽芯片與環(huán)形器進(jìn)行測試信號生成的方式中，由于標(biāo)簽芯片的阻抗很 高，可以達(dá)到幾百歐，所以需要匹配電路完成電路的阻抗匹配。并且，標(biāo)簽芯片一般都存在 啟動(dòng)功率的問題，所以輸入標(biāo)簽芯片的功率最好大于-1OdBm,從而保證標(biāo)簽芯片可以正常工作。
[0045]本發(fā)明實(shí)施例提供的上述利用環(huán)形器與標(biāo)簽芯片生成測試信號的無源RFID系統(tǒng) 設(shè)備接收性能測試裝置，通過將標(biāo)簽芯片反向散射射頻信號的應(yīng)答信號作為測試信號，僅 需要在原有系統(tǒng)中添加一環(huán)形器，具有結(jié)構(gòu)簡單，實(shí)現(xiàn)簡易的優(yōu)點(diǎn)。
[0046]顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精 神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種無源射頻識別系統(tǒng)設(shè)備接收性能測試裝置，其特征在于，該裝置包括:信號接收模塊，用于接收無源被測設(shè)備發(fā)射的射頻信號并輸出；信號生成模塊，用于根據(jù)所述信號接收模塊輸出的所述射頻信號生成性能測試所需的測試信號；信號傳送模塊，用于將所述信號生成模塊生成的測試信號傳送給所述無源被測設(shè)備， 由所述無源被測設(shè)備確定最小接收功率。
2.如權(quán)利要求1所述的測試裝置，其特征在于，所述信號生成模塊包括數(shù)字電路、電平轉(zhuǎn)換電路、射頻開關(guān)和調(diào)制子模塊，具體的:所述數(shù)字電路生成性能測試所需測試信號對應(yīng)的調(diào)制信號，并輸入至所述電平轉(zhuǎn)換電路；所述電平轉(zhuǎn)換電路，根據(jù)所述調(diào)制信號進(jìn)行高低電平的轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換后的高低電平輸入至所述射頻開關(guān)的控制端；所述射頻開關(guān)，根據(jù)所述控制端的高低電平進(jìn)行通斷切換；所述調(diào)制子模塊，根據(jù)所述射頻開關(guān)的通斷狀態(tài)將接收的所述射頻信號調(diào)制為測試信號。
3.如權(quán)利要求1所述的測試裝置，其特征在于，所述信號生成模塊包括:第一環(huán)形器，用于將所述射頻信號發(fā)送給所述無源射頻識別系統(tǒng)的標(biāo)簽芯片，并接收所述標(biāo)簽芯片對所述射頻信號進(jìn)行調(diào)制后反向散射的應(yīng)答信號，將所述應(yīng)答信號作為所述測試信號。`
4.如權(quán)利要求2或3所述的測試裝置，其特征在于，所述信號接收模塊包括第二環(huán)形器，具體的:所述第二環(huán)形器與所述無源被測設(shè)備連接，用于接收并輸出所述射頻信號。
5.如權(quán)利要求4所述的測試裝置，其特征在于，所述第二環(huán)形器還用于接收并輸出所述信號傳送模塊傳送的測試信號。
6.如權(quán)利要求4所述的測試裝置，其特征在于，所述信號接收模塊還包括一第一衰減器，具體的:所述第一衰減器設(shè)置于所述第二環(huán)形器與所述信號生成模塊之間，用于隔離所述射頻信號的反射。
7.如權(quán)利要求6所述的測試裝置，其特征在于，所述第一衰減器為定向耦合器。
8.如權(quán)利要求7所述的測試裝置，其特征在于，所述定向耦合器外接具有顯示數(shù)值功能的儀器，所述儀器用于顯示所述定向耦合器耦合到的各部分射頻信號的功率值。
9.如權(quán)利要求1所述的測試裝置，其特征在于，該測試裝置還包括第三環(huán)形器，具體的:所述第三環(huán)形器設(shè)置于所述信號接收模塊與所述信號生成模塊之間，用于隔離所述信號生成模塊反向散射的測試信號。
10.如權(quán)利要求1所述的測試裝置，其特征在于，所述信號傳送模塊包括第二衰減器與功率控制子模塊，具體的:所述第二衰減器，用于對所述信號生成模塊生成的測試信號進(jìn)行功率衰減，并將衰減后的測試信號輸入至所述功率控制子模塊；功率控制子模塊，用于控制接收到的所述衰減后的測試信號的功率值大于所述信號生成模塊反向散射的測試信號的功率值。
11.如權(quán)利要求10所述的測試裝置，其特征在于，所述功率控制子模塊包括至少一個(gè)數(shù)控衰減器，具體的:所述至少一個(gè)數(shù)控衰 減 器 將所述功率控制子模塊接收的測試信號功率值控制在滿足信號接收功率的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)。
【文檔編號】H04B17/00GK103516444SQ201210207837
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2012年6月21日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月21日
【發(fā)明者】趙波, 曹誠, 陳艷超 申請人:中興通訊股份有限公司