一种超高频RFID标签的验证测试方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种超高频RFID标签的验证测试方法及装置，该方法包括标签芯片射频测试步骤，步骤包括：S1.配置一可调衰减器及阅读器，可调衰减器的两端分别通过一同轴传输线与待测标签芯片、阅读器连接，构建得到射频测试装置；S2.通过调整可调衰减器的衰减值、阅读器的输出功率，使得待测标签芯片工作在最低功率，并测量最低功率时待测标签芯片的反射系数，根据最低功率、反射系数计算得到待测标签芯片的灵敏度值；调整待测标签芯片与阅读器之间的距离以调整待测标签芯片的入射功率，当入射功率达到计算的灵敏度值时，测量当前待测标签芯片的输入阻抗。本发明专利技术具有操作方法简单、实现成本低、验证测试效率以及精度高等优点。

A verification and test method and device of UHF RFID tag

【技术实现步骤摘要】
一种超高频RFID标签的验证测试方法及装置
本专利技术涉及超高频RFID(RadioFrequencyIdentification，射频识别)
，尤其涉及一种超高频RFID标签的验证测试方法及装置。
技术介绍
超高频(UltraHighFrequency,UHF)RFID技术近年来发展迅速，其中860–960MHz频段的ISO/IEC18000-6C(EPCglobalClass1Generation2)超高频RFID空中接口协议由于功能更趋完善，且应用前景广阔而倍受关注。电子标签(Tag)是RFID系统的重要组成部分，它与阅读器(Reader)一起组成基本的RFID系统。UHF无源电子标签具体由天线、射频/模拟前端电路和基带电路三部分组成。标签从天线接收阅读器发射的UHF频段信号，并对接收信号进行整流、稳压，产生直流电源为其它模块供电。由于标签工作在无源模式下，为降低硬件复杂度与功耗，系统的正向链路(R＝>T,ReadertoTag)和反向链路(T＝>R,TagtoReader)均采用AM调制方式，这使得标签能够利用包络检波的原理对调制信号进行解调，并利用反向散射的方式对射频信号进行调制，该种调制方式靠改变模拟前端的输入阻抗实现，通过改变反射系数而改变反射信号的幅度。标签同时需要数字基带电路对通信协议进行处理，并在非易失存储器中存储EPC码等相关信息。由于标签工作在无源模式下，并且系统对其有高速读取，远距离工作和大容量存储等要求，因此使之成为系统中技术难点之一，设计符合ISO/IEC18000-6C协议的高性能无源标签近年来一直是研究的热点问题。在超高频RFID标签设计、制作完成后需要对其性能进行验证、测试，目前针对超高频RFID标签的验证测试方法，通常要么测试精度不高，要么测试成本较高，如灵敏度对测试芯片性能至关重要，传统的灵敏度测试方法中，通常是采用没有经过调制的载波芯片的整流电路以及后端稳压电路，在产生稳定的Vdd后，芯片的入射功率被认为是灵敏度Pth，然而，由于未调制的载波不能使基带电路上产生动态能量，所以该类灵敏度Pth测试方法不能获得准确的结果；为更精确测试灵敏度，通常需要借助于专用设备实现，或者在暗室环境中实现测试的方法，在暗室环境中实现测试即建立标签和读写器之间的连接后，固定读写器的发射功率PTXGTX、增加通信距离d，或者固定通信距离d、减小PTXGTX到临界状态后，用Friis公式计算再根据式Pth＝GτPtag计算Pth，但是该类方法中如果无法正确估计G和τ，则灵敏度计算将导致严重误差。如图1(a)所示，现有技术中一种使用NI公司制造的特殊UHFRFID测试设备来构建的测试模型，该设备由一个PXIRF硬件平台和一个LabVIEW可视化软件组成，该软件通过外部功率放大器，环形器和固定衰减器与芯片连接进行测试，最小的芯片功率可以通过改变测试设备的发射功率找到，然后适用网络分析仪来测量芯片天线终端的参数S11并计算Pth，输入阻抗ZC使用网络分析仪进行测量；如图1(b)所示，现有技术中一种在微波暗室环境中实现测试的模型，其中射频信号由读写器的发射器输出，通过空间传输后到达芯片。上述两种方式需要使用高频测试仪的暗室和UHFRFID测试设备，成本很高且操作复杂、不便，难以快速、准确的实现超高频RFID标签的验证测试。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本专利技术提供一种操作方法简单、实现成本低、验证测试效率及准确率高的超高频RFID标签的验证测试方法及装置。为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：一种超高频RFID标签的验证测试方法，该方法包括标签芯片射频测试步骤，所述标签芯片射频测试步骤包括：S1.射频测试装置构建：配置一可调衰减器以及阅读器，所述可调衰减器的两端分别通过一同轴传输线与待测标签芯片、阅读器连接，构建得到用于超高频RFID标签芯片的射频测试装置；S2.灵敏度测试：通过调整所述射频测试装置中可调衰减器的衰减值、阅读器的输出功率，使得待测标签芯片工作在最低功率，并测量待测标签芯片工作在最低功率时待测标签芯片的反射系数，根据所述最低功率、反射系数计算得到待测标签芯片的灵敏度值；S3.输入阻抗测试：调整待测标签芯片与所述阅读器之间的距离以调整待测标签芯片的入射功率，当所述入射功率达到计算的所述灵敏度值时，测量当前待测标签芯片的输入阻抗。进一步的，标签芯片的灵敏度值Pth具体按下式计算得到：Pth＝Pmin(1-|S11|2)其中，Pmin为标签芯片工作的最低功率，S11为标签芯片的反射系数。进一步的，所述步骤S1中还包括配置两个定向耦合器，每个所述定向耦合器上设置一个测试端口，依次通过两个所述定向耦合器与待测标签芯片串行后连接至所述可调衰减器，以将待测标签芯片的信号耦合至所述测试端口后再传输至所述可调衰减器。进一步的，所述步骤S2中，具体通过分别获取在两个所述测量端口处测量的信号电压的峰值，按下式计算得到待测标签芯片的反射系数：其中，VP2为在第二测量端口测量的信号电压的峰值，VP1为在第一测量端口测量的信号电压的峰值。进一步的，该方法还包括用于测试待测标签基带电路的基带测试步骤，所述基带电路测试步骤包括：构建基带测试平台：通过FPGA构建待测标签的基带电路模型，将构建有所述基带电路模型的FPGA与包含基带测试端口和模拟前端电路的PCB基板连接，并与所述阅读器通信连接，构建得到基带测试平台；基带电路测试：由所述模拟前端电路对射频信号进行调幅解调，以及将复位信号和时钟信号发送到所述FPGA，以及将所述FPGA输出的基带信号进行调制，其中射频载波以向后散射的方式被调制，若待测标签返回的信号正常响应时，同时阅读器可以正确读取信息，判定待测标签的基带电路验证通过。进一步的，所述构建基带测试平台步骤中，具体通过VerilogHDL或VHDL代码构建标签的基带电路中的控制逻辑电路，以及使用HDL代码实现非易失性存储器电路以构成存储器模型，由构建的所述控制逻辑电路以及所述存储器模型得到所述基带电路模型。一种超高频RFID标签的验证测试装置，包括标签芯片射频测试模块，所述标签芯片射频测试模块包括：射频测试装置，包括待测标签芯片、阅读器、可调衰减器以及同轴传输线，所述可调衰减器的两端分别通过一同轴传输线与待测标签芯片、阅读器连接；灵敏度测试单元，用于通过调整所述射频测试装置中可调衰减器的衰减值、阅读器的输出功率，使得待测标签芯片工作在最低功率，并测量待测标签芯片工作在最低功率时待测标签芯片的反射系数，根据所述最低功率、反射系数计算得到待测标签芯片的灵敏度值；输入阻抗测试单元，用于调整待测标签芯片与所述阅读器之间的距离以调整待测标签芯片的入射功率，当所述入射功率达到计算的所述灵敏度值时，测量当前待测标签芯片的输入阻抗。进一步的，所述射频测试装置还包括两个定向耦合器，每个所述定向耦合器上设置一个测本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超高频RFID标签的验证测试方法，其特征在于，该方法包括标签芯片射频测试步骤，所述标签芯片射频测试步骤包括：/nS1.射频测试装置构建：配置一可调衰减器以及阅读器，所述可调衰减器的两端分别通过一同轴传输线与待测标签芯片、阅读器连接，构建得到用于超高频RFID标签芯片的射频测试装置；/nS2.灵敏度测试：通过调整所述射频测试装置中可调衰减器的衰减值、阅读器的输出功率，使得待测标签芯片工作在最低功率，并测量待测标签芯片工作在最低功率时待测标签芯片的反射系数，根据所述最低功率、反射系数计算得到待测标签芯片的灵敏度值；/nS3.输入阻抗测试：调整待测标签芯片与所述阅读器之间的距离以调整待测标签芯片的入射功率，当所述入射功率达到计算的所述灵敏度值时，测量当前待测标签芯片的输入阻抗。/n

【技术特征摘要】
1.一种超高频RFID标签的验证测试方法，其特征在于，该方法包括标签芯片射频测试步骤，所述标签芯片射频测试步骤包括：
S1.射频测试装置构建：配置一可调衰减器以及阅读器，所述可调衰减器的两端分别通过一同轴传输线与待测标签芯片、阅读器连接，构建得到用于超高频RFID标签芯片的射频测试装置；
S2.灵敏度测试：通过调整所述射频测试装置中可调衰减器的衰减值、阅读器的输出功率，使得待测标签芯片工作在最低功率，并测量待测标签芯片工作在最低功率时待测标签芯片的反射系数，根据所述最低功率、反射系数计算得到待测标签芯片的灵敏度值；
S3.输入阻抗测试：调整待测标签芯片与所述阅读器之间的距离以调整待测标签芯片的入射功率，当所述入射功率达到计算的所述灵敏度值时，测量当前待测标签芯片的输入阻抗。


2.根据权利要求1所述的超高频RFID标签的验证测试方法，其特征在于，标签芯片的灵敏度值Pth具体按下式计算得到：
Pth＝Pmin(1-|S11|2)
其中，Pmin为标签芯片工作的最低功率，S11为标签芯片的反射系数。


3.根据权利要求1所述的超高频RFID标签的验证测试方法，其特征在于，所述步骤S1中还包括配置两个定向耦合器，每个所述定向耦合器上设置一个测试端口，依次通过两个所述定向耦合器与待测标签芯片串行后连接至所述可调衰减器，以将待测标签芯片的信号耦合至所述测试端口后再传输至所述可调衰减器。


4.根据权利要求3所述的超高频RFID标签的验证测试方法，其特征在于，所述步骤S2中，具体通过分别获取在两个所述测量端口处测量的信号电压的峰值，按下式计算得到待测标签芯片的反射系数：



其中，VP2为在第二测量端口测量的信号电压的峰值，VP1为在第一测量端口测量的信号电压的峰值。


5.根据权利要求1～4中任意一种所述的超高频RFID标签的验证测试方法，其特征在于，该方法还包括用于测试待测标签基带电路的基带测试步骤，所述基带电路测试步骤包括：
构建基带测试平台：通过FPGA构建待测标签的基带电路模型，将构建有所述基带电路模型的FPGA与包含基带测试端口和模拟前端电路的PCB基板连接，并与所述阅读器通信连接，构建得到基带测试平台；
基带电路测试：由所述模拟前端电路对射频信号进行调幅解调，以及将复位信号和时钟信号发送到所述FPGA，以及将所述FPGA输...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄瑞，杨茂涛，刘谋海，胡军华，陈浩，申丽曼，吴志勇，
申请(专利权)人：国网湖南省电力有限公司，国网湖南省电力有限公司供电服务中心计量中心，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43