CN106295429A - 射频识别设备接收灵敏度测量装置及系统 - Google Patents

Abstract

公开了一种射频识别设备接收灵敏度测量装置及系统，该装置包括：多个环形器，其被配置为控制射频识别读写器的输出信号、标签端的返回信号以及载波阻塞信号的传输方向，从而形成由射频识别读写器到标签端的输出信号传输链路、由标签端到射频识别读写器的返回信号传输链路、以及由射频识别读写器返回自身的载波阻塞信号传输链路；以及多个衰减器，其被配置为分别独立地调节由射频识别读写器到标签端的输出信号的功率、由标签端到射频识别读写器的返回信号的功率、以及由射频识别读写器返回自身的载波阻塞信号的功率。

Description

射频识别设备接收灵敏度测量装置及系统

技术领域

本发明涉及射频识别领域，更具体的说，涉及一种射频识别设备接收灵敏度测量装置及系统。

背景技术

射频识别RFID读写器接收灵敏度是读写器在接收到标签返回信号后，在一定误码率前提下接收到的标签返回信号的最小功率值，接收灵敏度是读写器重要的性能指标，它的大小直接影响读写器的性能。

标签激活功率、标签返回功率及载波阻塞功率是测量射频RFID读写器接收灵敏度的重要因素。

传统的灵敏度分析测试装置是在读写器及标签中间串接耦合器及衰减器，调节衰减器的衰减值以改变传输至标签端的功率值及标签返回信号的功率值，在耦合器端连接频谱以测量读写器接收灵敏度，占用空间大，调试不方便，调节步进较大、不灵活，级联元器件较多，插损较大。此外，不能够将标签输入信号及标签返回信号进行独立控制，调节衰减器即同时改变了标签输入功率和标签返回功率，不能分别调节，且未引入载波阻塞功率，与实际工作环境存在差别。

因此，本领域中需要一种改进的射频识别设备接收灵敏度测量装置。

发明内容

在本发明的一个方面，提供了一种射频识别设备接收灵敏度测量装置，包括：

多个环形器，其被配置为控制射频识别读写器的输出信号、标签端的返回信号以及载波阻塞信号的传输方向，从而形成由射频识别读写器到标签端的输出信号传输链路、由标签端到射频识别读写器的返回信号传输链路、以及由射频识别读写器返回自身的载波阻塞信号传输链路；以及

多个衰减器，其被配置为分别独立地调节由射频识别读写器到标签端的输出信号的功率、由标签端到射频识别读写器的返回信号的功率、以及由射频识别读写器返回自身的载波阻塞信号的功率。

在本发明的另一个方面，提供了一种射频识别设备接收灵敏度测量系统，包括：射频识别读写器，根据本发明的实施例的射频识别设备接收灵敏度测量装置，标签端设备，上位机，以及功率检测仪；

其中，所述射频识别读写器与所述射频识别设备接收灵敏度测量装置连接，以通过所述射频识别设备接收灵敏度测量装置向所述标签端设备发送信号，并接收和解码来自所述标签端设备的响应信号；

所述标签端设备与所述射频识别设备接收灵敏度测量装连接，以接收来自所述射频识别读写器的信号，并生成和向其返回响应信号；

所述功率检测仪与所述射频识别设备接收灵敏度测量装置的信号返回路径连接，以检测所述射频识别读写器所接收的标签端返回信号的功率；

所述上位机与所述射频识别读写器、射频识别设备接收灵敏度测量装置、标签端设备、功率检测仪连接，用于通过比较所述射频识别读写器所接收和解码的响应信号和所述标签端设备生成的响应信号来计算误码率，并通过确定在指定误码率前提下所述射频识别读写器所接收的来自标签端设备的响应信号的最小功率来获得所述射频识别读写器的接收灵敏度。

本发明的实施例提出的由环行器及压控衰减器构成的射频识别设备接收灵敏度测量解决方案，可以实现对标签激活功率、标签返回功率及载波阻塞功率的单独控制，并达到了体积小巧、控制方便、测量准确、可模拟多种使用环境的技术效果。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1示出了根据本发明的实施例的射频识别设备接收灵敏度测量装置；

图2示出了根据本发明的实施例的射频识别设备接收灵敏度测量系统。

具体实施方式

下面参照附图详细描述本发明的实施例。在下面的描述中，阐述了许多具体细节以便使所属技术领域的技术人员更全面地了解本发明。但是，对于所属技术领域内的技术人员明显的是，本发明的实现可不具有这些具体细节中的一些。此外，应当理解的是，本发明并不限于所介绍的特定实施例。相反，可以考虑用下面的特征和要素的任意组合来实施本发明，而无论它们是否涉及不同的实施例。因此，下面的方面、特征、实施例和优点仅作说明之用而不应被看作是权利要求的要素或限定，除非在权利要求中明确提出。

现参照图1，其示出了根据本发明的实施例的一种射频识别设备接收灵敏度测量装置100。如图1中所示，该装置100包括：多个环形器，其被配置为控制射频识别读写器(图1中未示出)的输出信号、标签端(图1中未示出)的返回信号以及载波阻塞信号的传输方向，从而形成由射频识别读写器到标签端的输出信号传输链路(可称为第一链路)、由标签端到射频识别读写器的返回信号传输链路(可称为第二链路)、以及由射频识别读写器返回自身的载波阻塞信号传输链路(可称为第三链路)；以及多个衰减器，其被配置为分别独立地调节由射频识别读写器到标签端的输出信号的功率、由标签端到射频识别读写器的返回信号的功率、以及由射频识别读写器返回自身的载波阻塞信号的功率。

由于该装置能够独立地调节由射频识别读写器到标签端的输出信号的功率、由标签端到射频识别读写器的返回信号的功率、以及由射频识别读写器返回自身的载波阻塞信号的功率，因此可以更好地模拟射频识别读写器和标签的多种真实使用环境，因此测量结果更具有参考性。

如图1中所示，在本发明的一些实施例中，所述多个环形器可以包括第一环形器101、第二环形器102，所述多个衰减器可以包括第一衰减器103、第二衰减器104和第三衰减器105。

所述第一环形器101和第二环形器102可以分别包含第一端口1、第二端口2和第三端口3，且可以被配置为控制电磁波沿第一端口1到第二端口2到第三端口3的单一环形方向传输。如本领域技术人员所知的，环形器是一种具有单向导通特性、能够使电磁波单向环形传输的器件。

所述射频识别读写器可以与所述第一环形器101的第一端口1连接，所述标签端可以与所述第二环形器102的第二端口2连接，所述第一衰减器103的一端可以通过第一功分器106与所述第一环形器101的第二端口2连接，所述第一衰减器103的另一端可以与所述第二环形器102的第一端口1连接。

具体地，所述第一功分器106可以包括一个输入端和两个输出端，所述第一环形器101的第二端口2可以与所述第一功分器106的输入端相连，所述第一衰减器103的所述一端可以与所述第一功分器106的一个输出端相连。

所述第二衰减器104的一端与所述第二环形器102的第三端口3连接，所述第二衰减器104的另一端通过第二功分器107与所述第一环形器101的第三端口3连接。

具体地，所述第二功分器107可以包括两个输入端和一个输出端。所述第二衰减器104的所述一端可以与所述第二功分器107的一个输入端相连，所述第一环形器101的第三端口3可以与所述第二功分器107的输出端相连。

所述第三衰减器105的一端可以通过所述第一功分器106与所述第一环形器101的第二端口2连接，所述第三衰减器105的另一端可以通过所述第二功分器107与所述第一环形器101的第三端口3连接。

具体地，所述第三衰减器105的所述一端可以与所述第一功分器106的另一输出端相连，所述第三衰减器105的所述另一端可以与所述第二功分器107的另一输入端相连。

也就是说，所述第一功分器106的输入端与所述第一环形器101的第二端口2相连，所述第一功分器106的一个输出端与所述第一衰减器103的一端相连，所述第一功分器106的另一个输出端与所述第三衰减器105的一端相连。所述第二功分器107的一个输入端与所述第三衰减器105的另一端相连，所述第二功分器107的另一个输入端与所述第二衰减器104的一端相连，所述第二功分器107的输出端与所述第一环形器101的第三端口3相连。

如图1中所示，该装置100可以包括三个对外端口P1、P2和P3，其中P1端口可以与第一环形器101的第三端口3以及第二功分器的输出端相连，并可用于连接外部功率检测器(例如，频谱仪)，以射频识别读写器所接收的标签端返回信号的功率进行检测；P2端口可以与第一环形器101的端口1相连，并可用于连接射频识别读写器的功率输出端；P3端口可以第二环形器102的端口2相连，并可与标签端设备的输入端相连。

这样，就可形成如下三条信号传输链路：

第一链路：射频识别读写器的输出信号由P2端口通过第一环行器101的端口1单向传输至端口2，通过第一功分器106，部分信号经过第一衰减器103进行功率衰减，传输至第二环行器102，经过第二环行器102的端口1单向传输至端口2，再经过P3端口传输到标签端；

第二链路：标签端调制的信号通过P3端口传输至第二环行器102的端口2，经端口2单向传输至端口3，经过第二衰减器104进行功率衰减，通过第二功分器107，传输至第一环行器101的端口3，经端口3单向传输至端口1，通过P2端口返回至射频识别读写器，使射频识别读写器接收到标签端的返回信号；

第三链路：射频识别读写器的输出信号经过第一环行器101的端口1单向传输至端口2，通过第一功分器106，部分信号经过第三衰减器105进行功率衰减，再通过第二功分器107，传输至第一环行器101的端口3，该信号单向传输至端口1，返回射频识别读写器，该信号可被视为读写器载波阻塞功率。

根据本发明的实施例的上述射频识别设备接收灵敏度测量装置100实现了标签输入功率和标签返回功率的单独控制，并引入了载波阻塞功率，从而更完全地模拟了射频识别读写器和标签的真实使用环境，使测量结果更符合实际接收灵敏度。

在一些实施例中，该射频识别设备接收灵敏度测量装置100为无源装置。也就是说，该装置100中不包含无源器件，这样，不会引入噪声继而影响射频识别读写器设备或标签端设备的信号解调。

根据本发明的实施例的上述射频识别设备接收灵敏度测量装置100结构简单、体积小巧、控制方便、测量准确，且对外接口简单，独立于射频识别读写器和标签端设备，可模拟多种使用环境，并可用于多种设备的接收灵敏度测试。

在一些实施例中，所述射频识别设备接收灵敏度测量装置100还可以包括至少一个衰减控制器(图1中未示出)，其被配置为分别独立地控制所述第一衰减器103、第二衰减器104和第三衰减器105的衰减率。例如，所述第一衰减器103、第二衰减器104和第三衰减器105可以分别对应一个相应的衰减控制器，其用于单独控制该衰减器的衰减率。或者，所述第一衰减器103、第二衰减器104和第三衰减器105可以共用一个衰减控制器，其用于分别控制这三个衰减器的衰减率。

在一些实施例中，所述第一衰减器103、第二衰减器104和第三衰减器105可以均为压控衰减器，所述衰减控制器可以包括单片机，其被配置为通过数模转换控制所述第一衰减器、第二衰减器和第三衰减器的电压来控制其衰减率。

在一些实施例中，所述射频识别设备接收灵敏度测量装置100还可以包括上位机(图1中未示出)，其与所述至少一个衰减控制器通信连接，并被配置为控制所述衰减控制器的操作。所述上位机例如可以为通用计算机或专用计算机，所述上位机可以通过其控制软件来控制所述衰减控制器的操作，进而控制所述第一衰减器103、第二衰减器104和第三衰减器105的衰减率。所述上位机可以通过多种方式与所述衰减控制器通信连接。例如，所述单片机可以由串口接口通过USB转换芯片转换为USB接口，并通过USB接口与上位机通信。

在一些实施例中，所述射频识别设备接收灵敏度测量装置100还包括所述标签端，且所述标签端为模拟标签设备，所述模拟标签设备能够产生并发送标签返回信号。也就是说，所述模拟标签设备可以实现真实标签的至少一部分功能，从而可以接收由射频识别读写器发送的信号，并向射频识别读写器返回信号，或者，可以在未接收射频识别读写器发送的信号的情况下直接向射频识别读写器返回信号。当然，在其他实施例中，所述标签端也可以为任何其他能够向射频识别读写器发送信号的设备。

在一些实施例中，所述射频识别设备接收灵敏度测量装置100还可以包括所述功率检测器，以对所射频识别读写器所接收的标签端返回信号的功率进行检测。

在其他实施例中，所述衰减控制器、上位机、功率检测仪和标签端均可以视为位于所述射频识别设备接收灵敏度测量装置100之外。

如本领域的技术人员所知的，射频识别读写器接收灵敏度可以通过读写器以规定的发射功率以及规定的载波阻塞功率，接收标签端返回的信号，且在满足规定的误码率的情况下进行测量。

标签端设备作为系统中的功率承受设备，也存在最大的输入功率指标及最小的功率输入指标。最小输入功率即标签端设备的接收灵敏度，输入功率如小于该接收灵敏度值，则标签解码将存在丢包或解错问题，从而影响误码率计算。

在一些实施例中，所述射频识别设备接收灵敏度测量装置100可以用于测量射频识别读写器的接收灵敏度。具体地，在所述装置100的操作过程中，所述待测射频识别读写器的发射功率可以按测试标准要求设定。可以通过控制所述第一衰减器103的衰减率来控制标签端设备的输入功率，以满足标签端设备的最小输入功率指标。载波阻塞功率可以是测试标准规定的，可以通过调节所述第三衰减器105以满足该测试标准。

指定误码率前提下标签返回功率的最小值就是待测射频识别读写器的接收灵敏度。可以首先调节第二衰减器104使其衰减率较小，从而待测射频识别读写器接收的标签端返回信号的功率较大，并计算此时待测射频识别读写器的误码率。所述误码率的计算可以通过将待测射频识别读写器解码的信号数据与标签端设备所返回的信号数据进行比较来计算。然后，逐步增大第二衰减器104的衰减率，从而使所接收的标签端返回信号的功率逐步减小，并计算每次待测射频识别读写器的误码率，直至待测射频识别读写器的误码率达到所述指定误码率。此时，所述接收的标签端返回信号的功率即为待测射频识别读写器的接收灵敏度。当然，也可以首先调节第二衰减器104的衰减率，使所接收的标签端返回信号的功率达到预估的待测射频识别读写器的接收灵敏度值，并计算待测射频识别读写器的误码率。如果所述误码率超过所述指定误码率，则可以逐步减小所述第二衰减器104的衰减率，以增大所接收的标签端返回信号的功率；如果所述误码率小于所述指定的误码率，则可以逐步增大所述第二衰减器104的衰减率，以减小所接收的标签端返回信号的功率。直至所述误码率等于所述指定误码率，此时所接收的标签端返回信号的功率即为所述待测射频识别读写器的接收灵敏度。如上所述，可以通过与P1端口连接的功率测试仪来测试所接收的标签端返回信号的功率。

在另一些实施例中，所述待测射频识别设备接收灵敏度测量装置100还可以用于测量标签端设备的接收灵敏度。在这种情况下，可以将第二衰减器104的衰减率调节到较小或最小，以使标签端设备返回的信号经过较小或最小衰减顺利返回到射频识别读写器；可以将第三衰减器105的衰减率调节到较大或最大，以使返回射频识别读写器的载波阻塞功率较小或最小，从而不影响射频识别读写器的解码；然后可以通过逐步调节第一衰减器103的衰减值，来测试标签端设备的接收灵敏度。具体地，可以首先调节第一衰减器103使其衰减率最小，从而待测标签端设备所接收的输入信号功率最大，待测标签端设备可以生成相应的返回信号并将其发送到射频识别读写器，由其进行解码。接着，可以通过将解码的返回信号与正确的返回信号(例如，由协议所规定的)进行对比来计算误码率。然后，可以逐步增大第一衰减器103的衰减率，从而逐步减小待测标签端设备所接收的输入信号的功率，直至所述误码率达到规定误码率，此时待测标签端设备所接收的输入信号的功率即为待测标签端设备的接收灵敏度。

以上参照附图描述了根据本发明的实施例的射频识别设备接收灵敏度测量装置100，应指出的是，以上描述和图示仅为示例，而不是对本发明的限制。在本发明的其他实施例中，该装置可具有更多、更少或不同的部件，且各部件之间的连接、包含和功能关系可以与所描述和图示的不同。

现参照图2，其示出了根据本发明的实施例的射频识别设备接收灵敏度测量系统200。如图2中所示，该系统200包括：射频识别读写器101，根据本发明的实施例的射频识别设备接收灵敏度测量装置100，标签端设备102，上位机103，以及功率检测仪104。

所述射频识别读写器101可以与所述射频识别设备接收灵敏度测量装置100连接，例如连接到所述射频识别设备接收灵敏度测量装置100的P2端口，以通过所述射频识别设备接收灵敏度测量装置100向标签端设备102发送信号，并接收来自所述标签端设备102的响应信号。

所述标签端设备102与所述射频识别设备接收灵敏度测量装置100连接，例如连接到所述射频识别设备接收灵敏度测量装置100的P3端口，以接收来自所述射频识别读写器的信号，并向其返回响应信号。

所述功率检测仪104可以与所述射频识别读写器101以及所述射频识别设备接收灵敏度测量装置100的信号返回路径连接，例如，连接到所述射频识别设备接收灵敏度测量装置100的P1端口，以检测所述射频识别读写器101所接收的标签端返回信号的功率。当然，在本发明的一些实施例中，所述功率检测仪104也可以连接到所述标签端设备的接收端，以检测所述标签端设备所接收的来自射频识别读写器的信号的功率。

所述射频识别读写器101、射频识别设备接收灵敏度测量装置100、标签端设备103、功率检测仪104都可以与上位机相连。当测试所述射频识别读写器101的接收灵敏度时，所述上位机103可以按上文中所述方式控制根据本发明的实施例中的所述射频识别设备接收灵敏度测量装置100中的第一衰减器103、第二衰减器104和第三衰减器105的衰减率，控制所述射频识别读写器101发送输出信号，控制所述标签端设备102接收并发送返回信号。所述射频识别读写器101可以将其接收并解码的来自标签端设备102的响应信号上传到上位机103，所述标签端设备102可以将其产生的响应信号上传到上位机103，所述上位机可以通过比较所述解码的响应信号与所述产生的响应信号来计算误码率。同时，所述功率检测仪104可以将其检测的射频识别读写器101所接收的响应信号的功率上传到上位机103。这样，上位机103就可以根据指定误码率前提下的所接收的响应信号的最小功率来确定的述射频识别器101的接收灵敏度。

在一些实施例中，所述射频识别设备接收灵敏度测试系统200还包括至少一个衰减控制器(未示出)，其被配置为分别独立地控制所述射频识别设备接收灵敏度测量装置100的第一衰减器、第二衰减器和第三衰减器的衰减率。

在一些实施例中，所述至少一个衰减控制器通过调节所述第一衰减器103的衰减率来满足所述标签端设备102的最小输入功率指标，通过调节所述第三衰减器的衰减率来满足关于载波阻塞功率的测试标准，并通过逐步调节所述第二衰减器104的衰减率来逐步调节所述射频识别读写器101接收的标签端设备102的返回信号的功率，从而使所述上位机103获得在满足指定误码率前提下的所接收的标签端设备102的返回信号的最小功率，作为所述射频识别读写器101的接收灵敏度。

在一些实施例中，所述射频识别读写器101、射频识别设备接收灵敏度测量装置100、标签端设备102、功率检测仪104以及至少一个衰减控制器的操作都是在上位机的控制下执行的。

以上参照附图描述了根据本发明的实施例的射频识别设备接收灵敏度测量系统200，应指出的是，以上描述和图示仅为示例，而不是对本发明的限制。在本发明的其他实施例中，该系统可具有更多、更少或不同的部件，且各部件之间的连接、包含和功能关系可以与所描述和图示的不同。

虽然本发明已经通过实施例披露如上，但本发明并非限定于此。本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内所作的各种更动与修改，均应纳入本发明的保护范围，本发明的保护范围仅以权利要求的语言及其等价语言所限定的范围为准。

Claims (10)

1.一种射频识别设备接收灵敏度测量装置，包括：

多个环形器，其被配置为控制射频识别读写器的输出信号、标签端的返回信号以及载波阻塞信号的传输方向，从而形成由射频识别读写器到标签端的输出信号传输链路、由标签端到射频识别读写器的返回信号传输链路、以及由射频识别读写器返回自身的载波阻塞信号传输链路；以及

多个衰减器，其被配置为分别独立地调节由射频识别读写器到标签端的输出信号的功率、由标签端到射频识别读写器的返回信号的功率、以及由射频识别读写器返回自身的载波阻塞信号的功率。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述多个环形器包括第一环形器、第二环形器，所述多个衰减器包括第一衰减器、第二衰减器和第三衰减器；

所述第一环形器和第二环形器分别包含第一端口、第二端口和第三端口，且被配置为控制电磁波沿第一端口到第二端口到第三端口的单一环形方向传输；

所述射频识别读写器与所述第一环形器的第一端口连接，所述标签端与所述第二环形器的第二端口连接，所述第一衰减器的一端通过第一功分器与所述第一环形器的第二端口连接，所述第一衰减器的另一端与所述第二环形器的第一端口连接；

所述第二衰减器的一端与所述第二环形器的第三端口连接，所述第二衰减器的另一端通过第二功分器与所述第一环形器的第三端口连接；

所述第三衰减器的一端通过所述第一功分器与所述第一环形器的第二端口连接，所述第三衰减器的另一端通过所述第二功分器与所述第一环形器的第三端口连接。

3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述第一环形器的第三端口与功率检测器连接。

4.根据权利要求1－3中任何一个所述的装置，其中，该装置为无源装置。

5.根据权利要求1－3中任何一个所述的装置，还包括至少一个衰减控制器，其被配置为分别独立地控制所述第一衰减器、第二衰减器和第三衰减器的衰减率。

6.根据权利要求5所述的装置，还包括上位机，其与所述至少一个衰减控制器通信连接，并被配置为控制所述衰减控制器的操作。

7.根据权利要求1所述的装置，还包括所述标签端，且所述标签端为模拟标签设备，所述模拟标签设备能够产生并发送标签返回信号。

8.一种射频识别设备接收灵敏度测量系统，包括：射频识别读写器，根据权利要求1至4中任何一个所述的射频识别设备接收灵敏度测量装置，标签端设备，上位机，以及功率检测仪；

其中，所述射频识别读写器与所述射频识别设备接收灵敏度测量装置连接，以通过所述射频识别设备接收灵敏度测量装置向所述标签端设备发送信号，并接收和解码来自所述标签端设备的响应信号；

所述标签端设备与所述射频识别设备接收灵敏度测量装连接，以接收来自所述射频识别读写器的信号，并生成和向其返回响应信号；

所述功率检测仪与所述射频识别设备接收灵敏度测量装置的信号返回路径连接，以检测所述射频识别读写器所接收的标签端返回信号的功率；

所述上位机与所述射频识别读写器、射频识别设备接收灵敏度测量装置、标签端设备、功率检测仪连接，用于通过比较所述射频识别读写器所接收和解码的响应信号和所述标签端设备生成的响应信号来计算误码率，并通过确定在指定误码率前提下所述射频识别读写器所接收的来自标签端设备的响应信号的最小功率来获得所述射频识别读写器的接收灵敏度。

9.根据权利要求8所述的系统，还包括至少一个衰减控制器，其被配置为分别独立地控制所述射频识别设备接收灵敏度测量装置的第一衰减器、第二衰减器和第三衰减器的衰减率，且所述至少一个衰减控制器进一步被配置为：

通过调节所述第一衰减器的衰减率来满足所述标签端设备的最小输入功率指标；

通过调节所述第三衰减器的衰减率来满足关于射频识别读写器的载波阻塞功率的测试标准；

通过逐步调节所述第二衰减器的衰减率来逐步调节所述射频识别读写器接收的标签端设备的返回信号的功率，从而使所述上位机能够获得在满足指定误码率前提下的所接收的标签端设备的返回信号的最小功率，作为所述射频识别读写器的接收灵敏度。

10.根据权利要求8或9所述的系统，其中，所述射频识别读写器、射频识别设备接收灵敏度测量装置、标签端设备、功率检测仪的操作是在所述上位机的控制下执行的。