CN106570432A - 一种基于uhf频段无源rfid读写器的收发链路自测方法 - Google Patents

一种基于uhf频段无源rfid读写器的收发链路自测方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于UHF频段无源RFID读写器的收发链路自测方法，包括：1、通过检测发射链路的输出功率值，获得与设定发射功率成正比的直流电压，与设定好的直流电压进行对比，以判断发射链路功能和性能；2、发射链路发射带调制信号的载波，改变调制信号的调制深度、载波频率或载波功率等参数，通过接收链路对发射的调制信号进行解调，将解调数据与原调制信号对比，通过对比结果，对读写器接收灵敏度进行预评估。本发明的有益效果是：利用读写器发射链路发射信号及接收链路解调电路的特性，通过检查一些特定的参数及信号比对，进行自检测，对读写器收发链路的导通性、功率符合性及接收灵敏度等进行评估，给生产、使用及维修带来方便。

Description

一种基于UHF频段无源RFID读写器的收发链路自测方法
技术领域
本发明涉及射频识别（RFID）领域，尤其涉及一种基于UHF频段无源RFID读写器的收发链路自测方法。
背景技术
射频识别（RFID，Radio Frequency Identification）技术是一种非接触式的自动识别技术。其基本工作原理是利用读写器发射的射频信号，通过空间耦合的方式激活电子标签，然后电子标签通过特定的方式将自身携带的数据信息同样通过空间耦合的方式传回给读写器，实现自动识别。作为一项关键技术，RFID技术由于其众多便利的特点和广泛的运用领域，越来越受到人们的普遍关注。RFID技术有着十分广泛的应用前景，其可以应用于物流仓储中的仓库管理、身份识别、交通运输、食品医疗、动物管理、门禁防盗以及工业军事等多种领域，给人们的生活带来了极大的便利。
在RFID系统中，超高频（UHF）识别技术由于其工作频段电磁波的波长较短，因此标签可以采用物理尺寸相对很小的天线来收发信号，从而为标签的小型化和低成本化奠定了基础，因此超高频射频识别技术成为近年来的重点发展方向。
在目前超高频RFID的运用中，国际标准ISO/IEC 18000-6C规定的工作频段为860MHz～960MHz，另一个标准ISO/IEC 18000-4中规定了2.45GHz的工作频段。世界各国也根据自己的需要制定了各自国家的许可工作频段，例如我国规定840MHz～845MHz、920MHz～925MHz和2400MHz～2483.5MHz作为UHF RFID的工作频段，前两个频段运用于无源RFID，后一个频段运用于有源RFID。
简单来说，UHF RFID系统主要由三个部分组成，电子标签（tag）、读写器（reader）和运用软件平台。标签和读写器时RFID系统的主要硬件组成部分，两者的工作原理为：（1）读写器发射射频电磁波，对于无源电子标签，一方面将射频电磁波转换为直流电源电压，作为自身的供电电源；另一方面射频电磁波携带数据信息，与电子标签进行通信，进行指令控制、信息读出写入等操作；（2）与读写器建立通信的电子标签通过反向散射的方式将存储的信息传回给读写器。
可见，作为UHF RFID系统硬件设备的读写器，其性能对于RFID系统至关重要。目前，读写器设备的设计主要有两种方案，一种是采用单芯片的集成方案，另一种是采用分离元件的方案。但不管采用哪一种方案，对读写器发射链路和接收链路的自检测功能都没有过多的关注。
在读写器进行正常的工作之前，我们需要关心以下的一些问题：在发射链路中，发射的基带数据是否满足相关协议要求，如果不满足协议要求，将不能与电子标签建立通信，获取电子标签的数据；射频载波输出功率值是否达符合要求，如不符合要求，说明发射链路的射频电路单元存在问题；天线接口是否连接完好，在天线接口没有连接好的情况下，射频载波发射功率会发生反射现象，在大功率情况下，该反射信号会对功率放大器件造成损害，此种损害有可能是永久性的；在接收链路中，由于为了保证无源电子标签能被激活，读写器需要发射连续的射频载波给无源电子标签提供能量，然而这就会造成在接收链路上形成同频的自干扰信号，通过解调电路后，就会在接收信号中形成噪声干扰，通过载波抑制电路可以对此干扰进行减弱，然而在读写器进行正常工作之前需要对此干扰进行检测判断，以确认是否需要进行载波抑制。通过对发射链路和接收链路进行自检测测试，可以对读写器发射单元电路、接收单元电路及整机的性能进行初步判断，对读写器的生产、使用和检修带来方便。
RFID读写器的自检测技术，在现有的读写器中，用于检测的参数基本只有功率，只是对前向功率或反向功率进行检测，用于反馈调节输出功率值或载波抑制的参考调节。
目前使用的检测方法，其检测的参数单一，所能评判的项目也比较简单，且结果相对模糊，对问题或故障定位帮助不大。在实际运用过程中，特别是野外24小时工作的读写器，我们需要对更多的参数如射频发射链路发射功率及调制数据、接收链路的解调数据及接收灵敏度等进行初步判断，同时还需要对一些故障原因进行定位，方便进行快速的解决读写器的故障问题。在现有检测技术中，很难对以上的问题进行全面的解决。
发明内容
为解决上述现有技术中缺少的发射链路和接收链路自检测的问题，本发明之目的在于提供一种超高频电子标签读写器发射链路和接收链路自检测的方法，其通过对射频发射链路信号及接收链路上信号的分析处理，对读写器发射链路和接收链路的连通性和整机的功能性进行评估，当出现不符合项时，给出提示，提高了读写器故障判断的能力。
本发明提供了一种基于UHF频段无源RFID读写器的收发链路自测方法，包括以下步骤：
S1、发射链路按照上位机软件设定的频率，产生连续载波信号，同时将需要发射的数据调制到载波信号上，然后通过功率放大器将功率放大到设定的功率值，通过天线进行发射；
S2、通过前向功率检测发射链路上的功率值，检测获得与设定发射功率成正比的直流电压，将其模数转换后，上传给数据处理单元，与设定好的直流电压进行对比；
S3、检测直流电压与设定直流电压是否相符，如果不相符，则对发射链路连通性和天线端口的连接情况进行判定，然后进行步骤S6，如果相符，则进行步骤S4；
S4、通过反向功率检测接收链路上的功率值，检测获得与发射载波泄漏信号成正比的直流电压值，将其模数转换后上传给数据处理单元，数据处理单元根据这个直流电压值大小判断发射载波泄漏信号大小，并通过此发射载波泄漏信号大小对载波抑制电路进行调节；同时，接收链路对发射链路发射的带调制数据的载波信号进行解调，并进行滤波放大处理，解调信号中将包含调制数据的信息，该信息经过ADC模数转换后，传送给数据处理单元，判断解调信号与原调制信号是否一致，如果不一致，则判定为接收链路连通性问题或发射部分调制数据问题，然后进行步骤S6，如果一致，则进行步骤S5；
S5、固定调制信号的调制深度和载波频率，改变发射链路射频输出功率值或固定发射信号功率和频率，改变调制信号的调制深度，或固定调制深度和发射信号功率，改变发射信号的频率，通过接收链路对调制信号的解调数据与原调制信号的对比，对读写器接收灵敏度进行预评估；
S6、结束并提示相应信息。
作为本发明的进一步改进，在步骤S3中，对发射链路连通性和天线端口的连接情况进行判定包括：如果检测直流电压小于设定直流电压，说明发射链路出现问题；如果检测直流电压大于设定直流电压，说明天线端口有反射，天线端口连接不可靠。
作为本发明的进一步改进，在步骤S4中，通过对发射链路泄漏的信号进行解调，并与发射链路的发射信号进行对比，判断接收链路完整性进行判定；S5、固定调制信号的调制深度和载波频率，改变发射链路射频输出功率值或固定发射信号功率和频率，改变调制信号的调制深度，或固定调制深度和发射信号功率，改变发射信号的频率，通过接收链路对调制信号的解调数据与原调制信号的对比，对读写器接收灵敏度进行预评估。
本发明的有益效果是：利用读写器发射链路发射信号及接收链路解调电路的特性，通过检查一些特定的参数及信号比对，进行自检测，可对读写器收发链路的导通性、功率符合性及接收灵敏度等进行评估，给生产、使用及维修带来方便。
附图说明
图1是本发明一种基于UHF频段无源RFID读写器的收发链路自测方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图说明及具体实施方式对本发明进一步说明。
如图1所示，一种基于UHF频段无源RFID读写器的收发链路自测方法，包括以下步骤：
S1、发射链路按照上位机软件设定的频率，产生连续载波信号，同时将需要发射的数据调制到载波信号上，然后通过功率放大器将功率放大到设定的功率值，通过天线进行发射；
S2、通过前向功率检测发射链路上的功率值，检测获得与设定发射功率成正比的直流电压，将其模数转换后，上传给数据处理单元，与设定好的直流电压进行对比；
S3、检测直流电压与设定直流电压是否相符，如果不相符，则对发射链路连通性和天线端口的连接情况进行判定，然后进行步骤S6，如果相符，则进行步骤S4；
S4、通过反向功率检测接收链路上的功率值，检测获得与发射载波泄漏信号成正比的直流电压值，将其模数转换后上传给数据处理单元，数据处理单元根据这个直流电压值大小判断发射载波泄漏信号大小，并通过此发射载波泄漏信号大小对载波抑制电路进行调节；同时，接收链路对发射链路发射的带调制数据的载波信号进行解调，并进行滤波放大处理，解调信号中将包含调制数据的信息，该信息经过ADC模数转换后，传送给数据处理单元，判断解调信号与原调制信号是否一致，如果不一致，则判定为接收链路连通性问题或发射部分调制数据问题，然后进行步骤S6，如果一致，则进行步骤S5；
S5、固定调制信号的调制深度和载波频率，改变发射链路射频输出功率值或固定发射信号功率和频率，改变调制信号的调制深度，或固定调制深度和发射信号功率，改变发射信号的频率，通过接收链路对调制信号的解调数据与原调制信号的对比，对读写器接收灵敏度进行预评估；
S6、结束并提示相应信息。
在步骤S3中，对发射链路连通性和天线端口的连接情况进行判定包括：如果检测直流电压小于设定直流电压，说明发射链路出现问题；如果检测直流电压大于设定直流电压，说明天线端口有反射，天线端口连接不可靠。
在步骤S4中，通过对发射链路泄漏的信号进行解调，并与发射链路的发射信号进行对比，判断接收链路完整性进行判定；S5、固定调制信号的调制深度和载波频率，改变发射链路射频输出功率值或固定发射信号功率和频率，改变调制信号的调制深度，或固定调制深度和发射信号功率，改变发射信号的频率，通过接收链路对调制信号的解调数据与原调制信号的对比，对读写器接收灵敏度进行预评估。
本发明提供的一种基于UHF频段无源RFID读写器的收发链路自测方法，根据现有无源RFID读写器的原理结构，通过前向功率检测单元将发射链路的输出功率值转换成直流电压，通过对该直流电压的数据处理，判定发射链路连通性的正常情况及天线端口的连接情况；接收链路解调发射链路携带的调制数据，通过对该数据与原发射数据进行比对判断，可得出发射链路与接收链路工作完整性的判断，如果发射链路和接收链路工作正常，那么通过调节发射链路的发射功率大小、调制数据的调制深度和改变发射信号频率等参数，来检测读写器的接收灵敏度。通过以上的这些检测，对读写器的工作性能进行评估。
本发明提供的一种基于UHF频段无源RFID读写器的收发链路自测方法，利用读写器发射链路发射信号及接收链路解调电路的特性，通过检查一些特定的参数及信号比对，进行自检测，可对读写器收发链路的导通性、功率符合性及接收灵敏度等进行评估，给生产、使用及维修带来方便。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种基于UHF频段无源RFID读写器的收发链路自测方法，其特征在于,包括以下步骤：
S1、发射链路按照上位机软件设定的频率，产生连续载波信号，同时将需要发射的数据调制到载波信号上，然后通过功率放大器将功率放大到设定的功率值，通过天线进行发射；
S2、通过前向功率检测发射链路上的功率值，检测获得与设定发射功率成正比的直流电压，将其模数转换后，上传给数据处理单元，与设定好的直流电压进行对比；
S3、检测直流电压与设定直流电压是否相符，如果不相符，则对发射链路连通性和天线端口的连接情况进行判定，然后进行步骤S6，如果相符，则进行步骤S4；
S4、通过反向功率检测接收链路上的功率值，检测获得与发射载波泄漏信号成正比的直流电压值，将其模数转换后上传给数据处理单元，数据处理单元根据这个直流电压值大小判断发射载波泄漏信号大小，并通过此发射载波泄漏信号大小对载波抑制电路进行调节；同时，接收链路对发射链路发射的带调制数据的载波信号进行解调，并进行滤波放大处理，解调信号中将包含调制数据的信息，该信息经过ADC模数转换后，传送给数据处理单元，判断解调信号与原调制信号是否一致，如果不一致，则判定为接收链路连通性问题或发射部分调制数据问题，然后进行步骤S6，如果一致，则进行步骤S5；
S5、固定调制信号的调制深度和载波频率，改变发射链路射频输出功率值或固定发射信号功率和频率，改变调制信号的调制深度，或固定调制深度和发射信号功率，改变发射信号的频率，通过接收链路对调制信号的解调数据与原调制信号的对比，对读写器接收灵敏度进行预评估；
S6、结束并提示相应信息。
2.根据权利要求1所述的基于UHF频段无源RFID读写器的收发链路自测方法，其特征在于：在步骤S3中，对发射链路连通性和天线端口的连接情况进行判定包括：如果检测直流电压小于设定直流电压，说明发射链路出现问题；如果检测直流电压大于设定直流电压，说明天线端口有反射，天线端口连接不可靠。
3.根据权利要求1所述的基于UHF频段无源RFID读写器的收发链路自测方法，其特征在于：在步骤S4中，通过对发射链路泄漏的信号进行解调，并与发射链路的发射信号进行对比，判断接收链路完整性进行判定；S5、固定调制信号的调制深度和载波频率，改变发射链路射频输出功率值或固定发射信号功率和频率，改变调制信号的调制深度，或固定调制深度和发射信号功率，改变发射信号的频率，通过接收链路对调制信号的解调数据与原调制信号的对比，对读写器接收灵敏度进行预评估。
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