CN109800608A - 一种rfid读写器集成测试系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种RFID读写器集成测试系统及方法，所述系统包括：转换装置，包括至少一个A端接口及至少一个B端接口；测试设备，用于获取测试数据；以及上位机，其分别与读写器和测试设备相连接，按照测试流程控制读写器，并根据从测试设备获得的测试数据计算校准参数和射频性能参数；其中，所述A端接口中的至少一个适于与所述读写器的至少一个天线端口连接；至少一个B端接口适于与所述测试设备的射频接口连接。本发明由上位机自动化地控制测试流程，不再由人工进行设备的连接，提高了生产效率。在数据处理时，设置足够多的测试点，并采用优化的算法，因而数测试数据可靠性高，且数据处理的速度快、准确率高。

Description

一种RFID读写器集成测试系统及方法

技术领域

本发明涉及一种射频识别系统中的读写器，特别地涉及一种RFID读写器集成测试系统及方法。

背景技术

在射频识别系统中，RFID读写器是系统中的重要部件之一。RFID读写器在批量生产过程中需要对读写器进行射频校准以及射频性能测试验证。所谓“射频校准”一般包括对读写器中的射频电路的前向功率和反向功率进行校准。在校准工序完成后，通常还需要对读写器的射频性能参数进行测试验证。现有技术中的射频校准以及射频性能测试步骤繁琐，效率低下，难以满足实际的测试需要。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明提出了RFID读写器集成测试系统及方法，减少人工干预，提高测试效率及准确性。

为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，本发明提供了一种RFID读写器集成测试系统，包括：

转换装置，包括至少一个A端接口及至少一个B端接口；

测试设备，用于获取测试数据；以及

上位机，其分别与读写器和测试设备相连接，按照测试流程控制读写器，并根据从测试设备获得的测试数据计算校准参数和射频性能参数；

其中，所述A端接口中的至少一个适于与所述读写器的至少一个天线端口连接；至少一个B端接口适于与所述测试设备的射频接口连接。

优选地，所述转换装置为射频功率分配器或射频功率合路器。

优选地，所述上位机包括：射频开关控制模块，用于向读写器发送射频开关接通或断开的指令；读写器发射功率控制模块，用于控制读写器的增益，使读写器在不同的功率档位发射载波信号；数据接收模块，用于从测试设备获得测试数据；计算处理模块，用于根据所述测试数据计算校准参数和/或射频性能参数；和写数据控制模块，用于将所述校准参数写入到所述读写器中。

优选地，所述上位机还包括：通讯模块，用于与远端服务器通讯，将计算处理模块得到的校准参数和/或射频性能参数发送到远端服务器。

为解决上述技术问题，根据本发明的另一个方面，本发明提供了一种RFID读写器集成测试方法，包括：

采用转换装置连接读写器和测试设备，用于建立读写器测试链路；

将上位机分别与读写器和测试设备相连接，用于建立数据通讯链路；以及上位机按照测试流程控制读写器，并根据从测试设备获得的测试数据计算校准参数和验证射频性能参数；

其中，所述转换装置包括至少一个A端接口和至少一个B端接口；所述A端接口中的至少一个与所述读写器的至少一个天线端口连接；一个B端接口与所述测试设备的射频接口连接。

优选地，所述测试流程包括功率校准子流程和/或射频性能参数验证子流程。

优选地，所述功率校准子流程包括：

所述上位机控制所述读写器接通一个天线端口的测试链路；

所述上位机控制所述读写器在多个不同功率档位、通过所述天线端口发射载波信号；

接收来自于测试设备的多个对应不同功率档位载波信号的功率测试数据；以及

对所述多个功率测试数据进行线性拟合，将获得的线性拟合系数作为功率校准参数。

优选地，所述射频性能参数验证子流程包括：

所述上位机控制所述读写器接通一个天线端口的测试链路；

所述上位机控制读写器在预置发射功率、预置频点发射载波信号；

从所述测试设备获取对应载波信号的多个测试数据；以及

所述上位机基于所述测试数据、按照射频性能参数分别计算对应的参数值。

优选地，在前述的两个子流程中，所述上位机控制所述读写器中与所述天线端口连接的射频开关的接通或断开，接通所述天线端口的测试链路。

优选地，当所述上位机控制所述读写器中与所述天线端口连接的射频开关接通时，接通所述天线端口的前向测试链路或验证测试链路；对应前向测试链路，获得的功率校准参数为前功率校准参数。

优选地，当所述上位机控制所述读写器中与所述天线端口连接的、处于导通状态的射频开关断开时，接通所述天线端口的反向测试链路；对应反向测试链路，获得的功率校准参数为反功率校准参数；

在反向测试过程中，所述上位机控制所述读写器在多个不同功率档位、通过所述天线端口发送发射载波信号时，所述多个不同功率档位分别与前向测试过程中使用的多个功率档位一一对应相同。

优选地，在对所述多个功率测试数据进行线性拟合前，或按照射频性能参数分别计算对应的参数值前，进一步包括：计算每个功率测试数据的偏差值，当功率测试数据的偏差值大于偏差阈值时，重新获取所述功率测试数据。

优选地，所述射频性能参数验证子流程中的所述预置发射功率为多个，均匀分布在发射功率范围内。

优选地，所述射频性能参数验证子流程中的所述预置频点为多个，分别为频点范围内的高中低三段内的频点。

优选地，所述的RFID读写器集成测试方法进一步包括：上位机与远端服务器通讯，将校准参数和/或射频性能参数发送给所述远端服务器。

本发明采用转换装置，可以实现一次性连接读写器的所有射频天线端口，上位机通过GPIB接口或串行通讯接口连接测试设备，通过串行通讯接口连接待测读写器，因而，由上位机自动化地控制测试流程，在测试完一个天线端口时，通过对读写器的控制，自动实现读写器的射频线路和测试设备的通断连接，不再由人工进行设备的连接，可以使校准和测试流程自动、连续地运行，提高了测试效率。在数据处理时，设置足够多的测试点，并采用优化的算法，因而测试数据可靠性高，且数据处理的速度快、准确率高。

附图说明

下面，将结合附图对本发明的优选实施方式进行进一步详细的说明，其中：

图1是现有技术中读写器测试设备连接示意图；

图2是根据本发明的一个实施例中RFID读写器集成测试系统的设备组成示意图；

图3是根据本发明的一个实施例的上位机的功能模块组成框图；以及

图4是根据本发明的一个实施例的RFID读写器集成测试方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在以下的详细描述中，可以参看作为本申请一部分用来说明本申请的特定实施例的各个说明书附图。在附图中，相似的附图标记在不同图式中描述大体上类似的组件。本申请的各个特定实施例在以下进行了足够详细的描述，使得具备本领域相关知识和技术的普通技术人员能够实施本申请的技术方案。应当理解，还可以利用其它实施例或者对本申请的实施例进行结构、逻辑或者电性的改变。

图1是现有技术中射频校准和测试验证的测试系统示意图。如图1所示，现有的测试系统包括一台测试设备1a和一台上位机2a，测试设备1a的射频接口RF通过射频线缆连接读写器3a的一个天线端口P0，上位机2a通过通讯接口RS232与读写器3a相连接。上位机2a控制读写器3a的当前天线端口在某个功率档位发射载波信号，测试设备1a可测得该天线端口的前向功率，并将测试数据显示给测试人员。测试人员从测试设备上读取数据并记录。而后上位机2a控制读写器3a变换功率档位，如此反复直到得到足够多的数据，然后计算前向校准参数。再将所述前向校准参数输入到上位2a机内，由上位机2a写入到读写器3a中，完成前向功率的校准。

在校准天线端口P0的反向功率时，断开测试设备1a的射频接口RF和天线端口P0之间的射频线缆，上位机2a控制读写器3a的P0端口，在某个功率档位发射载波信号，测试设备1a可测得当前连接的天线端口P0的反向功率。同样，在得到足够多的数据后，进行计算获得反向校准参数。在上述的校准过程中，测试设备1a与读写器3a的天线端口之间采用射频SMA接头和馈线一一对应连接，在测试时需要人工拧紧射频SMA接头。当测试另一个天线端口时，需要人工将所述射频SMA接头从当前天线端口换到要测试的天线端口。由于目前大部分的RFID读写器天线端口设计为多个，因而在测试过程中需要多次进行线缆的连接和断开操作，增加了测试时间和人工干预，影响测试效率。

在校准过程中，由于测试点多，每个测试点都需要人工控制，并且手动记录数据及计算校准参数，因而计算效率低下。在射频性能参数的测试验证过程中，由于目前RFID读写器天线端口设计普遍为多个，分时复用，需要对每个端口进行测试验证，在对每个天线端口进行测试验证时，都需要人工切换不同的端口线缆，效率低，测试时间久。

本发明提供了一种RFID读写器集成测试系统，自动完成测试流程，自动计算测试数据，不再由人工干预测试过程，所述系统包括：测试设备、上位机和转换装置。

如图2所示，根据本发明的一个实施例中RFID读写器集成测试系统的设备组成示意图。其中的测试设备1用于测试载波信号，获得载波信号的检测值。例如，其包括模数转换模块，将所述检测值进行模数转换，并通过通讯接口，如RS232，与上位机2通讯，将数字化后的测试数据发送给上位机2。

所述上位机2通过通讯接口，如RS232，分别与读写器4和测试设备1相连接，按照测试流程控制读写器4，并根据从测试设备1获得的测试数据计算校准参数和射频性能参数。

如图3所示，为上位机2的功能模块组成框图。所述上位机2包括射频开关控制模块21、读写器发射功率控制模块22、数据接收模块23、计算处理模块24和写数据控制模块25。其中，射频开关控制模块21、读写器发射功率控制模块22和写数据控制模块25通过第一串口RS232向读写器4发送相应的指令。数据接收模块23通过第二串口RS232从测试设备1接收测试数据。为了与远端服务器进行通讯，上位机2还包括通讯模块26，通过通信接口与远端服务器进行数据、信息的交互。

所述八功分器3为一种射频功率分配器，是转换装置的一个具体实施例。当然也可以使用类似结构的其他装置，例如射频功率合路器或包括多个电子开关的开关组件。所述射频功率合路器或电子开关与读写器4的射频开关连动。例如，电子开关的控制端与读写器中对应的射频开关控制端相连接，在读写器4控制对应的射频开关接通或断开时，对应的电子开关也相应接通或断开。

在本实施例中，八功分器3是反向使用的射频功率分配器，简称功分器。功分器内部有多个信号通道，在正常使用时，功分器将从B端接口输入的信号平均分成多路，分别通过各自的信号通道，在A端接口输出。在反向使用时，信号从A端接口经对应的信号通道，在B端接口输出。应用在本发明中时，根据读写器的天线端口数量，选择对应信号通道数量的功分器。在本实施例中，读写器有八个天线端口时，因而采用反向连接的八功分器。八功分器3的八个A端接口分别连接读写器4的八个天线端口P0-P7，八功分器3的B端接口通过射频线缆连接到测试设备1的射频接口。由于功分器在信号传输时具有功率损失，因而，在进行测试之前，需要测试功分器每个端口的插损值，并记录在配置文件中，以便对从测试设备1得到的测试数据进行补偿。常见的八功分器插损值在10db左右。

读写器4内部的射频电路中包括与天线端口相连接的射频开关，每一个天线端口连接一个射频开关。当读写器4接通对应的射频开关时，天线端口通过与其连接的八功分器的一个通道、射频线缆与测试设备1接通，则接通该天线端口的测试链路。

读写器4有多个天线端口，前向功率校准子流程、反向功率校准子流程只需要选择1个端口(如P0)进行；而射频性能参数的验证测试子流程则需要分别对读写器的所有天线端口进行测试。测试过程可以先选择一个天线端品(如P0)进行功率校准，而后逐个天线端口地进行射频性能参数的验证。以下结合各个模块、设备及图4所示的流程图，对具体的测试方法说明如下：

步骤S1，连接设备，建立起读写器测试链路和数据通讯链路。其中，以图2中所示的设备为例，采用SMA无螺纹快插头，通过RG316射频线缆连接八功分器的A端接口，通过RG142射频线缆连接B端接口和测试设备1的RF端口。上位机2，如PC机，通过串口或者GPIB接口连接到测试设备1上，用于控制和读取测试数据。上位机2通过串口连接RFID读写器4，用于控制读写器4。在开始测试时，起动各个设备，准备前向功率校准子流程。

步骤S2,导通读写器的射频开关，接通前向测试链路。上位机2中的射频开关控制模块21向读写器4发送射频开关接通的指令，该指令包括射频开关的标识，其中，射频开关的标识与天线端口一一对应。在本实施例中，所述的射频开关对应的是天线端口P0。读写器4接到该指令，接通对应的射频开关，从而接通了该天线端口P0的前向测试链路。读写器4中设有多个射频开关及其控制电路，每个射频开关连接一个天线端口，通过设置射频开关控制电路的控制引脚的控制逻辑来导通或断开射频开关。

步骤S3,对所述天线端口P0进行前向功率校准。上位机2中的读写器发射功率控制模块22向读写器4发送发射载波指令，所述发射载波指令包括读写器的增益，所述增益对应于相应的发射功率。读写器根据所述发射载波指令，发射对应功率档位的载波信号。其中，为了获得准确的校准参数，需要获得多种不同的功率档位的测试数据。例如，控制读写器4调整其增益档位从0到31，共发射32个不同功率档位的载波信号。测试设备1中的模数转换模块对接收到的载波信号进行采样得到多个前向功率测试数据，将该前向功率测试数据发送给数据接收模块23。数据接收模块23将该前向功率测试数据发送给计算处理模块24，计算处理模块24计算每个前向功率测试数据的偏差值，当前向功率测试数据的偏差值大于偏差阈值时，向读写器发送指令，读写器重新以此功率发射射频载波信号，测试设备1重新获取所述前向功率测试数据。如果重复测测的次数大于一定的次数，如3次，则操作失败。上位机2会发出提示或报警信息，提示测试操作者。在所有的功率档位的测试数据都合格之后，计算处理模块24采用配置文件中的功分器中对应该天线端口的插损值对测试数据进行补偿。对补偿后的各点测试数据采用最小二乘法线性拟合，获得前向线性拟合系数。写数据控制模块25将所述前向线性拟合系数作为前向功率校准参数写入到所述读写器4中。上位机保存所述的前向功率校准参数，也可以通过通讯模块26将其发送到远端服务器，保存到云端。

步骤S4，断开当前读写器的天线端口P0的射频开关，接通反向测试链路。具体地，射频开关控制模块21向读写器4发送射频开关断开指令，读写器4接到所述断开指令，将对应射频开关设置为隔离模式。其中，为了断开前向测试链路，在进行测试前需在读写器固件中增加一条测试指令，用于在读写器接收到断开指令时，将对应射频开关设置为隔离模式。例如，当读写器中使用了射频开关SKY13414-485LF时，将射频开关控制电路的控制引脚V1、V2和V3的控制逻辑设置为100，则使射频开关处于隔离模式。当射频开关处于隔离模式时，读写器发出的前向载波信号将反射到反向链路中。当读写器需要验证射频性能参数时，再将射频开关的控制引脚的控制逻辑改回到原来的控制逻辑，则可以导通对应的射频开关，接通对应的测试链路。

步骤S5，对所述天线端口P0进行反向功率校准。与前向功率校准子流程相似，读写器发射功率控制模块22向读写器4发送发射载波指令，所述发射载波指令中的功率增益档位与前向功率中使用的功率增益档位相同，如增益档位从0到31，读写器通过P0天线端口发送32个对应功率的载波信号。其测试设备1中的模数转换模块对接收到的载波信号进行采样得到多个测试数据，将该测试数据发送给数据接收模块23。数据接收模块23将该测试数据发送给计算处理模块24，计算处理模块24计算反向功率校准参数，数据的处理过程与前向功率校准相类似，因而在此不再重复说明。

在对该天线端口P0进行完前向功率和反向功率的校准后，对天线端口P0的射频性能参数进行验证。

步骤S6，导通读写器的射频开关，接通验证测试链路。由射频开关控制模块21向读写器4发送射频开关接通指令，读写器4根据该指令，将射频开关控制电路的控制引脚V1、V2和V3设置回原来的接通控制逻辑，导通对应的射频开关，从而接通对应的测试链路。

步骤S7，验证读写器相关射频性能参数。具体地，上位机2中的读写器发射功率控制模块22向读写器4发送指令，指令中包括预置发射功率和预置频点，使读写器4在相应频点、相应功率发射载波信号。指令中可包括多个发射功率，例如20dbm、24dbm、26dbm、28dbm和30dbm。目的是使设置的多个发射功率均匀分布在发射功率范围内。所述的频点也可为多个，例如在读写器4发射频点范围内分别选取高中低三个频点，如902.75MHz、915.25MHz和927.25MHz。读写器4根据指令中的频点、功率发射对应的载波信号。测试设备1测试得到对应的测试数据，并将这些测试数据发送给上位机2。上位机2中的计算处理模块24基于所述测试数据、按照射频性能参数分别计算对应的参数值，例如载频容限、发射功率大小和邻道泄露功率比等。进一步地，还可以将计算出的测试参数值与预置的参数值进行比较，判断所述读写器是否运行正常，最后将计算结果发送到远端服务器，存储到云端。

以上是天线端口P0进行校准、验证的过程，当完成天线端口P0的校准、验证后，对第二个天线端口P1进行与上述步骤S6-S7相同的验证流程，直至完成全部天线端口的测试。

本发明的上位机通过GPIB或串口连接测试设备，通过串口连接待测读写器，可以由上位机自动化地控制测试流程，不再由人工进行设备的连接、数据的抄写，节省了大量的时间。

本发明采用转换装置，一次性连接读写器的所有射频天线端口，在测试完一个天线端口时，通过对读写器中的射频天线开关的控制，实现读写器和测试设备的自动通断，省去了人工对外部射频测试线缆的插拔，可以使校准和验证流程自动连续运行，提高了生产效率。

在数据处理时，首先验证测试数据的准确性，例如将检测值与阈值进行比较，在当前检测值的偏差过大时，重新测试，因而在测试数据的获取上保证了结果的准确性。并且，由于是由上位机来计算，因而可以设置足够多的测试点，例如，对于一个天线端口，在进行前向功率校准时，可以设置8-32个发射功率，从而获得足够多的数据点，增加了后期进行线性拟后时的准确性。

上位机可以通过联网方式将校准数据、验证数据和测试记录上传保存到云端后台，方便日后的追溯。

上述实施例仅供说明本发明之用，而并非是对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此，所有等同的技术方案也应属于本发明公开的范畴。

Claims (15)

1.一种RFID读写器集成测试系统，其特征在于，包括：

转换装置，包括至少一个A端接口及至少一个B端接口；

测试设备，用于获取测试数据；以及

上位机，其分别与读写器和测试设备相连接，按照测试流程控制读写器，并根据从测试设备获得的测试数据计算校准参数和射频性能参数；

其中，所述A端接口中的至少一个适于与所述读写器的至少一个天线端口连接；至少一个B端接口适于与所述测试设备的射频接口连接。

2.根据权利要求1所述的RFID读写器集成测试系统，其特征在于，所述转换装置为射频功率分配器或射频功率合路器。

3.根据权利要求1所述的RFID读写器集成测试系统，其特征在于，所述上位机包括：

射频开关控制模块，用于向读写器发送射频开关接通或断开的指令；

读写器发射功率控制模块，用于控制读写器的发射放大增益，使读写器在不同的功率档位发射载波信号；

数据接收模块，用于从测试设备获得测试数据；

计算处理模块，用于根据所述测试数据计算校准参数和/或射频性能参数；以及

写数据控制模块，用于将所述校准参数写入到所述读写器中。

4.根据权利要求3所述的RFID读写器集成测试系统，其特征在于，所述上位机还包括通讯模块，用于与远端服务器通讯，将计算处理模块得到的校准参数和/或射频性能参数发送到远端服务器。

5.一种RFID读写器集成测试方法，其特征在于，包括：

采用转换装置连接读写器和测试设备，用于建立读写器测试链路；

将上位机分别与读写器和测试设备相连接，用于建立数据通讯链路；以及

上位机按照测试流程控制读写器，并根据从测试设备获得的测试数据计算校准参数和射频性能参数；

其中，所述转换装置包括至少一个A端接口和至少一个B端接口；所述A端接口中的至少一个与所述读写器的至少一个天线端口连接；一个B端接口与所述测试设备的射频接口连接。

6.根据权利要求5所述的RFID读写器集成测试方法，其特征在于，所述测试流程包括功率校准子流程和/或射频性能参数验证子流程。

7.根据权利要求6所述的RFID读写器集成测试方法，其特征在于，所述功率校准子流程包括：

所述上位机控制所述读写器接通一个天线端口的测试链路；

所述上位机控制所述读写器在多个不同功率档位、通过所述天线端口发射载波信号；

接收来自于测试设备的对应不同功率档位载波信号的多个功率测试数据；以及

对所述多个功率测试数据进行线性拟合，将获得的线性拟合系数作为功率校准参数。

8.根据权利要求6所述的RFID读写器集成测试方法，其特征在于，所述射频性能参数验证子流程包括：

所述上位机控制所述读写器接通一个天线端口的测试链路；

所述上位机控制读写器在预置发射功率、预置频点发射载波信号；

从所述测试设备获取对应载波信号的多个测试数据；以及

所述上位机基于所述测试数据、按照射频性能参数分别计算对应的参数值。

9.根据权利要求7或8所述的RFID读写器集成测试方法，其特征在于，进一步地，所述上位机控制所述读写器中与所述天线端口连接的射频开关的接通或断开，接通所述天线端口的测试链路。

10.根据权利要求9所述的RFID读写器集成测试方法，其特征在于，当所述上位机控制所述读写器中与所述天线端口连接的射频开关接通时，接通所述天线端口的前向测试链路或验证测试链路；对应前向测试链路，获得的功率校准参数为前功率校准参数。

11.根据权利要求9所述的RFID读写器集成测试方法，其特征在于，当所述上位机控制所述读写器中与所述天线端口连接的、处于导通状态的射频开关断开时，接通所述天线端口的反向测试链路；对应反向测试链路，获得的功率校准参数为反功率校准参数；

在反向测试过程中，所述上位机控制所述读写器在多个不同功率档位、通过所述天线端口发送发射载波信号时，所述多个不同功率档位分别与前向测试过程中使用的多个功率档位一一对应相同。

12.根据权利要求7或8所述的RFID读写器集成测试方法，其特征在于，在对所述多个功率测试数据进行线性拟合前，或按照射频性能参数分别计算对应的参数值前，计算每个功率档位的测试数据的偏差值，当测试数据的偏差值大于偏差阈值时，重新获取所述功率档位的测试数据。

13.根据权利要求8所述的RFID读写器集成测试方法，其特征在于，所述预置发射功率为多个，均匀分布在发射功率范围内。

14.根据权利要求8所述的RFID读写器集成测试方法，其特征在于，所述预置频点为多个，分别为频点范围内的高、中、低三段内的频点。

15.根据权利要求5所述的RFID读写器集成测试方法，其特征在于，进一步包括：与远端服务器通讯，将校准参数和/或射频性能参数发送给所述远端服务器。