CN202142080U - 无源标签后向散射参数的测试系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种无源标签后向散射参数的测试系统。该系统包括：天线架及其上的读写天线、接收天线、平面形隔离板；测试架及其上的无源标签；读写器；频谱仪；确定后向散射参数的计算机；读写天线和接收天线位于隔离板两侧，最大辐射方向指向无源标签中心；隔离板隔离二者的信号；无源标签中心与天线垂足在同一水平面内；无源标签与读写天线中心在水平面的距离

读写器将入射信号送到读写天线发射，并收集其接收的无源标签发出的反射信号；读写器将其传输的入射信号的频率和功率、其收集的反射信号的功率对应实时发送到计算机；频谱仪将接收天线所接收的后向散射信号的功率发送到计算机。本实用新型能测试无源标签的后向散射参数。

Description

无源标签后向散射参数的测试系统

技术领域

本实用新型涉及无源标签测试领域，特别是涉及一种无源标签后向散射参数的测试系统。

背景技术

无线射频识别(RFID)技术是一种在物流、防伪、制造、运输、零售、国防等方面得到广泛应用的通信技术，其基本工作原理为：读写器生成电磁波形式的入射信号，将其通过读写天线以一定功率向无源标签发射，无源标签的标签天线接收该信号，并将其发送到无源标签中的芯片，该芯片依靠标签天线送来的信号的能量对该信号进行处理，并将处理后得到的反射信号通过标签天线发射出去，反射信号被读写天线接收后送回读写器。

无源标签的工作频率高，可读写距离长，无需外部电源，且制造成本低，因而RFID系统得到了广泛应用，其中的无源标签数量巨大，其性能决定了RFID系统的应用效果，因而对无源标签性能指标的测试时RFID技术中重要的内容之一。

无源标签的后向散射参数(如后向反射信号的功率、后向散射面积等)是无源标签的重要性能指标，其与无源标签中标签天线的设计、芯片的性能、制作工艺的稳定性、工作频率等有着很大的关系，对无源标签的后向散射参数进行测试，可以为设计和生产无源标签提供理论数据，有效提高在无源标签这些方面的设计水平，提升无源标签的质量和生产一致性。但是，目前还没有对无源标签的后向散射参数进行测试的技术。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种无源标签后向散射参数的测试系统，能测试无源标签的后向散射参数。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种无源标签后向散射参数的测试系统，该系统包括：天线架；测试架；位于所述天线架上的读写天线、接收天线、平面形的隔离板；位于所述测试架上的所述无源标签；读写器；频谱仪；分析确定出所述后向散射参数的计算机；其中，

所述读写天线和所述接收天线分别位于所述隔离板的两侧，二者中心之间的连线与所述隔离板相垂直，垂足为天线垂足，且二者在所述隔离板上的投影均在所述隔离板的边缘以内；所述读写天线和接收天线二者的最大辐射方向均指向所述无源标签的中心；所述读写天线、隔离板和接收天线均可沿所述天线架上下移动；

所述无源标签的中心与所述天线垂足在同一水平面内，且所述无源标签中标签天线的最大辐射方向在该水平面内；

所述无源标签的中心与所述读写天线的中心在水平面内的距离R满足

其中，D为所述读写天线的最大直径，λ为所述读写天线发射的电磁波信号的波长；

所述读写器与所述读写天线相连，以将入射信号传输到所述读写天线进行发射，并从所述读写天线收集其接收的所述无源标签发出的反射信号；所述读写器与所述计算机相连，以将其传输的所述入射信号的频率和功率、其收集的所述反射信号的功率相对应，实时发送到所述计算机，并受所述计算机的控制；

所述接收天线与所述频谱仪相连，以将其接收的后向散射信号发送到所述频谱仪；所述频谱仪与所述计算机相连，以将所述接收天线所接收的所述后向散射信号的功率发送到所述计算机。

本实用新型的有益效果是：本实用新型中，由于读写天线和接收天线分别位于隔离板的两侧，二者中心之间的连线与隔离板相垂直，且二者在隔离板上的投影均在隔离板的边缘以内，因此，隔离板能对读写天线和接收天线各自收发的电磁波信号进行有效隔离，防止相互干扰，保证测试的准确进行。由于读写器与读写天线、计算机分别相连，接收天线与频谱仪、计算机分别相连，因而读写器可将入射信号传输到读写天线进行发射，从读写天线收集其接收的无源标签发出的反射信号，并将入射信号的频率和功率、收集的反射信号的功率对应实时发送到计算机，频谱仪可将接收天线所接收的后向散射信号的功率发送到计算机，这样，计算机对入射信号的功率和后向散射信号的功率进行分析，即可确定无源标签的后向散射参数。可见，本实用新型能实现对无源标签的后向散射参数的测试。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进：

进一步，还包括与所述计算机相连的转台，其旋转部分可在所述计算机的控制下转动；

所述测试架安装于所述转台的旋转部分上，可在所述旋转部分的带动下围绕竖直方向的转动轴发生转动，进而带动所述无源标签围绕所述转动轴同步转动。

进一步，所述测试架由介电常数为2的非金属材料制成；

所述隔离板、天线架由介电常数为3的非金属材料制成；

所述转台的外壳由介电常数为3的非金属材料制成，且其旋转部分与所述测试架的连接位置由介电常数为3的非金属材料包裹。

进一步，所述天线架、测试架、读写天线、接收天线、隔离板、无源标签、转台位于同一暗室内，所述读写器、计算机和频谱仪位于该暗室之外的控制区域内；

所述暗室包括对所述入射信号、反射信号影响最小的主墙；所述无源标签位于所述主墙处。

进一步，所述天线架、测试架、读写天线、接收天线、隔离板、无源标签、转台位于同一空旷测试场地内，所述读写器、计算机和频谱仪位于该空旷测试场地之外的控制区域内；

所述读写天线和所述接收天线在所述天线架上的高度h均满足h＞4D。

进一步，所述隔离板在水平面内，所述读写天线和所述接收天线分别位于所述隔离板的上下两侧；

或，

所述隔离板在竖直面内，所述读写天线和所述接收天线分别位于所述隔离板的左右两侧。

进一步，所述读写天线的中心和所述接收天线的中心到所述天线垂足的距离相等。

进一步，所述读写天线为待测频段内的增益和最大辐射方向已知的微带天线或喇叭天线；所述接收天线为在所述待测频段内的增益和最大辐射方向已知的微带天线或喇叭天线。

进一步，所述读写天线为线极化天线或圆极化天线；所述接收天线为线极化天线或圆极化天线。

附图说明

图1为本实用新型提供的无源标签后向散射参数的测试系统的一个实施例的侧视结构图；

图2为本实用新型提供的无源标签后向散射参数的测试系统的另一个实施例的俯视结构图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

图1为本实用新型提供的无源标签后向散射参数的测试系统的一个实施例的侧视结构图，图2为本实用新型提供的无源标签后向散射参数的测试系统的另一个实施例的俯视结构图。该测试系统可用于在任意频段内工作的无源标签的性能测试，例如UHF(UltraHigh Frequency，特高频)频段等。由于该系统对于测试频段并没有具体的限制，因而本实用新型将其统称为待测频段，该待测频段由若干个预定频率组成，第一个被使用的预定频率称为基准频率。

如图1和图2所示，该系统包括：天线架104；测试架106；位于天线架104上的读写天线101、接收天线102、平面形的隔离板103；位于测试架106上的无源标签105；读写器109；频谱仪108；根据接收自读写器109和频谱仪108的数据，分析确定出后向散射参数的计算机110；其中，

读写天线101和接收天线102分别位于隔离板103的两侧，如图1实施例所示，隔离板103在水平面内，读写天线101和接收天线102分别位于隔离板103的上下两侧，该实施例中，只需用一个天线架104即可满足需求；如图2实施例所示，隔离板103在竖直面内，读写天线101和接收天线102分别位于隔离板103的左右两侧(即读写天线101的中心和接收天线102的中心之间的连线是水平的)，该实施例中，读写天线101、隔离板103和接收天线102分别位于一个天线架104上，即天线架104的数量为三个。当然，除了图1和图2两实施例所示的位置之外，隔离板103、读写天线101和接收天线102还可以有其他的位置，例如，隔离板103倾斜放置(既不在水平面内也不在竖直面内，与二者各有一大小为锐角的夹角)，而读写天线101和接收天线102分别位于其两侧，且二者中心之间的连线与隔离板103相垂直，该连线为一与竖直线有大小为锐角的夹角的直线，该实施例中的天线架104的数量可以为一个，也可以为两个或三个。本实用新型对天线架104的数量不做限制，只要能满足本实用新型所述测试系统的结构的需要，都在本实用新型的保护范围之内。

读写天线101的中心和接收天线102的中心之间的连线与隔离板103相垂直，垂足在本实用新型中称为天线垂足，且二者在隔离板103上的投影均在隔离板103的边缘以内。这意味着隔离板将读写天线和接收天线所收发的电磁波信号完全隔离开来，使二者互不影响，从而保证测试的准确性。

读写天线101和接收天线102二者的最大辐射方向均指向无源标签105的中心，这意味着读写天线的中心与接收天线的中心相对于无源标签的中心与天线垂足之间的连线而言是轴对称的，这样，电磁波在读写天线和无源标签之间传输的距离与其在接收天线和无源标签之间传输的距离是相等的；读写天线101、隔离板103和接收天线102均可沿天线架104上下移动，这保证了本系统可以随时调整读写天线101、隔离板103和接收天线102在竖直方向的位置，使三者的位置能符合本实用新型设定的结构。

无源标签105的中心与天线垂足在同一水平面内，二者的连线在图1和图2中的标号均为107，其为一水平面内的直线。无源标签105中标签天线的最大辐射方向在上述的水平面内。

无源标签105的中心与读写天线101(或接收天线102)的中心在水平面内的距离R满足

其中，D为读写天线101的最大直径，λ为读写天线101发射的电磁波信号的波长。较佳的，读写天线101的中心和接收天线102的中心到天线垂足的距离相等。因此，本实用新型中的R远大于读写天线中心和接收天线中心之间的距离，因而读写天线的中心(或接收天线的中心)与无源标签的中心之间的距离近似认为是R，实验证明，这种近似关系对本实用新型的测试精度的影响是微乎其微的，完全可以忽略不计。

读写器109与读写天线101相连，以将入射信号传输到读写天线101进行发射，并从读写天线101收集其接收的无源标签105发出的反射信号；读写器109与计算机110相连，以将其传输的入射信号的频率和功率、其收集的反射信号的功率相对应，实时发送到计算机110。另外，读写器109的工作还受计算机110的控制，受控制的工作内容可以为读写器产生入射信号的时间间隔、切换入射信号的频率、等待预订的时间长度再产生入射信号等。

接收天线102与频谱仪108相连，以将其接收的后向散射信号发送到频谱仪108。这里的后向散射信号指的是读写天线发射的入射信号被无源标签反射后被接收天线所接收到的部分，该后向散射信号的功率相对于原入射信号而言要小得多，本实用新型在接收天线和读写天线之间设置了隔离板来屏蔽两个天线之间的相互影响，有利于提高本实用新型的测试准确性。

频谱仪108与计算机110相连，以将接收天线102所接收的后向散射信号的功率发送到计算机110。本实用新型中，频谱仪是一种可以捕捉电磁波的瞬时信号并能记录、存储、显示该信号的设备。

计算机110对读写器109和频谱仪108所发送的数据进行分析，即可获得无源标签的各后向散射参数。

值得指出的是，本实用新型中，读写天线的中心指的是读写天线的相位中心，即其方向图中最大辐射方向的中心点。同样，接收天线的中心指的也是其相位中心，无源标签的中心指的是无源标签中的标签天线的相位中心。

可见，本实用新型中，由于读写天线和接收天线分别位于隔离板的两侧，二者中心之间的连线与隔离板相垂直，且二者在隔离板上的投影均在隔离板的边缘以内，因此，隔离板能对读写天线和接收天线各自收发的电磁波信号进行有效隔离，防止相互干扰，保证测试的准确进行。由于读写器与读写天线、计算机分别相连，接收天线与频谱仪、计算机分别相连，因而读写器可将入射信号传输到读写天线进行发射，从读写天线收集其接收的无源标签发出的反射信号，并将入射信号的频率和功率、收集的反射信号的功率对应实时发送到计算机，频谱仪可将接收天线所接收的后向散射信号的功率发送到计算机，这样，计算机对入射信号的功率和后向散射信号的功率进行分析，即可确定无源标签的后向散射参数。可见，本实用新型能实现对无源标签的后向散射参数的测试。

如图1和图2所示，该系统还包括与计算机110相连的转台111，该转台111具有可以转动的旋转部分和固定不动的固定部分，其中的旋转部分可在计算机110的控制下转动；

测试架106安装于转台111的旋转部分上，可在旋转部分的带动下围绕竖直方向的转动轴114(该标注如图1所示，由于图2为俯视图，故未对转动轴进行标注)发生转动，进而带动无源标签105围绕转动轴114同步转动。

这样，在计算机110的控制下，转台111的旋转部分可带动测试架106、进而带动无源标签105围绕同一个转动轴114转动，且转动的角度大小也可以由计算机110来控制，因而本实用新型可测试无源标签105在与读写天线101成不同入射角度(或与接收天线102成不同散射角度)时的后向散射参数。

为了保证各辅助设备(如转台、天线架、测试架等)不对空间传输的电磁波造成影响，本实用新型还对辅助设备的材料做了一定的限制，或对辅助设备进行了电磁隔离防护，例如：测试架106由介电常数为2的非金属材料(如聚四氟)制成，隔离板103、天线架104由介电常数为3的非金属材料制成，转台111的外壳由介电常数为3的非金属材料制成，且其旋转部分与测试架106的连接位置由介电常数为3的非金属材料包裹，上述介电常数为3的非金属材料可以为ABS塑料、硬胶木等材料。

如图1和图2所示，天线架104、测试架106、读写天线101、接收天线102、隔离板103、无源标签105、转台111位于同一个测试区域112内，而读写器109、计算机110和频谱仪108则位于该测试区域112之外的控制区域113内。其中，测试区域112的特点是内部的电磁干扰很少，这有利于保证测试的准确性和精度。例如，该测试区域112可以为一暗室，则读写器、计算机和频谱仪位于该暗室之外的控制区域内，这里的暗室包括对入射信号、反射信号以及后向散射信号的影响都最小的主墙，可将无源标签105置于该主墙处，从而进一步降低环境对于该测试所用到的各种电磁波信号的干扰。此外，测试区域112还可以为一空旷的测试场地，则读写器、计算机和频谱仪位于该空旷测试场地之外的控制区域内，这种情况下，图1所示的读写天线101和接收天线102在天线架104上的高度h均应满足h＞4D，即读写天线101和接收天线102中的任一个在天线架104上的高度(或称其在地面以上的高度)均应大于4D。

本实用新型对读写天线和接收天线的种类并不做出太多限制，例如，读写天线101可以为在待测频段内的增益和最大辐射方向均已知的微带天线或喇叭天线，接收天线102也可以为在待测频段内的增益和最大辐射方向均已知的微带天线或喇叭天线。

同样，本实用新型对于读写天线101和接收天线102的极化方式也不做出太多限制，例如，读写天线101可以为线极化天线，也可以为圆极化天线，接收天线102既可以为线极化天线，也可以为圆极化天线。不过无源标签105的标签天线则一定为线极化天线。

基于上述的测试系统，可以提出多种无源标签后向散射参数的测试方法，以对其后向散射性能进行测试。

由此可见，本实用新型具有以下优点：

(1)本实用新型中，由于读写天线和接收天线分别位于隔离板的两侧，二者中心之间的连线与隔离板相垂直，且二者在隔离板上的投影均在隔离板的边缘以内，因此，隔离板能对读写天线和接收天线各自收发的电磁波信号进行有效隔离，防止相互干扰，保证测试的准确进行。由于读写器与读写天线、计算机分别相连，接收天线与频谱仪、计算机分别相连，因而读写器可将入射信号传输到读写天线进行发射，从读写天线收集其接收的无源标签发出的反射信号，并将入射信号的频率和功率、收集的反射信号的功率对应实时发送到计算机，频谱仪可将接收天线所接收的后向散射信号的功率发送到计算机，这样，计算机对入射信号的功率和后向散射信号的功率进行分析，即可确定无源标签的后向散射参数。可见，本实用新型能实现对无源标签的后向散射参数的测试。

(2)利用本实用新型所提供的测试系统，可以对无源标签的多个后向散射参数进行测试，从而为设计和生产无源标签提供理论数据，有效提高在无源标签这些方面的设计水平，提升无源标签的质量和生产一致性。

(3)本实用新型可以在无源标签与读写天线(或接收天线)成多个不同角度的情况下测试无源标签的后向散射参数，获得无源标签更多的性能参数信息，为改进设计、提高质量提供依据。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种无源标签后向散射参数的测试系统，其特征在于，该系统包括：天线架；测试架；位于所述天线架上的读写天线、接收天线、平面形的隔离板；位于所述测试架上的所述无源标签；读写器；频谱仪；分析确定出所述后向散射参数的计算机；其中，

所述读写天线和所述接收天线分别位于所述隔离板的两侧，二者中心之间的连线与所述隔离板相垂直，垂足为天线垂足，且二者在所述隔离板上的投影均在所述隔离板的边缘以内；所述读写天线和接收天线二者的最大辐射方向均指向所述无源标签的中心；所述读写天线、隔离板和接收天线均可沿所述天线架上下移动；

所述无源标签的中心与所述天线垂足在同一水平面内，且所述无源标签中标签天线的最大辐射方向在该水平面内；

所述无源标签的中心与所述读写天线的中心在水平面内的距离R满足

其中，D为所述读写天线的最大直径，λ为所述读写天线发射的电磁波信号的波长；

所述读写器与所述读写天线相连，以将入射信号传输到所述读写天线进行发射，并从所述读写天线收集其接收的所述无源标签发出的反射信号；所述读写器与所述计算机相连，以将其传输的所述入射信号的频率和功率、其收集的所述反射信号的功率相对应，实时发送到所述计算机，并受所述计算机的控制；

所述接收天线与所述频谱仪相连，以将其接收的后向散射信号发送到所述频谱仪；所述频谱仪与所述计算机相连，以将所述接收天线所接收的所述后向散射信号的功率发送到所述计算机。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括与所述计算机相连的转台，其旋转部分可在所述计算机的控制下转动；

所述测试架安装于所述转台的旋转部分上，可在所述旋转部分的带动下围绕竖直方向的转动轴发生转动，进而带动所述无源标签围绕所述转动轴同步转动。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述测试架由介电常数为2的非金属材料制成；

所述隔离板、天线架由介电常数为3的非金属材料制成；

所述转台的外壳由介电常数为3的非金属材料制成，且其旋转部分与所述测试架的连接位置由介电常数为3的非金属材料包裹。

4.根据权利要求2或3所述的系统，其特征在于，所述天线架、测试架、读写天线、接收天线、隔离板、无源标签、转台位于同一暗室内，所述读写器、计算机和频谱仪位于该暗室之外的控制区域内；

所述暗室包括对所述入射信号、反射信号影响最小的主墙；所述无源标签位于所述主墙处。

5.根据权利要求2或3所述的系统，其特征在于，所述天线架、测试架、读写天线、接收天线、隔离板、无源标签、转台位于同一空旷测试场地内，所述读写器、计算机和频谱仪位于该空旷测试场地之外的控制区域内；

所述读写天线和所述接收天线在所述天线架上的高度h均满足h＞4D。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述隔离板在水平面内，所述读写天线和所述接收天线分别位于所述隔离板的上下两侧；

或，

所述隔离板在竖直面内，所述读写天线和所述接收天线分别位于所述隔离板的左右两侧。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述读写天线的中心和所述接收天线的中心到所述天线垂足的距离相等。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述读写天线为待测频段内的增益和最大辐射方向已知的微带天线或喇叭天线；所述接收天线为在所述待测频段内的增益和最大辐射方向已知的微带天线或喇叭天线。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述读写天线为线极化天线或圆极化天线；所述接收天线为线极化天线或圆极化天线。

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