一种阅读器灵敏度测试装置的制作方法

本实用新型总体上涉及射频识别技术领域，更具体而言涉及一种低成本超高频阅读器灵敏度测试装置。

背景技术：

射频识别即RFID(Radio Frequency Identification)是利用射频信号识别目标对象并获取其相关数据信息的一种自动识别技术。RFID系统一般由阅读器、标签及天线组成，它利用无线射频方式实现阅读器与标签(识别目标)进行数据交互。阅读器接收灵敏度通常定义为误码率或误包率不超过某个指定值时的最小接收功率，用来表征阅读器正确解调接收到的标签信号时所需的最小功率，是RFID阅读器的重要性能指标之一。

超高频RFID系统是一种无源RFID系统，系统工作时，阅读器需要持续发送载波以给标签供电，标签通过反向散射方式向阅读器发送响应数据，因此传统的灵敏度测试装置结构需要解决响应信号频率偏差导致的测试结果不准确和时钟同步问题，实现起来较为复杂，而目前市场上常用的超高频阅读器灵敏度测试系统价格昂贵，且测试精度不高；同时，接收灵敏度在一定程度上反映的是实际使用中阅读器与标签能够进行通信的距离与通信盲区的分布，而由于当随着标签与阅读器距离改变，除标签反向散射信号的功率发生变化外，其信号与接收电路本振的相位差也发生了变化，这个相位差也对解调信号的幅度有着非常大的影响，因此，不考虑相位变化而进行的接收灵敏度测试结果并不能完全反映出阅读器接收电路的实际性能。本实用新型提供了一种支持标签反向散射信号相位调节功能的低成本超高频阅读器灵敏度测试装置，独立使用该装置即可完成超高频阅读器接收灵敏度测试，其测试结果能够更全面、准确的反映出阅读器接收电路的性能。

技术实现要素：

本实用新型的任务是提供一种阅读器灵敏度测试装置，包括：

发送调节单元，所述发送调节单元用于调节阅读器的发送信号的能量大小；

接收调节单元，所述接收调节单元用于调节标签反向散射信号能量大小；

移相器，所述移相器用于调节阅读器发射载波的相位和/或标签反向散射信号的相位。

在本实用新型的一个实施例中，该阅读器灵敏度测试装置还包括主控单元，所述主控单元与外部控制主机通信，接收用户命令、返回响应，所述主控单元控制所述发送调节单元、所述接收调节单元以调节测试用标签接收到的阅读器发射载波功率大小、标签反向散射信号的功率大小。

在本实用新型的一个实施例中，该阅读器灵敏度测试装置还包括:

第一环形器，所述第一环形器具有第一端口、第二端口和第三端口，从第一端口到第二端口、从第二端口到第三端口和从第三端口到第一端口是导通的，反过来信号从第二端口到第一端口，从第三端口到第二端口和从第一端口到第三端口是隔离的，第一端口接收阅读器的发射信号；

第二环形器，所述第二环形器具有第四端口、第五端口和第六端口，从第四端口到第五端口、从第五端口到第六端口和从第六端口到第四端口是导通的，反过来信号从第五端口到第四端口，从第六端口到第五端口和从第四端口到第六端口是隔离的，第五端口与标签相连接，向标签发送载波并从标签接收响应数据；

其中所述发送调节单元连接在所述第二端口与第四端口之间；所述接收调节单元连接在第三端口与第六端口之间。

在本实用新型的一个实施例中，该阅读器灵敏度测试装置还包括固定衰减器，所述固定衰减器被设置于阅读器接口与第一环形器之间。

在本实用新型的一个实施例中，所述移相器是数控移相器。

在本实用新型的一个实施例中，所述移相器包含在所述发送调节单元内。

在本实用新型的一个实施例中，所述发送调节单元还包括级联的一个或多个隔离器以及第一可调衰减器，其中所述移相器与所述隔离器和第一可调衰减器串联。

在本实用新型的一个实施例中，所述移相器包含在所述接收调节单元内。

在本实用新型的一个实施例中，所述接收调节单元包括第二可调衰减器，所述移相器与所述第二可调衰减器串联。

在本实用新型的一个实施例中，所述移相器连接到所述阅读器接口。

在本实用新型的一个实施例中，所述移相器连接到所述标签。

通过本实用新型公开的用于超高频阅读器的低成本接收灵敏度测试装置，不需要配合频谱分析仪等其它测试仪器，即可完成阅读器接收灵敏度测试，大大降低了测试成本，同时该装置无需开发物理层、链路层数据帧收发功能，通过配合支持不同通信协议的测试用标签即可方便的在不同通信协议之间切换，以支持不同协议阅读器的灵敏度测试。该装置支持高接收灵敏度阅读器的测试，配置一个被测阅读器射频接口，无需外部实现收发通道分离，同时具有相位调节功能，支持不同相位的标签响应接收性能测试。

附图说明

为了进一步阐明本实用新型的各实施例的以上和其它优点和特征，将参考附图来呈现本实用新型的各实施例的更具体的描述。可以理解，这些附图只描绘本实用新型的典型实施例，因此将不被认为是对其范围的限制。在附图中，为了清楚明了，相同或相应的部件将用相同或类似的标记表示。

图1示出根据本实用新型的一个实施例的低成本超高频阅读器灵敏度测试装置的示意图。

图2示出根据本实用新型的一个实施例的发送调节单元130示意图。

图3示出根据本实用新型的另一个实施例的发送调节单元130示意图。

图4示出根据本实用新型的一个实施例的接收调节单元160示意图。

图5示出根据本实用新型的第一示例实施例的低成本超高频阅读器灵敏度测试装置500的示意图。

图6示出根据本实用新型的第二示例实施例的低成本超高频阅读器灵敏度测试装置600的示意图。

图7示出根据本实用新型的第三示例实施例的低成本超高频阅读器灵敏度测试装置700的示意图。

图8示出根据本实用新型的第四示例实施例的低成本超高频阅读器灵敏度测试装置800的示意图。

具体实施方式

在以下的描述中，参考各实施例对本实用新型进行描述。然而，本领域的技术人员将认识到可在没有一个或多个特定细节的情况下或者与其它替换和/或附加方法、材料或组件一起实施各实施例。在其它情形中，未示出或未详细描述公知的结构、材料或操作以免使本实用新型的各实施例的诸方面晦涩。类似地，为了解释的目的，阐述了特定数量、材料和配置，以便提供对本实用新型的实施例的全面理解。然而，本实用新型可在没有特定细节的情况下实施。此外，应理解附图中示出的各实施例是说明性表示且不一定按比例绘制。

在本说明书中，对“一个实施例”或“该实施例”的引用意味着结合该实施例描述的特定特征、结构或特性被包括在本实用新型的至少一个实施例中。在本说明书各处中出现的短语“在一个实施例中”并不一定全部指代同一实施例。

图1示出根据本实用新型的一个实施例的低成本超高频阅读器灵敏度测试装置100的示意图。

如图1所示，超高频阅读器灵敏度测试装置100可包括主控单元150、发送调节单元130、接收调节单元160、第一环形器120和第二环形器140。

主控单元150与外部控制主机通信，接收用户命令、返回响应，并控制发送调节单元130、接收调节单元160以调节测试用标签170接收到的阅读器载波功率大小、标签反向散射信号的功率大小以及标签反向散射信号的相位。

超高频阅读器灵敏度测试装置100使用两个环形器用于实现发送、接收通道的分离，以实现对两个通道信号能量的独立控制。第一环形器120是具有有单向传输特性的三端口器件，器件从端口121到端口122，从端口122到端口123和从端口123到端口121是导通的，反过来信号从端口122到端口121，从端口123到端口122和从端口121到端口123是隔离的。端口121接收被测读写器的发射信号；端口122连接到发送调节单元130；端口123连接到接收调节单元160。第二环形器140与第一环形器120类似，是具有有单向传输特性的三端口器件，器件从端口141到端口142，从端口142到端口143和从端口143到端口141是导通的，反过来信号从端口142到端口141，从端口143到端口142和从端口141到端口143是隔离的。端口141与发送调节单元130相连；端口142与测试用标签170相连接，向标签170发送载波并从标签170接收响应数据；端口143连接到接收调节单元160。环形器的突出特点是单向传输高频信号能量，它控制电磁波沿某一环形方向传输，具有体积小、频带宽、插损小等特点。

发送调节单元130接收阅读器发送信号，并且可以控制阅读器发送信号的能量大小以确保测试用标签的反射功率比。发送调节单元130可包括可调衰减器。

图2示出根据本实用新型的一个实施例的发送调节单元130示意图。如图2所示发送调节单元130可包括一个或多个隔离器131-1...131-N和可调衰减器133。例如，一个或多个隔离器131-1...131-N可采用2级级联的形式，即包含两个隔离器131-1和131-2，用于提高发送通道的反向隔离度，以降低标签反向散射信号时发送通道的反向泄露对测试结果的影响。可调衰减器133用于控制阅读器发送信号的能量大小以确保测试用标签的反射功率比。

图3示出根据本实用新型的另一个实施例的发送调节单元130示意图。如图3所示发送调节单元130可包括一个或多个隔离器131-1...131-N、可调衰减器133以及移相器135。图3所示的隔离器和可调衰减器与图2所示类似，因此为了简化说明，不再重复描述。移相器135可用于控制阅读器发射载波的相位，通过改变阅读器发射载波的相位进而调节标签响应与阅读器发射载波之间的相位差，使本实用新型公开的超高频阅读器灵敏度测试装置支持标签响应信号相位发生变化时的阅读器接收性能测试。在本发明的具体实施例中，移相器135可采用数控移相器以降低其引入的噪声对测试结果的影响。虽然在图3所示的实施例中，移相器135串联在隔离器131-1与第一环形器120之间，然而本领域的技术人员应该认识到本发明的保护范围不限于此，移相器135还可以位于发送调节单元的其它位置，例如可调衰减器133与第二环形器140之间、可调衰减器133与隔离器之间、或者多个隔离器之间。

返回图1，接收调节单元160可包括可调衰减器，用于实现对标签反向散射信号能量大小的控制。接收调节单元160可采用大步进和小步进数控衰减器级联的形式，以实现对标签反向散射信号能量大小的精确控制。

图4示出根据本实用新型的一个实施例的接收调节单元160示意图。如图4所示，接收调节单元160可包括移相器161和可调衰减器162。可调衰减器162可调节标签反向散射信号能量大小。移相器161用于控制标签反向散射信号的相位，使本实用新型公开的超高频阅读器灵敏度测试装置支持标签响应信号相位发生变化时的阅读器接收性能测试。在本发明的具体实施例中，移相器161可采用数控移相器以降低其引入的噪声对测试结果的影响。虽然在图4所示的实施例中，移相器161串联在可调衰减器162与第一环形器120之间，然而本领域的技术人员应该认识到本发明的保护范围不限于此，移相器161还可以位于发送调节单元的其它位置，例如可调衰减器162与第二环形器140之间。

返回图1，超高频阅读器灵敏度测试装置100还可包括固定衰减器110。在图1所示的实施例中，固定衰减器110被设置于被测读写器接口与第一环形器120之间，它可以允许发送调节单元130与接收调节单元160中使用较小衰减动态范围的可调衰减器即可实现较高的接收灵敏度测试范围，同时也可降低被测阅读器接口阻抗匹配的调试难度。然而，本领域的技术人员应该理解，固定衰减器并不是本实用新型公开的超高频阅读器灵敏度测试装置必不可少的组成部分。在本实用新型的其它实施例中，超高频阅读器灵敏度测试装置可以不包括固定衰减器。

主控单元与外部控制主机通信，接收用户命令，并返回响应，控制发送调节单元、接收调节单元设置相应的衰减量及标签响应与阅读器发射的载波之间的相位差，完成灵敏度测试。测试接收灵敏度前，应先进行标签接收功率校准，即通过逐渐增加发送调节单元和接收调节单元的衰减量使测试用标签工作于刚好能被阅读器发射的信号激活且保证与阅读器交互通信成功率100％时的功率下，之后通过增加接收调节单元的衰减量逐渐降低标签反向散射信号功率测试出被测阅读器的接收灵敏度。

图5示出根据本实用新型的第一示例实施例的低成本超高频阅读器灵敏度测试装置500的示意图。

如图5所示，超高频阅读器灵敏度测试装置500可包括固定衰减器510、第一环形器520、发送调节单元530、第二环形器540、主控单元550和接收调节单元560。

主控单元550通过USB接口与外部控制主机通信，接收用户命令、返回响应，并控制发送调节单元530、接收调节单元560以调节测试用标签570接收到的阅读器载波功率大小、标签反向散射信号的功率大小以及标签反向散射信号的相位。测试用标签570用来响应被测阅读器发出的命令。主控单元550包括USB-UART转换芯片551和主控微处理器552。主控微处理器552经USB-UART转换芯片551与外部控制主机通信。

超高频阅读器灵敏度测试装置500使用两个环形器用于实现发送、接收通道的分离，以实现对两个通道信号能量的独立控制。第一环形器120是具有有单向传输特性的三端口器件，三个端口依次与固定衰减器510、发送调节单元530和接收调节单元560相连。第二环形器540与第一环形器520类似，是具有有单向传输特性的三端口器件，单个端口分别与发送调节单元530、测试用标签570和接收调节单元560相连接。环形器的突出特点是单向传输高频信号能量，它控制电磁波沿某一环形方向传输，具有体积小、频带宽、插损小等特点。

发送调节单元530接收阅读器发送信号，并且可以控制阅读器发送信号的能量大小以确保测试用标签的反射功率比。发送调节单元530可包括可调衰减器。发送调节单元530可包括两个级联的隔离器531-1和531-2，用于提高发送通道的反向隔离度，以降低标签反向散射信号时发送通道的反向泄露对测试结果的影响。发送调节单元530还包括可调衰减器533用于控制阅读器发送信号的能量大小以确保测试用标签的反射功率比。

接收调节单元560可包括移相器561和可调衰减器562。可调衰减器562可调节标签反向散射信号能量大小。移相器561用于控制标签反向散射信号的相位，使本实用新型公开的超高频阅读器灵敏度测试装置支持标签响应信号相位发生变化时的阅读器接收性能测试。

图6示出根据本实用新型的第二示例实施例的低成本超高频阅读器灵敏度测试装置600的示意图。超高频阅读器灵敏度测试装置600与超高频阅读器灵敏度测试装置500类似，为了简化说明，对于相似部分不再重复描述。超高频阅读器灵敏度测试装置600与超高频阅读器灵敏度测试装置500不同之处在于移相器633位于发送调节单元630内。

图7示出根据本实用新型的第三示例实施例的低成本超高频阅读器灵敏度测试装置700的示意图。超高频阅读器灵敏度测试装置700与超高频阅读器灵敏度测试装置500类似，为了简化说明，对于相似部分不再重复描述。超高频阅读器灵敏度测试装置700与超高频阅读器灵敏度测试装置500不同之处在于移相器780位于被测读写器接口与第一环形器720之间。

图8示出根据本实用新型的第四示例实施例的低成本超高频阅读器灵敏度测试装置800的示意图。超高频阅读器灵敏度测试装置800与超高频阅读器灵敏度测试装置500类似，为了简化说明，对于相似部分不再重复描述。超高频阅读器灵敏度测试装置800与超高频阅读器灵敏度测试装置500不同之处在于移相器880位于第二环形器840与标签870之间。

通过本实用新型公开的用于超高频阅读器的低成本接收灵敏度测试装置，不需要配合频谱分析仪等其它测试仪器，即可完成阅读器接收灵敏度测试，大大降低了测试成本，同时该装置无需开发物理层、链路层数据帧收发功能，通过配合支持不同通信协议的测试用标签即可方便的在不同通信协议之间切换，以支持不同协议阅读器的灵敏度测试。该装置支持高接收灵敏度阅读器的测试，配置一个被测阅读器射频接口，无需外部实现收发通道分离，同时具有相位调节功能，支持不同相位的标签响应接收性能测试。

虽然本实用新型的一些实施方式已经在本申请文件中予以了描述，但是对本领域技术人员显而易见的是，这些实施方式仅仅是作为示例示出的。本领域技术人员可以想到众多的变型方案、替代方案和改进方案而不超出本实用新型的范围。所附权利要求书旨在限定本实用新型的范围，并藉此涵盖这些权利要求本身及其等同变换的范围内的方法和结构。