射頻識別標簽性能測試研究詳細教程

在實際應用中，RFID系統(tǒng)的應用要綜合考慮位置、距離、溫度、濕度、干擾等諸多影響系統(tǒng)性能的因素。未經過測試的RFID系統(tǒng)，系統(tǒng)整體性能不明確，可能會影響實際應用效果，甚至打擊最終用戶對RFID技術本身的信心。

不同的無線信號傳播方式需要不同的測試設備支持，并且要采用不同的方法。ISO/IEC 18047-3定義了用于物品管理的RFID標簽的性能特性的測試方法，規(guī)定了標簽性能的一般性要求和測試要求。下面對各個具體測試內容進行分析。

符合ISO/IEC18000-2、ISO/IEC 18000-3和ISO/IEC18000-6的感應標簽的功能測試

該部分規(guī)范了感應標簽的測試內容和測試方法，包括識別磁場強度閾值、讀磁場強度閾值、寫磁場強度閾值、最大工作磁場強度、生存磁場強度、負載調制。

對于不同的測試內容，測試方法比較相似：首先設置測試工作頻率，然后設置波形發(fā)生器的幅度，再將標簽放入測試裝置，發(fā)送特定的指令，并逐漸增大幅度，直到標簽響應。然后根據不同的測試內容進行針對性的測量，記錄測試結果和計算測試內容的值。以識別磁場強度閾值測試為例，流程圖1所示，其中，URHTA為當前波形發(fā)生器的幅度。

圖1 針對18000-2標簽的識別磁場強度閾值測試流程

不同協(xié)議情況下測試流程的差別主要體現在測試流程中的各個參數變化和指令差異等，具體為：

測試頻率

在感應型標簽測試中，符合ISO/IEC18000-2協(xié)議的標簽測試中對應的頻率為125kHz或134.2kHz;符合ISO/IEC 18000-3協(xié)議的標簽測試中對應的頻率為13.56MHz;符合ISO/IEC18000-6協(xié)議的標簽測試中對應的頻率分別為860MHz到960MHz的每5MHz一個步進的頻點，以及額外的三個頻點866MHz、915MHz、953MHz。

測試初始振幅

在識別磁場強度閾值、讀磁場強度閾值、寫磁場強度閾值的測試中，信號發(fā)生器的初始振幅設置為識別磁場強度閾值以下（一般為0）;而最大工作磁場強度、生存磁場強度、負載調制的測試中，初始振幅設置為識別磁場強度閾值。

測試指令

在識別磁場強度閾值、最大工作磁場強度、生存磁場強度、負載調制的測試中，使用“盤存指令”;在讀磁場強度閾值、寫磁場強度閾值的測試中，分別使用“讀指令”和“寫指令”。另外，在最大工作磁場強度測試中，還可以使用“詢問指令”。

測試結果取值

在識別磁場強度閾值、讀磁場強度閾值、寫磁場強度閾值測試中，測試結果的取值為所有測試記錄值中的最大值;最大工作磁場強度、生存磁場強度、負載調制測試中，測試結果的取值為所有測試記錄值中的最小值。

測試流程

不同協(xié)議在同一項測試內容上的測試流程是相同的，而不同測試內容之間的測試流程總體相似，但具體步驟稍有不同，如：讀磁場強度閾值和寫磁場強度閾值測試中，需要從第一個存儲塊開始測試，直到最后一個存儲塊結束;最大工作磁場強度和生存磁場強度的測試中，最大工作磁場強度測試需要先發(fā)送指令，再調整波形幅度值，而生存磁場強度測試中是先調整波形幅度值，再發(fā)送指令。

電磁傳播型標簽功能測試

該部分規(guī)范了電磁傳播型標簽的測試內容和測試方法，包括識別電磁場強度閾值和頻率峰值、讀電磁場強度閾值、寫電磁場強度閾值、靈敏度降級、最大工作電磁場強度、生存電磁場強度、雷達散射截面變化率、干擾抑制、最大識別變化率、最大寫變化率。

對于所有的測試內容，測試工作頻率都為860MHz～960MHz頻段上步進為5MHz的所有頻點，以及ISO/IEC 18047-6中規(guī)定的3個頻率866MHz、915MHz、953MHz。對于不同的測試內容，測試方法與前述感應標簽的測試流程非常相似。不同測試內容的測試流程差別主要存在于測試流程中的各個參數變化和指令差異等，具體為：

測試初始振幅

識別電磁場強度閾值和峰值、讀電磁場強度閾值、寫電磁場強度閾值、靈敏度降級測試中，信號發(fā)生器的初始振幅設置為識別磁場強度閾值以下（一般為0）;最大工作電磁場強度、生存電磁場強度、雷達散射截面變化率測試中，信號發(fā)生器的初始振幅設置為識別電磁場強度閾值;連續(xù)波干擾抑制測試中，信號發(fā)生器的振幅設置為識別電磁場強度閾值，干擾發(fā)生器的初始振幅設置為識別電磁場強度閾值以下（一般為0），而調制信號干擾抑制測試中，信號發(fā)生器的振幅設置為高于識別電磁場強度閾值6dB，干擾發(fā)生器的初始振幅設置為低于識別電磁場強度閾值（一般為0）;最大識別變化率和最大寫變化率測試中，信號發(fā)生器的初始振幅設置為高于識別電磁場強度閾值3dB（最大高于識別電磁場強度閾值9dB）。

測試指令

靈敏度降級、最大工作電磁場強度、生存電磁場強度、雷達散射截面變化率、最大識別變化率和最大寫變化率測試中未對具體指令做規(guī)定;識別電磁場強度閾值、峰值、讀電磁場強度閾值、寫電磁場強度閾值測試中分別采用盤存指令、讀指令和寫指令;干擾抑制測試中，連續(xù)波干擾抑制測試及調制信號干擾抑制測試中指定特定指令，連續(xù)波干擾抑制測試中還需發(fā)送連續(xù)波。

測試結果取值

在識別電磁場強度閾值、讀電磁場強度閾值、寫電磁場強度閾值、靈敏度降級測試中，測試結果的取值為所有測試記錄值中的最大值;最大工作電磁場強度、生存電磁場強度、雷達散射截面變化率、干擾抑制、最大識別變化率、最大寫變化率測試中，測試結果的取值為所有測試記錄值中的最小值。

測試流程

不同測試內容之間的測試流程總體相似，但具體步驟稍有不同，如：讀電磁場強度閾值和寫電磁場強度閾值測試中，需要從第一個存儲塊開始測試，直到最后一個存儲塊結束;靈敏度降級測試中需要對水平和垂直方向上各個角度進行測量;干擾抑制測試中，連續(xù)波干擾抑制測試時，直至標簽不能響應調制信號指令時停止測試，而在調制信號測試中，直至標簽在制定幅度級別上響應50%期望的發(fā)生器指令時停止測試。

符合ISO/IEC18000-7協(xié)議的433.920MHz電磁傳播型標簽的功能測試

該部分規(guī)范了符合ISO/IEC18000-7的433.920MHz電磁傳播型標簽的功能測試內容和測試方法，包括：識別電磁場強度閾值和頻率容限、讀電磁場強度閾值和頻率容限、寫電磁場強度閾值、靈敏度方向性、干擾抑制、最大工作電磁場強度、生存電磁場強度。

相對前述類型的標簽性能測試來說，符合ISO/IEC18000-7協(xié)議的433.920MHz電磁傳播型標簽的測試設置更加復雜：測試設備應置于消聲室或其他完全特定的位置，該位置要不受干擾源和傳輸（如特定信號反射、吸收或堵塞）的影響。測試使用的中心頻率為433.920MHz，進行 50kHz的FSK調制，波形和時序根據ISO/IEC 18000-7中的定義。信號源輸出必須在10dB步進的100dB范圍內可調，且最大輸出至少為10dBm。該信號的調制使用碼形發(fā)生器生成相應的正確命令和時序。測試中使用FSK接收器和解碼器來接收、解碼并發(fā)送標簽響應到相應的監(jiān)控軟件，以便可以評估標簽的響應。

對于不同的測試內容，測試流程是：首先設置所有的測試設備位置、配置信號源、安裝標簽，發(fā)送相應的指令，調節(jié)信號源直到測試標簽發(fā)出可靠的響應，然后根據不同的測試內容進行針對性的測量，并記錄測試結果和計算測試內容的值。以識別電磁場強度閾值測試為例，流程圖2所示。

圖2 識別電磁場強度測試流程

（符合ISO/IEC18000-7協(xié)議的433.920MHz電磁傳播型標簽的功能測試）

不同測試內容的測試的差別主要存在于測試流程中的各個參數變化和指令差異等，具體為：

測試頻率

識別電磁場強度閾值和頻率容限、讀電磁場強度閾值和頻率容限、寫電磁場強度閾值測試中，需要對433.900MHz、433.920MHz、433.940MHz進行測試;靈敏度方向性、最大工作電磁場強度、存活電磁場強度測試中僅需要對433.920MHz進行測試;干擾抑制中，需要對433.920MHz、434.170MHz、433.670MHz、434.420MHz、433.420MHz的干擾頻率進行測試。

測試距離

識別電磁場強度閾值和頻率容限、讀電磁場強度閾值和頻率容限、寫電磁場強度閾值、靈敏度方向性、干擾抑制測試中，建議的標簽位置到參考天線的測試距離為2m，使用3m更好。最大工作電磁場強度、生存電磁場強度測試中，建議的標簽位置到參考天線的最大測試距離為2m，使用1m更好。

測試指令

寫電磁場強度閾值和頻率容限測試中先發(fā)送Wakeup Header指令，接著發(fā)送write指令;其它測試項目中，先發(fā)送Wakeup Header指令，緊接著發(fā)送Collect指令。

測試結果取值

在識別電磁場強度閾值和頻率容限、讀電磁場強度閾值和頻率容限、寫電磁場強度閾值、靈敏度方向性測試中，測試結果取所有測量值中的最大值;干擾抑制、最大工作電磁場強度、生存電磁場強度測試中，測試結果取所有測量值中的最小值。

測試流程

不同測試內容之間的測試流程總體相似，但具體步驟稍有不同，如：在靈敏度方向性測試中，需要以15°步進旋轉標簽，水平方向分別在0、15、30、45、60、75、90、105、120、135、150、165、180、195、210、225、240、255、270、285、300、315、330和345度上進行測試，垂直方向分別在0、15、30、45、60、75、90上進行測量;在干擾抑制測試中，信號源強度設置為高于ETHR Read 3dB，干擾信號源信號強度設置為低于ETHR Read 20dB，然后以3dB步進調節(jié)干擾信號源，測試標簽的信道干擾抑制IRejection值，并在第一鄰道（ 250KHz）和第二鄰道（ 500KHz）上重復測試;最大工作電磁場強度測試中，需要在信號源和天線之間增加一個功放;存活電磁場強度測試中，需要先將信號發(fā)生器功率調節(jié)到高于Emax，然后返回到ETHR Identification與Emax之間，并嘗試讀取標簽。

在實際應用中，RFID系統(tǒng)的應用要綜合考慮位置、距離、溫度、濕度、干擾等諸多影響系統(tǒng)性能的因素。未經過測試的RFID系統(tǒng)，系統(tǒng)整體性能不明確，可能會影響實際應用效果，甚至打擊最終用戶對RFID技術本身的信心。因此，在投資和實施RFID解決方案之前，按照測試方法和流程進行一定的測試及仿真試驗是非常必要的。ISO/IEC 18046-3是RFID標簽性能測試方法，有利于標簽選型及系統(tǒng)設計，有利于推進RFID系統(tǒng)的更好實施。