一种测试RFID阅读器接收灵敏度的方法、设备及其阅读器 【技术领域】
本发明涉及射频识别(RFID)领域，特别涉及一种测试超高频无源RFID阅读器接收灵敏度的方法、设备及其阅读器。
背景技术
射频识别技术(Radio Frequency Identification简称RFID)是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并进行数据交换。超高频无源RFID系统则是一项阅读器与标签之间利用电磁波传输和电磁波反相散射技术原理进行通信的自动识别技术，工作频率分布在840MHz～960MHz，以下简称UHF频段。UHF无源RFID技术由于其在成本、包含信息、可保密、自动化程度高等方面的优势，在世界各国已经广泛应用于各个领域，包括制造、物流、零售、交通等行业。无源RFID系统是指电子标签为无源标签，无源标签没有内装电池，在阅读器的阅读范围之外时，标签处于无源状态，在阅读器的阅读范围之内时标签从阅读器发出的射频能量中提取其工作所需的电能。
UHF无源RFID系统一般包括三部分组成阅读器、天线、电子标签。
阅读器与标签之间主要为两个通信过程，第一个通信过程是阅读器利用电磁波发送调制的信号给标签，此时电子标签从电磁波中获取能量，并解调阅读器发射的信号，得到阅读器的指令；第二个过程是阅读器将命令发送给标签以后，处于等待标签应答状态，并发送连续载波；此时标签则通过反向散射(Backscatter)的方式发送信号应答阅读器。重复以上两个过程完成阅读器与标签交互的整个过程。
标签通过天线的散射通常包括两个部分：一部分是与散射天线负载情况无关的结构项散射场，它是由于入射平面波在天线结构上的感应电流或位移电流所产生的散射场，其散射机理与普通散射场机理相同，另一部分则是随天线负载情况而变化的天线的模式项散射场，其是由于负载与天线不匹配而反射的功率经天线再辐射而产生的散射场，这是天线作为一个加载散射体而特有的散射。标签就通过控制随天线负载阻抗情况来改变散射信号的功率或者相位，对阅读器发射的载波完成调制。这样阅读器接收到标签的反向散射信号是与阅读器本振信号完全同频的ASK或者PSK调制信号。
阅读器的接收灵敏度是超高频无源RFID系统性能的最基本、最重要的指标。由于RFID技术属于一项新技术，目前的仪器测试供应商所提供的RFID频谱分析仪并不具备测试的BER的功能，只能够对阅读器发射或者标签散射的信号接收并分析，不能直接评估阅读器的接收性能。
现有技术中，关于阅读器的接收机灵敏度的测试方法，通常是采用一个外部信号源作为发射源模拟发射机，根据系统的通信方式进行相同的频谱设定和调制方式并发送数据包，然后直接或间接发送到被测设备，被测设备对信号进行解调解码等接收信号处理。在误码率或者误帧率不超过某个指定的值时，最小的接收功率为接收灵敏度。
利用现有技术测试超高频无源RFID阅读器接收灵敏度，存在这样的缺点，标签应答阅读器是采用反向散射技术，阅读器接收到的标签的反向散射信号是与阅读器本振信号完全同频的ASK或者PSK调制信号.所以使用现有外部信号源发射信号无法模拟标签应答阅读器时的反向散射信号，而目前相当多的超高频无源RFID阅读器的接收电路采用零中频接收方案，因此，现有技术中的测试方法，无法对超高频无源RFID阅读器的接收灵敏度进行有效和准确的测量.
因此，针对现有技术不足，有必要提供一种测试RFID阅读器接收灵敏度的方法及其设备以及对应的阅读器，以便能够更准确、更方便、更快捷地测试RFID阅读器的接收灵敏度。
【发明内容】
本发明的目的在于避免现有技术中的不足之处而提供一种测试RFID阅读器接收灵敏度的方法及其设备以及相应的阅读器，以便能够准确、方便、快捷地测试RFID阅读器的接收灵敏度。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种测试RFID阅读器接收灵敏度的方法，包括：
阅读器发射本振载波信号，同时进行信号侦听；
标签应答信号模拟器从所述阅读器直接耦合获得所述本振载波信号，所述标签应答信号模拟器的调制单元对所述本振载波信号进行调制获得调制信号，所述标签应答信号模拟器的可变衰减器对所述调制信号进行衰减，所述标签应答信号模拟器的功分器将衰减后的信号二等分形成功率相等地第一路标签模拟信号和第二路标签模拟信号；
所述功分器将第一路标签模拟信号输入至功率计，并将所述第二路标签模拟信号输入至环形器，所述环形器将所述第二路标签模拟信号输入所述阅读器；
当所述阅读器接收到最小的第二路标签模拟信号时，此时所述功率计测试的第一路标签模拟信号的功率为阅读器接收灵敏度。
进一步的，上述阅读器设置的耦合器与所述标签应答信号模拟器连接，所述耦合器输送所述本振载波信号至所述标签应答信号模拟器。
更进一步的，上述阅读器设置的耦合器输送所述本振载波信号至所述标签应答信号模拟器的所述调制单元。
优选的，上述调制单元对所述本振载波信号进行的调制、所述可变衰减器对所述调制信号进行的衰减是通过软件控制的方式控制进行的。
更优选的，上述调制单元对所述本振载波信号进行的调制、所述可变衰减器对所述调制信号进行的衰减是通过所述标签应答信号模拟器的软件控制单元控制进行的。
一种用于测试RFID阅读器接收灵敏度的设备，所述设备包括阅读器、标签应答信号模拟器、功率计和环形器，所述阅读器包括基带处理及控制电路和射频电路，所述基带处理及控制电路与所述射频电路连接，所述射频电路包括本振信号源、发射电路、耦合器和接收电路，所述本振信号源的输出端与所述耦合器的输入端连接，所述耦合器的输出端与所述发射电路的输入端连接，所述接收电路与所述基带处理及控制电路连接，所述耦合器设置有本振信号输出端，所述本振信号输出端与所述标签应答信号模拟器的输入端连接，
所述标签应答信号模拟器包括软件控制单元、调制单元、可变衰减器和功分器，所述调制单元的输入端与所述耦合器的所述本振信号输出端连接，所述调制单元的输出端与所述可变衰减器的输入端连接，所述软件控制单元设置有第一控制端和第二控制端，所述第一控制端与所述调制单元连接，所述第二控制端与所述可变衰减器连接，所述可变衰减器的输出端与所述功分器连接，所述功分器设置有第一输出端和第二输出端，所述功分器的第一输出端与所述功率计连接，所述功分器的第二输出端与所述环形器的输入端连接，所述环形器的输出端与所述阅读器的输入端连接.
进一步的，上述阅读器设置有本振信号端口，所述本振信号端口的一端与所述耦合器的所述本振信号输出端相连，所述本振信号端口的另一端与所述调制单元的输入端连接。
一种阅读器，包括基带处理及控制电路、射频电路，所述基带处理及控制电路与所述射频电路连接，所述阅读器设置有一个本振信号端口，所述射频电路包括本振信号源、耦合器、发射电路和接收电路，所述本振信号源的输出端与所述耦合器的输入端连接，所述耦合器的输出端与所述发射电路的输入端连接，所述接收电路与所述基带处理及控制电路连接，所述耦合器还设置有本振信号输出端，所述本振信号输出端与所述本振信号端口连接。
本发明的一种测试RFID阅读器接收灵敏度的方法，通过标签应答信号模拟器从所述阅读器直接耦合获得所述本振载波信号，通过所述标签应答信号模拟器的调制单元对所述本振载波信号进行调制获得调制信号，然后通过所述标签应答信号模拟器的可变衰减器对所述调制信号进行衰减，经衰减后的信号被功分器二等分形成功率相等的第一路标签模拟信号和第二路标签模拟信号，功分器的第一路标签模拟信号输入功率计并通过功率计测试其功率值，功分器的第二路标签模拟信号输送至环形器，环形器与阅读器连接，通过所述阅读器接收所述第二路标签模拟信号，当所述阅读器接收的最小的模拟标签应答信号时，此时功率计所测得的的功率即为阅读器接收灵敏度。本发明提供的测试RFID阅读器接收灵敏度的方法，通过直接耦合阅读器的本振载波信号，并模拟标签对该本振载波信号进行处理，然后输入待测阅读器，测得待测阅读器的接收灵敏度，因此，能够模拟标签应答阅读器时的反向散射信号，测试更准确，通过该测试方法能够直接测试获得阅读器的接收灵敏度，因此，测试更方便、更快捷。
本发明提供的一种用于测试RFID阅读器接收灵敏度的设备，包括阅读器、标签应答信号模拟器、环形器和功率计，所述阅读器包括基带处理及控制电路和射频电路，所述基带处理及控制电路与所述射频电路连接，所述射频电路包括本振信号源、发射电路、耦合器和接收电路，所述本振信号源的输出端与所述耦合器的输入端连接，所述耦合器的输出端与所述发射电路的输入端连接，所述接收电路与所述基带处理及控制电路连接，所述耦合器设置有本振信号输出端，所述本振信号输出端与所述标签应答信号的输入端连接，所述标签应答信号模拟器包括软件控制单元、调制单元、可变衰减器和功分器，所述软件控制单元的输入端与所述耦合器的所述本振信号输出端连接，所述调制单元的输出端与所述可变衰减器的输入端连接，所述软件控制单元设置有第一控制端和第二控制端，所述第一控制端与所述调制单元连接，所述第二控制端与所述可变衰减器连接，所述可变衰减器的输出端与所述功分器连接，所述功分器设置有第一输出端和第二输出端，所述功分器的第一输出端与所述功率计连接，所述功分器的第二输出端与所述环形器的输入端连接，所述环形器的输出端与所述阅读器的输入端连接.因此，所述标签应答信号模拟器通过所述阅读器的耦合器直接耦合获得本振载波信号，并模拟标签对所述本振载波信号进行调制和衰减处理，所述软件控制单元控制所述调制单元对所述本振载波信号进行调制获得调制信号，所述软件控制单元控制所述可变衰减器对所述调制信号进行衰减，经衰减后的信号被功分器二等分形成功率相等的第一路标签模拟信号和第二路标签模拟信号，所述第二路标签模拟信号被输送至所述阅读器，所述第一路标签模拟信号被所述功率计测试功率，阅读器所接收的最小的第二路标签模拟信号的功率即为待测阅读器的接收灵敏度.因此，能够模拟标签应答阅读器时的反向散射信号，测试更准确，通过该测试方法能够直接测试获得阅读器的接收灵敏度，因此，测试更方便、更快捷.
本发明的一种阅读器，包括基带处理及控制电路、射频电路，所述基带处理及控制电路与所述射频电路连接，所述阅读器设置有一个本振信号端口，所述射频电路包括本振信号源、耦合器、发射电路和接收电路，所述本振信号源的输出端与所述耦合器的输入端连接，所述耦合器的输出端与所述发射电路的输入端连接，所述耦合器还设置有本振信号输出端，所述本振信号输出端与所述本振信号端口连接。由于该阅读器设置有本振信号端口，因此，阅读器本身可以通过该端口输出阅读器的本振信号源所产生的本振载波信号，测试精确、方便、快捷。
【附图说明】
结合附图对本发明作进一步的说明，但附图中的内容不构成对本发明的任何限制。
图1是本发明一种测试RFID阅读器接收灵敏度的方法的示意图；
图2是本发明一种测试RFID阅读器接收灵敏度的设备的实施例2结构示意图；
图3是本发明一种测试RFID阅读器接收灵敏度的设备的实施例3结构示意图。
【具体实施方式】
结合以下实施例对本发明作进一步的描述。
实施例1
一种测试RFID阅读器接收灵敏度的方法，如图1所示，通过标签应答信号模拟器2直接耦合获得阅读器1的发射信号即本振载波信号，并通过标签应答信号模拟器2对本振载波信号进行处理后，处理后的信号通过环形器5发射回至阅读器1，阅读器1接收的最小的模拟标签应答信号的功率即为待测阅读器1的接收灵敏度.阅读器1设置有耦合器11，耦合器11将本振载波信号直接输入标签应答信号模拟器2.标签应答信号模拟器2设置有调制单元21、可变衰减器22、软件控制单元24和功分器23.阅读器1发送本振载波信号，同时侦听标签应答信号；标签应答信号模拟器2从阅读器1直接耦合获得本振载波信号，在软件控制单元24的控制调节下模拟标签对本振载波信号进行调制和衰减，上述本振载波信号通过调制单元21进行ASK或者PSK调制后获得调制信号，然后通过可变衰减器22对调制信号进行衰减，标签应答信号模拟器2的功分器23将衰减后的信号二等分形成功率相等的第一路标签模拟信号31和第二路标签模拟信号32.功分器23将第一路标签模拟信号31输入至功率计3，通过功率计3测试其功率，功分器23将第二路标签模拟信号32输入至环形器5，环形器5再将第二路标签模拟信号32输入阅读器1.功率计3所测得的功率值与发送至阅读器1接收端口的功率基本相等，仅仅相差环形器5的损耗，根据RFID阅读器的规定，当插入损耗小于0.5dB时，可以忽略不计，阅读器1接收的最小的第二路标签模拟信号32的功率可以通过功率计3测试.当在指定误码率的条件下，阅读器1接收到最小的第二路模拟标签应答信号32时，此时功率计3测试的第一路标签模拟信号31的功率即为阅读器1接收灵敏度.
本发明提供的测试RFID阅读器接收灵敏度的方法，由于是通过直接耦合阅读器1的本振载波信号，并模拟标签对该本振载波信号进行处理，经处理的信号：第二路标签模拟信号32输入待测阅读器1，同时对第一路标签模拟信号32进行测试获得待测阅读器1的接收灵敏度。因此，能够模拟标签应答阅读器时的反向散射信号，测试更准确，通过该测试方法能够直接测试获得阅读器的接收灵敏度，因此，测试更方便、更快捷。
实施例2
参见图2，一种用于测试RFID阅读器接收灵敏度的设备，包括阅读器200、标签应答信号模拟器220、功率计230及环形器250。
阅读器200发送本振载波信号，同时侦听标签应答信号，阅读器200包括基带处理及控制电路201和射频电路202，基带处理及控制电路201与射频电路202连接，基带处理及控制电路201控制射频电路202进行发射信号或者进行接收信号，射频电路202包括本振信号源203、发射电路204、设置于本振信号源203与发射电路204之间的耦合器211、接收电路205。阅读器200设置有发射天线端口208、与发射天线端口208对应的发射天线209、接收天线端口206、与接收天线端口206对应的接收天线240。本振信号源203的输出端与耦合器211的输入端连接，耦合器211的输出端与发射电路204的输入端连接，接收电路205与基带处理及控制电路201连接，发射信号时，本振信号源203产生的本振信号经耦合器211后通过发射电路204发射，从发射信号端口208传输本振载波信号至发射天线209并通过发射天线209发射；接收时，标签反射的信号通过接收天线240接收后，输入至阅读器200。为了便于测试，耦合器211设置有本振信号输出端210，本振信号输出端210与标签应答信号模拟器220的输入端连接，耦合器211的本振信号输出端210将本振信号源203产生的本振信号输入至标签应答信号模拟器220。相应地，阅读器200设置有一个本振信号端口207，该本振信号端口207一端与耦合器211的本振信号输出端210连接，本振信号端口207的另一端与标签应答信号模拟器220的输入端连接，用于直接输出本振信号源203产生的本振载波信号。
标签应答信号模拟器220包括软件控制单元224、调制单元221、可变衰减器222和功分器223，调制单元221的输入端与阅读器200的本振信号端口207连接，调制单元221的输出端与可变衰减器222的输入端连接，软件控制单元224设置有第一控制端和第二控制端，第一控制端与调制单元221连接，第二控制端与可变衰减器222连接，可变衰减器222的输出端与功分器223连接，功分器223设置有第一输出端和第二输出端，功分器223的第一输出端与功率计230连接，功分器223的第二输出端与环形器250的输入端连接，环形器250的输出端与阅读器200的输入端连接。
标签应答信号模拟器220通过阅读器200的本振信号端口207直接耦合获得本振载波信号并模拟标签对本振载波信号进行调制和衰减处理.标签应答信号模拟器220的软件控制单元224控制调制单元221对本振载波信号进行调制获得调制信号，软件控制单元224控制可变衰减器222对调制信号进行衰减，经衰减后的信号被功分器223二等分形成功率相等的第一路标签模拟信号231和第二路标签模拟信号232，第二路标签模拟信号232通过功分器223的第二输出端输送至环形器250，通过环形器250输入至阅读器200，第一路标签模拟信号231通过功分器223的第一输出端输送至功率计230，通过功率计230测试其功率.功率计230所测得的功率值与发送至阅读器200接收天线端口206的功率基本相等，仅仅相差环形器250的损耗，根据RFID阅读器的规定，当插入损耗小于0.5dB时，可以忽略不计，因此，在指定误码率的条件下，当阅读器200接收的最小的第二路标签模拟信号232时，通过功率计230所检测的第一路标签模拟信号231的功率即为阅读器200的接收灵敏度.
通过该设备，标签应答信号模拟器220可通过阅读器200的耦合器211直接耦合阅读器200发射的本振载波信号，并模拟标签对该本振载波信号进行处理，第二路标签模拟信号232输入待测阅读器200，同时通过测试第一路标签模拟信号231的功率而获得待测阅读器200的接收灵敏度，因此，能够模拟标签应答阅读器的反向散射信号，测试更准确，通过该测试方法能够直接测试获得阅读器的接收灵敏度，因此，测试更方便、更快捷。
本发明提供的一种用于测试RFID阅读器接收灵敏度的设备，其阅读器200设置有本振信号端口207，其射频电路202的本振信号源203与发射电路204之间设置有耦合器211，本振信号端口207与耦合器211的本振信号输出端210相连，因此，可通过该本振信号端口207直接输出阅读器200的本振载波信号。因此，在测试阅读器的灵敏度时，可通过本振信号端口207直接输出阅读器200的本振信号源203所产生的本振载波信号，使得测试更方便快捷，测试结果更加精确。
需要说明的是，本发明的一种用于测试RFID阅读器接收灵敏度的设备，其阅读器200可以是发射与接收信号端口分开的阅读器200，也可以是发射与接收信号共用一个端口的阅读器200。
实施例3
参见图3，一种用于测试RFID阅读器接收灵敏度的设备，包括阅读器300、标签应答信号模拟器320、功率计330、阅读器300和环形器350。
阅读器300发送本振载波信号，同时侦听标签应答信号，阅读器300包括基带处理及控制电路301和射频电路302，基带处理及控制电路301与射频电路302连接，基带处理及控制电路301控制射频电路302进行发射信号或者进行接收信号，射频电路302包括本振信号源303、发射电路304、设置于本振信号源303与发射电路304之间的耦合器311、接收电路305，本振信号源303的输出端与耦合器311的输入端连接，耦合器311的输出端与发射电路304的输入端连接，接收电路305与基带处理及控制电路301连接.阅读器300为收发信号共用一个端口的阅读器300，该阅读器300设置有一个收/发天线端口306，对应该收/发天线端口306设置有天线340.通过收/发天线端口306和天线340，阅读器300可进行发射本振载波信号或者用于接收标签的反射信号.当基带处理及控制电路301输出信号使射频电路302发射信号时，本振信号源303产生的本振信号经耦合器311处理后通过发射电路304发射，从收/发射信号端口306发射，通过发射天线340发射；接收时，标签的反射信号通过天线340接收，通过收/发天线端口306输入给阅读器300.为了便于测试，耦合器311设置有本振信号输出端310，本振信号输出端310与标签应答信号模拟器320的输入端连接，耦合器311的本振信号输出端310将本振信号源303产生的本振信号输入至标签应答信号模拟器320.相应地，阅读器300设置有一个本振信号端口307，该本振信号端口307一端与耦合器311的本振信号输出端310连接，本振信号端口307的另一端与标签应答信号模拟器320的输入端连接，用于直接输出本振信号源303产生的本振载波信号.
标签应答信号模拟器320包括软件控制单元324、调制单元321、可变衰减器322和功分器323，调制单元321的输入端与阅读器300的本振信号端口307连接，调制单元321的输出端与可变衰减器322的输入端连接，软件控制单元324设置有第一控制端和第二控制端，第一控制端与调制单元321连接，第二控制端与可变衰减器322连接，可变衰减器322的输出端与功分器323连接，功分器323设置有第一输出端和第二输出端，功分器323的第一输出端与功率计330连接，功分器323的第二输出端与环形器350的输入端连接，环形器350的输出端与阅读器300的输入端连接。
标签应答信号模拟器320通过阅读器300的本振信号端口307直接耦合获得本振载波信号并模拟标签对本振载波信号进行调制和衰减处理。标签应答信号模拟器320的软件控制单元324控制调制单元321对本振载波信号进行调制获得调制信号，软件控制单元324控制可变衰减器322对调制信号进行衰减，经衰减后的信号被功分器323二等分形成功率相等的第一路标签模拟信号331和第二路标签模拟信号332，第二路标签模拟信号332通过功分器323的第二输出端输送至环形器350，通过环形器350输入至阅读器300，第一路标签模拟信号331通过功分器323的第一输出端输送至功率计330，通过功率计330测试其功率。功率计330所测得的功率值与发送至阅读器300收/发天线端口306的功率基本相等，仅仅相差环形器350的损耗，根据RFID阅读器的规定，当插入损耗小于0.5dB时，可以忽略不计，因此，在指定误码率的条件下，当阅读器300接收的最小的第二路标签模拟信号332时，通过功率计330所检测的第一路标签模拟信号331的功率即为阅读器300的接收灵敏度。
通过该设备，标签应答信号模拟器320可通过阅读器300的耦合器311直接耦合阅读器300发射的本振载波信号，并模拟标签对该本振载波信号进行处理，第二路标签模拟信号332输入待测阅读器300，同时通过测试第一路标签模拟信号231的功率从而获得待测阅读器300的接收灵敏度，因此，能够模拟标签应答阅读器时的反向散射信号，具有测试更准确，通过该测试方法能够直接测试获得阅读器的接收灵敏度，因此，测试更方便、更快捷。
本发明提供的一种用于测试RFID阅读器接收灵敏度的设备，其阅读器300设置有本振信号端口307，其射频电路302的本振信号源303与发射电路304之间设置有耦合器311，本振信号端口307与耦合器311的本振信号输出端310相连，因此，可通过该本振信号端口307直接输出阅读器300的本振载波信号。因此，在测试阅读器300的灵敏度时，可通过该端口直接输出阅读器300的本振载波信号，使得测试更方便快捷，测试结果更加精确。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。