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专利名称：一种rfid阅读器天线性能的测试方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种RFID阅读器天线性能的测试方法及系统，属于射频识别技术领域。
背景技术：
射频识别技术(RadioFrequency Identification,缩写 RFID)，是 20 世纪 90 年代开始兴起的一种自动识别技术，射频识别技术是一项利用射频信号通过空间耦合(交变磁场或电磁场)实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的的技术。从信息传递的基本原理来说，射频识别技术在低频段基于变压器耦合模型(初级与次级之间的能量传递及信号传递)，在高频段基于雷达探测目标的空间耦合模型(雷达发射电磁波信号碰到目标后携带目标信息返回雷达接收机)。1948年哈里斯托克曼发表的"利用反射功率的通信"奠定了射频识别技术的理论基础。为了测试射频识别天线的性能，科研工作者做了很多相关研究。专利号为200810239330的“一种RFID标签工作电平的基准测试系统及方法”将 RFID标签芯片和天线看作整体，用电磁波在自由空间的传播公式，通过参考和收发天线测量RFID标签系统的输入和输出电平，推算能够激活RFID标签工作的最小电平，再对RFID 标签的理论读取距离评估。通过对决定RFID标签性能的重要指标之一的RFID标签功耗进行科学、可重复、可比较的非接触测量，解决现有技术指标不明确、测试结果误差大的问题， 为使用者根据不同应用需求选择RFID标签产品提供辅助决策依据。专利号为200910193540 “一种测试RFID阅读器接收灵敏度的方法及设备”所述的测试方法包括，阅读器发射本振载波信号，同时侦听标签应答信号；阅读器发射的本振载波信号经障碍物反射后输入至第一环形器，第一环形器输送本振载波信号至标签应答信号模拟器；标签应答信号模拟器对本振载波信号进行调制、衰减和功分处理，生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，第一路标签模拟信号输入功率计，第二路标签模拟信号输入第一环形器，第一环形器输入第二路标签模拟信号至阅读器的接收端。其测试设备包括阅读器、第一环形器、标签应答信号模拟器及功率计。该技术方案能够准确、 方便、快捷地测试RFID阅读器的接收灵敏度。但以上专利的方法和设备都采用了环形器，进行收发能量的转换，测试装置复杂； 现场应用不方便。通常情况下，RFID阅读器作为产品已具备外形结构，但在实际应用中仍然需要测试其工作状态下的场强分布；当电子标签和手机绑定进行移动支付应用时，更需要了解不同读卡器上方的场强分布和最大测试距离，以上专利无法对现有的RFID阅读器天线性能进行测试。根据电磁场理论，毕奥-沙伐定律说明电流回路在空间一点所产生的磁感应强度的计算表达式为γ π π μ r Idl χ eR5 =———Jjl
4π R2其中，B为磁感应强度，R为空间任一点的距离，I为回路中的电流强度，e为单位矢量。阅读器天线是由多个电流回路构成的，根据毕奥-沙伐定律，同样在其周围空间中感应出电磁�。坏缱颖昵┮彩怯啥喔龅缌骰芈饭钩桑�阅读器和电子标签之间存在一个相互交联的电磁�。坏钡缱颖昵┍患�成到手机终端时，这个交联的电磁场由于手机后盖或者电池等的影响会发生变化，本发明则可以测试得到这种交联电磁场分布的数值。

发明内容
本发明的目的是为了实现对RFID阅读器天线电磁场分布的测试，提出一种简易的RFID阅读器天线性能测试方法及系统。本发明的RFID阅读器天线性能测试方法，具体包括如下步骤步骤1，设计一个方格测试板，每个方格的尺寸等同于测试探头的尺寸，在测试过程中，规定对角线一端的方格记为第一个测试点，另一端的方格记为最后一个测试点。步骤2，将被测阅读器正面向上放到测试支架中，在阅读器上方放置步骤1设计的方格板，方格面向上水平放置；测试探头和场强测试仪连接，进入测试准备状态。步骤3，在步骤2的基础上，将测试探头放置于方格板的第一个方格内，通过场强测试仪读出该点的磁场强度数值并做记录。步骤4，在步骤3的基础上，将测试探头放置于与第一方格邻近的横向第二方格， 读出该点的磁场强度数值并做记录，并依次测试完第一横排的所有方格。步骤5，在步骤4的基础上，将测试探头放置于第一方格邻近的纵向第二方格，读出该点的磁场强度数值并做记录，并依次测试完第二横排的所有方格。步骤6，依步骤5的方法类推，依次测试完所有横排的方格，读出磁场强度数值并做记录；直到测试完最后一个测试点。根据所测得的数据对阅读器上方一定距离的工作平面内磁场强度的分布进行分析，从而得知RFID阅读器天线在自由空间中的性能。上述步骤3到步骤6所述的用测试探头对磁场强度的测试也适用于对电场强度的测试。通过电场强度的分布情况也可得知RFID阅读器天线在自由空间中的性能。为测试阅读器工作状态下的性能，可将电子标签或集成有电子标签的移动终端叠放在测试探头上，重复步骤3到步骤6，测试得到阅读器在有电子标签耦合情况下的电磁场分布。根据本发明的测试方法设计的RFID阅读器天线性能测试系统包括三凹槽测试架、方格盖板、测试探头和场强测试仪。所述的三凹槽测试架采用低散射材料制作，作为阅读器的支架，可保持阅读器天线面水平。测试架为中心有三层凹槽的立体结构，从最底层向上分别为第一凹槽、第二凹槽和第三凹槽，第二凹槽边沿位于第一凹槽边沿和第三凹槽边沿的中间。第三凹槽的两侧槽壁中间分别凿有一个小槽，以便于方格盖板的取放。第二凹槽用于放置RFID阅读器，阅读器的背面结构置于第一凹槽内，第一凹槽底部设有电源线出口。
所述的方格盖板采用低散射材料制作，其长宽与第三凹槽的长宽一样，厚度根据实际测试要求设定；其向上面画有nXm个方格(n、m为任意整数)。每个方格的尺寸和测试探头尺寸相同，以达到完全覆盖测试区域的目的。所述的测试探头为普通的RFID天线探头，符合IS014443标准，用于耦合阅读器天线发射信号。所述的场强测试仪为普通的电磁场强测试仪，用作测量电场或磁场强度的数值。上述各组成部分的连接关系为方格盖板的方格面向上放置在三凹槽测试架的第三凹槽中形成密闭结构，测试探头与场强测试仪相连，探头在盖板上移动进行场强测试。本发明的测试系统的工作过程为将被测阅读器放置于三凹槽测试架的第二凹槽内，使其表面水平，其电源部分通过第一凹槽电源线出口与外部电源连接；在阅读器表面加盖方格盖板，且其方格区完全覆盖测试区域；将测试探头同场强测试仪连接，进入工作状态；测试探头放置于方格盖板每一个方格内，完成所有方格的测试，将数据记录填入预先设定的数据表格进行下一步分析。有益效果本发明能够有效地应用于阅读器上方一定距离平面上的电磁场分布的读�。�可方便灵活地测得其可靠工作区和方向灵敏度。可测试的阅读器性能包括(1)工作场强测试； (2)最大读取距离测试；C3)方向灵敏度测试。本发明可以应用到RFID测试领域中。特别是在移动支付应用中，手机中置入电子标签，该标签性能受到手机电池、手机后盖和手机外型结构及材料的影响，可以用该方法更加方便有效地读取手机中的电子标签的读写性能。


图1为本发明的测试方法的流程图；图2为本发明的测试系统的三凹槽测试架结构俯视图；图3为本发明的测试系统的三凹槽测试架结构剖面图；图4为本发明的测试系统的三凹槽测试架结构侧面图；图5为具体实施方式
中测试系统的方格盖板结构示意图；图6为本发明的测试系统的三凹槽测试架立体结构示意图。标号说明1-第一凹槽，2-第二凹槽，3-第三凹槽，4-小槽，5-电源线出口。
具体实施例方式为了更好说明本发明的目的和优点，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。本实施例的测试仪表主要由电磁辐射选频分析仪和测试探头组成，选频分析仪采用德国安诺尼公司的NF-5035高灵敏度测试分析仪，测试探头为符合IS014443标准的小型线圈天线，探头为边长3厘米的正方形；探头和场强仪通过同轴电缆连接。本实施例中被测阅读器为MOTOROLA公司提供的JYll型智能阅读器，阅读器的上表面大小为长10厘米，宽 8厘米。
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本实施例的三凹槽测试架采用聚氨脂材料，几乎对电磁场没有影响，易于成型，针对不同型号的阅读器，可以采用该材料制作低成本的测试支架。该三凹槽测试架的结构如图2，图3，图4和图6所示。其中，第二凹槽2的大小为长10厘米，宽8厘米；第一凹槽1 底部设有电源线出口 5。方格盖板采用同样的聚氨脂材料，切割成一定高度的方板，并用直尺和钢笔在一面上画与测试探头尺寸一致的9平方厘米/个的方格，共6 X 7个方格，如图5所示。利用本实施例的测试系统测试阅读器自由空间的场强分布的测试步骤如下步骤1，规定方格盖板左上角区域的测试点记为第一个测试点，右下角区域的测试点记为最后一个测试点；步骤2，将被测阅读器正面向上放到三凹槽结构的测试支架中，在阅读器上方放置方格盖板，方格面向上水平放置；测试探头和电磁辐射选频分析仪连接，进入测试准备状态；步骤3，在步骤2的基础上，将测试探头放置于方格板的第一个方格内，读出该点的磁场强度数值并做记录；步骤4，在步骤3的基础上，使用测试探头依次测试完第一横排的六个方格并依次将磁场强度数值记录入表1中；步骤5，在步骤4的基础上，使用测试探头依次测试完第二横排到第七横排的所有方格，并依次将磁场强度数值记录入表1中。从表1的测试结果可以得出阅读器上方中心位置(横向6cm到横向15cm且纵向 12cm到纵向18cm的范围内)场强最大，越偏离中心，场强越弱；但实际测试中发现阅读器横向9厘米纵向9厘米处和横向12厘米纵向9厘米处场强低于周围数值，说明在此处阅读器性能不太好。测试结果为进一步改进其灵敏度性能提供参考。以上磁场强度的测试数值可以通过数学关系变换为电场强度，同样地，利用不同的仪器测试得到电场强度的数值，也可以通过数学关系变换为磁场强度。表1场强分布测试表
权利要求
1.一种RFID阅读器天线性能的测试方法，其特征在于具体包括如下步骤步骤1，设计一个方格测试板，每个方格的尺寸等同于测试探头的尺寸，在测试过程中， 规定对角线一端的方格记为第一个测试点，另一端的方格记为最后一个测试点；步骤2，将被测阅读器正面向上放到测试支架中，在阅读器上方放置步骤1设计的方格板，方格面向上水平放置；测试探头和场强测试仪连接，进入测试准备状态；步骤3，在步骤2的基础上，将测试探头放置于方格板的第一个方格内，通过场强测试仪读出该点的磁场强度数值并做记录；步骤4，在步骤3的基础上，将测试探头放置于与第一方格邻近的横向第二方格，读出该点的磁场强度数值并做记录，并依次测试完第一横排的所有方格；步骤5，在步骤4的基础上，将测试探头放置于第一方格邻近的纵向第二方格，读出该点的磁场强度数值并做记录，并依次测试完第二横排的所有方格；步骤6，依步骤5的方法类推，依次测试完所有横排的方格，读出磁场强度数值并做记录；直到测试完最后一个测试点；根据所测得的数据对阅读器上方一定距离的工作平面内磁场强度的分布进行分析，从而得知RFID阅读器天线在自由空间中的性能。
2.根据权利要求1所述的一种RFID阅读器天线性能的测试方法，其特征在于所述步骤3到步骤6中用测试探头对磁场强度的测试也适用于对电场强度的测试。
3.根据权利要求1所述的一种RFID阅读器天线性能的测试方法，其特征在于将电子标签或集成有电子标签的移动终端叠放在测试探头上，重复步骤3到步骤6，测试得到阅读器在有电子标签耦合情况下的电磁场分布。
4.一种RFID阅读器天线性能的测试系统，其特征在于包括三凹槽测试架、方格盖板、 测试探头和场强测试仪；所述的三凹槽测试架采用低散射材料制作，保持阅读器天线面水平；测试架为中心有三层凹槽的立体结构，从最底层向上分别为第一凹槽、第二凹槽和第三凹槽，第二凹槽边沿位于第一凹槽边沿和第三凹槽边沿的中间；第三凹槽的两侧槽壁中间分别凿有一个小槽； 第二凹槽用于放置RFID阅读器，阅读器的背面结构置于第一凹槽内，第一凹槽底部设有电源线出口 ；所述的方格盖板采用低散射材料制作，其长宽与第三凹槽的长宽一样；其向上面画有 nXm个方格(n、m为任意整数)；每个方格的尺寸和测试探头尺寸相同；所述的测试探头为普通的RFID天线探头，符合IS014443标准，用于耦合阅读器天线发射信号；所述的场强测试仪为普通的电磁场强测试仪；上述各组成部分的连接关系为方格盖板的方格面向上放置在三凹槽测试架的第三凹槽中形成密闭结构，测试探头与场强测试仪相连，探头在盖板上移动进行场强测试。
5.根据权利要求4所述的一种RFID阅读器天线性能的测试系统，其特征在于所述的方格盖板厚度根据实际测试要求设定。
全文摘要
本发明涉及一种RFID阅读器天线性能的测试方法及系统，属于射频识别技术领域。具体测试方法为设计一个方格测试板，将被测阅读器正面向上放到测试支架中，方格板方格面向上水平放置在阅读器上；将测试探头依次放置于方格板的每个方格内，通过场强测试仪读出各点磁场强度数值并做记录，从而得知RFID阅读器天线在自由空间中的性能。设计的测试系统包括三凹槽测试架、方格盖板、测试探头和场强测试仪；方格盖板放置在三凹槽测试架的第三凹槽中形成密闭结构。本发明能够有效地应用于阅读器上方一定距离平面上的电磁场分布的读�。�可方便灵活地测得其可靠工作区和方向灵敏度；可以应用到RFID测试领域，特别是在移动支付应用中。
文档编号G01R33/02GK102213750SQ20111005057
公开日2011年10月12日 申请日期2011年3月3日 优先权日2011年3月3日
发明者叶永嘉 申请人:叶永嘉