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測(cè)試UHF RFID天線的方向圖和增益的方法

作者:北京中科國(guó)技信息系統(tǒng)有限公司
來(lái)源:RFID世界網(wǎng)
日期:2017-02-28 13:58:49
摘要:所謂天線方向圖,是指在離天線一定距離處,輻射場(chǎng)的相對(duì)場(chǎng)強(qiáng)隨方向變化的圖形,通常采用通過(guò)天線最大輻射方向上的兩個(gè)相互垂直的平面方向圖來(lái)表示,天線方向圖是衡量天線性能的重要圖形;天線增益則是天線把輸入功率(能量)集中輻射的程度,從通信角度講,就是在某個(gè)方向上和范圍內(nèi)產(chǎn)生信號(hào)能力的大小。本文介紹了如何利用芬蘭的標(biāo)簽性能測(cè)試儀來(lái)測(cè)試超高頻RFID讀寫(xiě)器天線的方向圖和增益。
關(guān)鍵詞:UHFRFID天線

  1、 前言

  天線方向圖,又叫輻射方向圖、遠(yuǎn)場(chǎng)方向圖。所謂天線方向圖,是指在離天線一定距離處,輻射場(chǎng)的相對(duì)場(chǎng)強(qiáng)隨方向變化的圖形,通常采用通過(guò)天線最大輻射方向上的兩個(gè)相互垂直的平面方向圖來(lái)表示,天線方向圖是衡量天線性能的重要圖形;天線增益則是天線把輸入功率(能量)集中輻射的程度,從通信角度講,就是在某個(gè)方向上和范圍內(nèi)產(chǎn)生信號(hào)能力的大小。本文介紹了如何利用芬蘭的標(biāo)簽性能測(cè)試儀來(lái)測(cè)試超高頻RFID讀寫(xiě)器天線的方向圖和增益。

  2、 測(cè)試中使用的系統(tǒng)和組件

  測(cè)試中會(huì)用到芬蘭的超高頻標(biāo)簽性能測(cè)試主機(jī),標(biāo)簽設(shè)計(jì)套件軟件包,金標(biāo)簽(讀寫(xiě)器性能測(cè)試系統(tǒng)中的連接標(biāo)簽),大型RFID測(cè)試暗箱以及轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)。

  3、 測(cè)試天線的方向圖

  這里用芬蘭的超高頻標(biāo)簽性能測(cè)試儀配合金標(biāo)簽來(lái)測(cè)試天線的方向圖,首先將金標(biāo)簽連接在超高頻天線的端口,讓芬蘭的超高頻天線作為金標(biāo)簽的天線來(lái)工作,如下圖所示:

測(cè)試UHF RFID天線的方向圖和增益的方法
測(cè)試UHF RFID天線的方向圖和增益的方法

  測(cè)試環(huán)境是大型RFID測(cè)試暗箱以及轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng),將金標(biāo)簽與超高頻天線連接好后,放在暗箱里的轉(zhuǎn)臺(tái)上,標(biāo)簽性能測(cè)試儀配合暗箱中的轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn),再通過(guò)標(biāo)簽設(shè)計(jì)套件軟件包即可全自動(dòng)化測(cè)試,如下圖所示:

測(cè)試UHF RFID天線的方向圖和增益的方法

  4、 測(cè)試天線增益

  用這種方法來(lái)測(cè)試天線的增益要知道芬蘭參考標(biāo)簽和平板天線的詳細(xì)參數(shù)指標(biāo),軟件方面用標(biāo)簽設(shè)計(jì)套件軟件包中的閾值測(cè)試功能,閾值測(cè)試功能中會(huì)用到讀寫(xiě)器發(fā)射功率閾值,即讀寫(xiě)器發(fā)多大的功率能夠激活標(biāo)簽;還要用到激活標(biāo)簽的功率閾值,即標(biāo)簽處的功率也就是標(biāo)簽激活靈敏度。在相同的環(huán)境下用標(biāo)簽性能測(cè)試儀配合芬蘭的平板天線和被測(cè)天線來(lái)測(cè)試標(biāo)簽激活靈敏度和讀寫(xiě)器發(fā)射功率閾值,發(fā)射功率的閾值會(huì)因?yàn)椴煌奶炀€增益而測(cè)試結(jié)果不同,通過(guò)這種差別可以計(jì)算出被測(cè)天線的增益。

  測(cè)試流程:首先用標(biāo)簽性能測(cè)試儀和芬蘭的天線搭建一個(gè)系統(tǒng),用這個(gè)系統(tǒng)來(lái)做測(cè)試,再用參考標(biāo)簽驗(yàn)證這個(gè)系統(tǒng)的正確性,如何驗(yàn)證呢?即測(cè)試芬蘭參考標(biāo)簽的靈敏度功率閾值,然后導(dǎo)入?yún)⒖紭?biāo)簽的曲線(點(diǎn)擊綠色標(biāo)簽的按鈕),差值小于1dB即驗(yàn)證通過(guò)。再用被測(cè)天線代替芬蘭的天線,其他的連接不變。這時(shí)再用被測(cè)天線來(lái)測(cè)試參考標(biāo)簽的閾值。

  根據(jù)芬蘭天線的增益、用芬蘭天線測(cè)試參考標(biāo)簽的結(jié)果以及用被測(cè)天線測(cè)試參考標(biāo)簽的結(jié)果,來(lái)計(jì)算被測(cè)天線的增益,每一頻點(diǎn)下的增益計(jì)算公式如下:

  G2 = G1 + Pt1 – Pt2

  這里,G2是被測(cè)天線的增益,單位dB;

  G1是芬蘭天線的增益,單位dB,詳見(jiàn)附件1;

  Pt1是用芬蘭天線來(lái)測(cè)試參考標(biāo)簽的發(fā)射功率閾值,單位是dBm;

  Pt2是用被測(cè)天線來(lái)測(cè)試參考標(biāo)簽的發(fā)射功率閾值,單位是dBm。

  附錄1-芬蘭天線指標(biāo)

頻率(MHz

芬蘭天線增益(dB

800

7.1

810

7.35

820

7.45

830

7.6

840

7.75

850

7.85

860

8

870

8.15

880

8.3

890

8.45

900

8.55

910

8.6

920

8.65

930

8.65

940

8.65

950

8.7

960

8.5

970

8.2

980

7.5

990

7.1

1000

5.2

  5、 結(jié)論

  通過(guò)芬蘭Voyantic公司的超高頻標(biāo)簽性能測(cè)試儀配合測(cè)試軟件、暗箱、轉(zhuǎn)臺(tái)等可以完成天線的方向圖測(cè)試以及天線的增益測(cè)試,操作簡(jiǎn)單,準(zhǔn)確度高。