超高頻rfid電子標(biāo)簽是指840M到960MHz無(wú)源射頻識(shí)別標(biāo)簽。這個(gè)波段的標(biāo)簽起源自EPCglobal Class 1 Generation 2標(biāo)

準(zhǔn)。 其中EPCglobal是電子產(chǎn)品編碼標(biāo)準(zhǔn)組織，第一類(lèi)第二代RFID標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)常也被縮寫(xiě)為C1G2。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了超高頻860M

-960MHz范圍的射頻識(shí)別協(xié)議。這個(gè)協(xié)議的特點(diǎn)是通過(guò)微秒級(jí)的讀寫(xiě)器-標(biāo)簽應(yīng)答，和較科學(xué)的防碰撞機(jī)制，實(shí)現(xiàn)快速、幾

十米距離的標(biāo)簽讀寫(xiě)。理想情況下每秒盤(pán)點(diǎn)標(biāo)簽可達(dá)兩三百個(gè)，識(shí)讀距離可以達(dá)到30米左右，曾經(jīng)一度被熱捧為下一代智能

物流的標(biāo)準(zhǔn)。其后ISO組織接受這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，轉(zhuǎn)為ISO 18000-6C標(biāo)準(zhǔn)。近年來(lái)我國(guó)也在這個(gè)技術(shù)上發(fā)展革新，推出了自有標(biāo)準(zhǔn)

GB/T 29768，其頻率規(guī)定在840-845MHz 和 920M-925MHz，避開(kāi)了臨近的GSM業(yè)務(wù)波段。目前這些協(xié)議被統(tǒng)稱(chēng)為800-

900MHz超高頻射頻別。而這些協(xié)議都繼承了高速應(yīng)答，快速盤(pán)點(diǎn)，讀寫(xiě)距離較遠(yuǎn)的特點(diǎn)。而這些熱門(mén)協(xié)議產(chǎn)品的性能成為

使用的關(guān)鍵。其中尤其是標(biāo)簽，處于競(jìng)爭(zhēng)激烈的中心。射頻識(shí)別標(biāo)簽單價(jià)較低，但是用量很大，對(duì)于設(shè)計(jì)制造就要求更高。

由于標(biāo)簽設(shè)計(jì)技術(shù)和生產(chǎn)工藝的缺陷和不穩(wěn)定，就必須由性能測(cè)試來(lái)把關(guān)。

   今天就給大家分享一下超高頻標(biāo)簽靈敏度測(cè)試方法：超高頻標(biāo)簽測(cè)試往往在微波暗箱或暗室進(jìn)行，也可以在半暗室和干擾

較小的野外場(chǎng)地進(jìn)行。但是由于超高頻標(biāo)簽的頻率較高，波長(zhǎng)只有1/3米左右，對(duì)暗室尺寸要求不太高，經(jīng)濟(jì)比較容易承受。

關(guān)于標(biāo)簽測(cè)試的物理設(shè)置，有雙天線(xiàn)和單天線(xiàn)兩種主要方法。為了最大性能，EPCglobal、ISO倡導(dǎo)了雙天線(xiàn)法。這個(gè)方法

采用一對(duì)左右圓極化天線(xiàn)，一發(fā)一收，達(dá)到最大收發(fā)隔離，使得測(cè)試系統(tǒng)可以用高功率發(fā)射，高靈敏度接收，從而應(yīng)對(duì)更差

靈敏度的標(biāo)簽。為了方便起見(jiàn)，也有用環(huán)行器將雙天線(xiàn)合并為收發(fā)雙工的單天線(xiàn)配置，由于天線(xiàn)反射特性，總體系統(tǒng)性能低

于雙天線(xiàn)配置。

   標(biāo)簽靈敏度通常可以用功率或場(chǎng)強(qiáng)表示。EPCglobal比較實(shí)用，采用了RIPTUT，亦即標(biāo)簽接收到的單極子輻射功率。用通

俗的話(huà)講，就是標(biāo)簽剛好可以工作的射頻場(chǎng)強(qiáng)用理想單極子天線(xiàn)接收到的功率。它的單位是dBm。ISO測(cè)試用場(chǎng)強(qiáng)表示，也

就是使得標(biāo)簽正常工作的最小場(chǎng)強(qiáng)。它的單位是V/m。

   EPCglobal標(biāo)簽接收單極子功率計(jì)算公式：RIP=EIRP-PL 公式 1；EIRP=P+GTx 公式 2。

   其中EIRP是儀器發(fā)射等效單極子輻射功率(dBm)，PL是儀器發(fā)射天線(xiàn)到標(biāo)簽的自由空間傳輸損耗(dB)，P是發(fā)射天線(xiàn)輸入功

率，GTx是發(fā)射天線(xiàn)增益(dB)。

   其中PRx是接收功率，PTx是發(fā)生功率，Ae是天線(xiàn)等效孔徑面積，R是收發(fā)天線(xiàn)距離。這個(gè)公式描述了理想單極子天線(xiàn)間遠(yuǎn)

場(chǎng)傳輸損耗和距離的關(guān)系。下面我們給出幾個(gè)典型樣本頻點(diǎn)，在典型測(cè)試距離上的自由空間傳輸損耗，單位是dB。要注意的，

上述是遠(yuǎn)場(chǎng)球面波模型下推算的，收發(fā)距離太近會(huì)使得計(jì)算結(jié)果偏離。EPCglobal規(guī)定在0.8-1米距離。ISO 18046-3規(guī)定最

近測(cè)試距離。其中，R是測(cè)試距離，L是發(fā)射天線(xiàn)最大邊長(zhǎng)(直徑)。

   在標(biāo)簽靈敏度測(cè)試當(dāng)中，大家經(jīng)常聽(tīng)到詢(xún)問(wèn)標(biāo)簽讀寫(xiě)距離。讀寫(xiě)距離和標(biāo)簽靈敏度、標(biāo)簽反射功率有關(guān)，但是實(shí)際應(yīng)用當(dāng)

中又和讀寫(xiě)器性能有關(guān)。所以在測(cè)試中假設(shè)讀寫(xiě)器用35dBm功率通過(guò)理想單極子天線(xiàn)發(fā)射，可以讀寫(xiě)的距離。那么問(wèn)題來(lái)了，

超高頻標(biāo)簽讀寫(xiě)距離很遠(yuǎn)，是否要裝備超大的射頻暗室呢?非也。我們?cè)谏鲜鲞h(yuǎn)場(chǎng)條件測(cè)量標(biāo)簽最小工作功率，減去發(fā)射天線(xiàn)

增益，得到等效單極子輻射功率EIRPTX然后根據(jù)空間傳輸衰減和距離平方成正比的原理，可以推算出讀寫(xiě)距離。

   正向連接距離也稱(chēng)為讀取距離，取決于標(biāo)簽開(kāi)啟工作所需要的場(chǎng)強(qiáng)。標(biāo)簽反射的功率大小決定了讀寫(xiě)器可以在多遠(yuǎn)讀到，所

以可從標(biāo)簽反射功率推算反向連接距離(reverse link range)。反向連接距離就是反射功率被天線(xiàn)增益5dBil、接收靈敏度-70

dBm的閱讀器識(shí)讀的距離。EPCglobal標(biāo)準(zhǔn)[2]提供了計(jì)算方法，且結(jié)果通常大于正向連接距離。其中，EIRPTx0是反向連接靈

敏度需要的發(fā)射等效單極子功率，定義為正向連接靈敏度加2dB;PRx0是EIRPTx0發(fā)射條件下接收到的標(biāo)簽反射功率;GRx是接收

天線(xiàn)增益。

   標(biāo)簽在被識(shí)讀ID號(hào)、讀取寄存器信息、寫(xiě)入寄存器信息的工作模式下需要消耗的功率不同，也就是這3個(gè)工作模式的靈敏度是

不一樣的。這也就有了識(shí)別、讀取、寫(xiě)入靈敏度3個(gè)測(cè)試模式。上述工作最低功率、最小場(chǎng)強(qiáng)、前向和反向讀取距離，都有這3

中工作模式下的指標(biāo)，且各不相同。 

   參數(shù)舉例：我們假設(shè)發(fā)射和接收天線(xiàn)增益都是6dBi，測(cè)試距離1米，標(biāo)簽天線(xiàn)增益2dB，標(biāo)簽反射損耗5dB，當(dāng)儀器發(fā)射頻率

915MHz，功率PTx時(shí)，標(biāo)簽接收到功率。PTag=PTx+6-31.7+2=PTx-23.7。假設(shè)標(biāo)簽反射功率是接收功率的1/3，大約-5dB。

那么測(cè)試儀接收機(jī)接收到的功率如下：PRx=PTag-5+2-31.7+6= PTag-28.7。根據(jù)這兩個(gè)公式計(jì)算不同發(fā)射功率對(duì)應(yīng)芯片和接

收機(jī)接收到的功率。也就是說(shuō)在較理想情況，1米距離測(cè)試超高頻標(biāo)簽接收到的標(biāo)簽反射功率比發(fā)射功率小大約62dB。目前最

好的標(biāo)簽可以達(dá)到-18dBm左右的開(kāi)啟功率，所以，測(cè)試儀接收到的標(biāo)簽信號(hào)功率一般在-47.4dBm以上。實(shí)際情況下，由于標(biāo)

簽天線(xiàn)設(shè)計(jì)，使得其增益小于2或者阻抗匹配帶來(lái)衰減，標(biāo)簽反射比-5dB小一些。考慮到這些因素，假設(shè)不超過(guò)10dB影響，接

收功率在-60dBm以上。

   所以rfid電子標(biāo)簽靈敏度測(cè)試并不要求測(cè)試儀器像讀寫(xiě)器那樣有極低的靈敏度，反而，測(cè)試精度和計(jì)量校準(zhǔn)是最關(guān)鍵的指標(biāo)。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，儀器是在保證量值傳遞的條件下精確測(cè)量的工具，比的是精度，不像被測(cè)標(biāo)簽比的是靈敏度和讀寫(xiě)距離。