一種UHF RFID天線方向圖和增益的測試方法

1 簡介

天線方向圖又稱為輻射方向圖和遠場方向圖。 所謂天線方向圖，是指與天線一定距離處，輻射場的相對場強隨方向變化的圖形。 通常以天線最大輻射方向上兩個相互垂直的平面方向圖來表示。 天線方向圖是衡量天線效能的重要圖形； 天線增益是天線輻射輸入功率（能量）的程度。 從通訊的角度來看，它是在一定方向、一定範圍內產生訊號的能力。 本文介紹如何使用芬蘭標籤效能測試儀來測試 UHF RFID 讀取器天線的方向圖和增益。

2. 測試中使用的系統和組件

測試中將使用芬蘭UHF標籤效能測試主機、標籤設計套件軟體包、金標籤（讀寫器效能測試系統中連接的標籤）、大型RFID測試黑盒子和轉盤系統。

3. 測試天線方向圖

這裡，芬蘭UHF標籤性能測試儀與金標籤一起使用來測試天線方向圖。 首先將金標連接到UHF天線的端口，讓芬蘭UHF天線作為金標的天線，如下圖所示：

測試環境為大型RFID測試黑盒子和轉盤系統。 將金標與UHF天線連接後，放置在暗箱內的轉盤上。 可實現全自動測試，如下圖所示：

這

4. 測試天線增益

使用此方法測試天線的增益需要了解芬蘭參考標籤和平板天線的詳細參數指標。 軟體方面，使用標籤設計套件軟體包中的閾值測試功能。 閾值測試功能將使用閱讀器的發射功率閾值。 即閱讀器可以發送多少功率來啟動標籤； 也使用啟動標籤的功率閾值，即標籤處的功率就是標籤啟動靈敏度。 在相同環境下，使用標籤性能測試儀搭配芬蘭平板天線和被測天線，測試標籤啟動靈敏度和讀寫器的發射功率閾值。 發射功率閾值會因天線增益的不同而有不同的測試結果。 透過這個差異可以計算出被測天線的增益。

測試過程：先用標籤性能測試儀和芬蘭天線搭建一個系統，使用這個系統進行測試，然後再使用參考標籤來驗證系統的正確性。 如何驗證呢？ 即測試芬蘭參考標籤的靈敏度功率閾值，然後匯入參考標籤的曲線（點擊綠色標籤的按鈕），如果差異小於1dB則驗證通過。 然後使用測試的天線代替芬蘭天線，其他連接保持不變。 此時，使用被測天線來測試參考標籤的閾值。

根據芬蘭天線的增益、芬蘭天線對參考標籤的測試結果以及被測天線對參考標籤的測試結果，計算出被測天線的增益。 各頻點增益計算公式如下：

G2 = G1 + Pt1 – Pt2

式中，G2為被測天線的增益，單位為dB；

G1為芬蘭天線的增益，單位為dB，詳見附件1；

Pt1為芬蘭天線測試參考標籤的發射功率閾值，單位為dBm；

Pt2是用被測天線測試參考標籤的發射功率閾值，單位為dBm。

  5 結論

透過芬蘭Voyantic公司的UHF標籤性能測試儀配合測試軟體、黑盒子、轉台等即可完成天線方向圖測試和天線增益測試，操作簡單，精度高。