實訓(xùn)2RFID超高頻讀寫器設(shè)置及功率頻率對標(biāo)簽讀取距離影響

RFID實驗設(shè)備：每2人一組，每組一個RFID實驗箱（RF－ST001）、一臺計算機實驗材料：1、超高頻讀寫器模塊1塊、超高頻讀寫器天線1塊（白色方塊）、超高頻標(biāo)簽2條2、連接線：電源線1條、USB轉(zhuǎn)串口線（方口線）1條、超高頻饋線1條實驗軟件：讀寫器控制軟件RFIDReader、安裝設(shè)置好USB轉(zhuǎn)串口驅(qū)動程序?qū)嶒災(zāi)康模菏煜FID超高頻讀寫器設(shè)置與使用，了解超高頻讀寫器各參數(shù)的含義和設(shè)置方法，探究讀寫器功率及頻率對標(biāo)簽讀取距離影響軟件所在位置：ftp://ywq:123456@3，教師——教學(xué)輔助材料——0RFID（射頻識別）技術(shù)準(zhǔn)備知識：國際上目前還沒有統(tǒng)一的RFID編碼規(guī)則，日本支持的UID標(biāo)準(zhǔn)和歐美支持的EPC標(biāo)準(zhǔn)是當(dāng)今影響力最大的兩大標(biāo)準(zhǔn)。EPC的Gen1協(xié)議Gen1標(biāo)準(zhǔn)是EPCglobal的前身Auto-IDCenter制定的。EPC的Gen1是第一代之意，Gen是generation(世代)的縮寫。它包括Class0協(xié)議和Class1協(xié)議，其中Class0協(xié)議下的標(biāo)簽是只讀的，不可以寫入；而Class1協(xié)議下的標(biāo)簽雖是可讀寫的，但是只能寫一次，寫完后就成為只讀標(biāo)簽，這兩種協(xié)議下的標(biāo)簽都不具有保密性。Class0和Class1協(xié)議都是EPC的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。EPC的Gen2協(xié)議Gen2是EPCglobal制定的Class1UHF頻段射頻識別空中接口的第二代標(biāo)準(zhǔn)。在Gen2協(xié)議下的標(biāo)簽可以重復(fù)讀寫，并且增加了保密性能。此后EPCGlobal和國際標(biāo)準(zhǔn)化組織合作以該標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)出臺了ISO18000-6C國際標(biāo)準(zhǔn)。目前幾乎所有的標(biāo)簽廠商停止Gen1協(xié)議的超高頻芯片的開發(fā)和生產(chǎn)，超高頻領(lǐng)域市場上主流產(chǎn)品均為符合C1G2協(xié)議產(chǎn)品。實驗內(nèi)容與要求：超高頻讀寫器的添加與設(shè)置：掌握各參數(shù)設(shè)置與使用，了解各參數(shù)的意義改變RFID超高頻讀寫器的功率，觀察對應(yīng)功率下標(biāo)簽最大讀取距離的變化趨勢（教師考核點1）改變RFID超高頻讀寫器的頻率，觀察對應(yīng)頻率下標(biāo)簽最大讀取距離的變化趨勢（教師考核點2）將自己做的實驗報告提交到院FTP指定處：實驗報告將為你未來工作積累經(jīng)驗，請認真總結(jié)你的經(jīng)驗和教訓(xùn)，將實驗報告寫出自己的特點，這將為以后留下最適合自己特點的寶貴資料實驗步驟：讀寫器的添加與設(shè)置：1.硬件連接：確認超高頻讀寫器已用饋線連接超高頻天線（白色方形）、已用USB連接線連接實驗箱和電腦、電源已連接，然后啟動電源。2.軟件安裝：確認已在電腦上安裝USB轉(zhuǎn)串口驅(qū)動程序（檢查設(shè)備管理器是否識別到4個USB轉(zhuǎn)串口）、讀寫器控制軟件。3.添加超高頻讀寫器：4.在電腦上打開讀寫器控制軟件，進入主界面，點擊主菜單“control”，選擇下拉菜單中“AddUHFReader”。如圖B1-1示：選擇串口（直接使用默認串口），如圖B1-2示，點擊ok超高頻讀器添加完畢，出現(xiàn)一個超高頻讀寫器界面，主界面上顯示讀寫器基本信息，如圖B1-3示：超高頻讀寫器的設(shè)置鼠標(biāo)選中該讀寫器，鼠標(biāo)右擊、選中“ReaderSettingsandDiagnostics”,進入讀寫器參數(shù)設(shè)置界面。如圖B1-4示：

圖B1-3圖1-4讀寫器參數(shù)的了解和設(shè)置InventoryDelay參數(shù)，用于設(shè)置讀寫器讀取標(biāo)簽的頻率，例如：其值設(shè)置10ms表示讀寫器每間隔10ms讀取一次標(biāo)簽信息。讀寫器讀取標(biāo)簽的次數(shù)在主界面上實時動態(tài)顯示，如圖B1-6示：TagModel參數(shù)，選擇協(xié)議類型，具體有Gen2(ISO16000C)、Gen2+RSSI、ISO6B(ISO16000B)。目前，市場上大部分標(biāo)簽都遵守Gen2協(xié)議。Gen2+RSSI表示主界面上將同時動態(tài)顯示讀寫器讀取標(biāo)簽的次數(shù)和返回的射頻信號強度，了解各項參數(shù)實際功用和意義后，也可對這些參數(shù)進行自定義設(shè)置。Gen2Setting中的4項參數(shù)是對協(xié)議本身進行參數(shù)的設(shè)定，此項內(nèi)容設(shè)置方法可以參考ISO18000-6C協(xié)議等資料。Outputlevel參數(shù)和Sensitivity參數(shù)，兩者分別用于調(diào)節(jié)讀寫器讀取功率和靈敏度。功率設(shè)置值越大，讀寫器讀取標(biāo)簽的有效距離越長；靈敏度設(shè)置值越小，讀寫器讀取標(biāo)簽的靈敏度越高。（功率與標(biāo)簽讀取距離的關(guān)系請做實驗驗證）Frequencies中有八項參數(shù)，其中Profile參數(shù)表示全球不同國家和地區(qū)對UHF頻段設(shè)置的不同標(biāo)準(zhǔn)，包括USA、Europe、Japan、Chin***.625、Chin***.125、Korea等，一旦選擇某一標(biāo)準(zhǔn)，其余的七項參數(shù)也隨即確定，如圖B1-8示：（頻率與標(biāo)簽讀取距離的關(guān)系請做實驗驗證，記錄不同國家支持的超高頻UHF的工作頻段，找出該讀寫器的最佳響應(yīng)頻段）二、探究讀寫器發(fā)射功率對RFID標(biāo)簽讀取距離的影響。1.系統(tǒng)設(shè)置打開讀寫器后臺控制軟件，RFID讀寫器后臺控制軟件和RFID讀寫器連接成功后，選中標(biāo)簽，將讀寫器的功率參數(shù)（Outputlevel）設(shè)置為-19，此設(shè)置對應(yīng)的含義為讀寫器輸出功率在最大輸出功率的基礎(chǔ)上衰減了19dBm。logo2.測量距離按開始掃描——取一超高頻標(biāo)簽對準(zhǔn)白色天線——移動標(biāo)簽遠離天線，改變RFID標(biāo)簽平面與RFID讀寫器天線之間的垂直距離，直到RFID讀寫器剛好能夠讀到RFID標(biāo)簽，此時標(biāo)簽到讀寫器天線之間的距離即最大讀取距離；測量最大讀取距離（單位為cm），將該數(shù)據(jù)記錄在表3-1中；3.更改功率依次將outputlevel更改為-15,-10,-5,0，重復(fù)步驟2，并將所有測得的距離記錄在3-1中。4.更改標(biāo)簽依次將不同型號的標(biāo)簽放在讀寫器前，重復(fù)2—5步驟，并將所有測得的數(shù)據(jù)記錄在表3-1中。結(jié)論：RFID讀寫器輸出功率越大，讀取距離就越長（越長或越短？）序號標(biāo)簽型號-19（讀取距離cm）-15（讀取距離cm）-10（讀取距離cm）-5（讀取距離cm）0（讀取距離cm）154-ED61014.538.558.75287-OE81332.540.5475.實驗結(jié)果表3-1RFID讀寫器功率的改變對RFID標(biāo)簽讀取距離的影響記錄表（教師檢查點1）6.思考題：Outputlevel設(shè)置為0時讀寫器端口對應(yīng)的輸出功率約為30dBm（即1000mW），假設(shè)Outputlevel設(shè)置為-30時對應(yīng)的輸出功率應(yīng)該為多少？（提示：該讀寫器的功率參數(shù)值（Outputlevel）對應(yīng)的含義為讀寫器輸出功率在最大輸出功率的基礎(chǔ)上衰減的分貝數(shù)）答：1000mW。從理論上進行計算，Outputlevel設(shè)置為-3對應(yīng)的輸出功率是設(shè)置為0時輸出功率的1/2嗎？為什么？（提示：dBm單位表示相對于1毫瓦的分貝數(shù)，1dBm=10lg(P/1mW),可讀為分貝毫瓦）答:不是，因為功率密度曲線不是一個規(guī)律的曲線.三、探究讀寫器頻率對標(biāo)簽讀取距離影響1.系統(tǒng)設(shè)置打開讀寫器后臺控制軟件，RFID讀寫器后臺控制軟件和RFID讀寫器連接成功后，選中標(biāo)簽，將讀寫器的起始頻率840.125kHz，結(jié)束頻率為844.875kHz。2.測量距離改變RFID標(biāo)簽平面與RFID讀寫器平面之間的垂直距離，直到RFID讀寫器剛好能夠讀到RFID標(biāo)簽，測量RFID讀寫器天線與RFID標(biāo)簽之間的距離（單位為cm），將該數(shù)據(jù)記錄在表4-1中。3.更改頻率依次將頻率更改為中國2、歐洲、美國、中國1、日本等工作頻段。重復(fù)步驟4，將所測得的數(shù)據(jù)記錄到4-1表中。4.更改標(biāo)簽依次替換不同型號的標(biāo)簽，放置在讀寫器前。重復(fù)2—5步驟。并將所測得的數(shù)據(jù)記錄到4-1表中。5.實驗結(jié)果表4-1RFID讀寫器頻率的改變對RFID標(biāo)簽讀取距離的影響記錄表（教師檢查點2）結(jié)論：讀寫器天線和標(biāo)簽天線均存在最佳響應(yīng)頻段，實驗室的超高頻讀寫器天線和標(biāo)簽天線的最佳響應(yīng)頻段是902.750-927.250美國頻段。序號標(biāo)簽型號840.125-844.875讀取距離cm865.7-867.5讀取距離cm902.750-927.250讀取距離cm920.625-924.375讀取距離cm915.250-915.250讀取距離cm952.4-953.6讀取距離cm917.300-920.300讀取距離cm中國頻段2歐洲美國中國頻段1美國頻段內(nèi)日本韓國154-ED15.51839.538.539.521.525.5287-OE7.512.517181721.525.56.思考題1.點擊”profile”下拉式按鈕，查出各國為超高頻RFID劃分的工作頻段是如何規(guī)定的，哪個國家為超高頻RFID劃分的頻段最寬？答：各國為超高頻RFID劃分的工作頻段如下：中國頻段2：840.125-844.875歐洲：865.7-867.5美國：902.750-927.250中國頻段1：920.625-924.375日本：952.4-953.6韓國：917.300-920.300其中，美國為超高頻RFID劃分的頻段最寬2.某廠商擬設(shè)計一種能夠在美國和中國均可正常工作的標(biāo)簽，則該標(biāo)簽應(yīng)當(dāng)設(shè)計至少在哪個頻段具有較好的讀取特性？答：在美國頻段內(nèi)即：902.750-927.2507.知識學(xué)習(xí)讀寫器天線和標(biāo)簽天線均存在最佳響應(yīng)頻段，在最佳響應(yīng)頻段內(nèi)可以獲得較好的讀取距離。當(dāng)工作頻率偏離天線設(shè)計的工作頻率范圍時，會引起天線電參數(shù)的變化，例如引起方向圖的變形、輸入阻抗的改變等，從而引起輻射范圍的改變。實驗結(jié)果：學(xué)會了超高頻讀寫器參數(shù)的設(shè)置，了解了各參數(shù)的意義描述你所觀察到的超高頻讀寫器功率及頻率對標(biāo)簽讀取距離影響結(jié)果，并描述為什么會產(chǎn)生這樣的結(jié)果？讀寫器讀取功率值設(shè)置越大，讀取標(biāo)簽的有效距離越長；讀寫器天線和標(biāo)簽天線均存在最佳響應(yīng)頻段，實驗室的超高頻讀寫器天線和標(biāo)簽天線的最佳響應(yīng)頻段是902.750-927.250。按要求完成實驗報告，并提交到院FTP經(jīng)驗總結(jié)和知識拓展：1.在完成本實驗過程中，你遇到了什么困難？最后是如何解決的？（請學(xué)生寫出詳細的解決過程）。答：暫時沒有遇到什么困難。2.思考題匯總：1）Outputlevel設(shè)置為0時讀寫器端口對應(yīng)的輸出功率約為30dBm（即1000mW），假設(shè)Outputlevel設(shè)置為-30時對應(yīng)的輸出功率應(yīng)該為多少？（提示：該讀寫器的功率參數(shù)值（Outputlevel）對應(yīng)的含義為讀寫器輸出功率在最大輸出功率的基礎(chǔ)上衰減的分貝數(shù)）答：1000mW2）從理論上進行計算，Outputlevel設(shè)置為-3對應(yīng)的輸出功率設(shè)置為0時輸出功率的1/2嗎？為什么？（提示：dBm單位表示相對于1毫瓦的分貝數(shù)，1dBm=10lg(P/1mW),可讀為分貝毫瓦）答:不是，因為功率密度曲線不是一個規(guī)律的曲線.3）點擊”profile”下拉式按鈕，查出各國為超高頻RFID劃分的工作頻段是如何規(guī)定的，哪個國家為超高頻RFID劃分的頻段最寬？答：各國為超高頻RFID劃分的工作頻段如下：中國頻段2：840.125-844