基于RFID复合设备的RFID阅读器系统实验研究

　　1 问题点

　　试验过程中，发生误读率过高的异常：

　　结合实测经验，分析德国RFID复合设备误判Inlay的情况可分为两种：①将良品错误判定为坏Inlay剔除;②将坏Inlay误判为良品未能正常剔除。即如图1所示，0号、2号和3号Inlay(均为良品)存在误排现象;1号(坏Inlay)不能正常剔除。

　　图1：模拟Inlay在Melzer设备上运动情况

　　情况①需考虑：增大读写器天线辐射功率;增加读写器判定Inlay好坏的读取次数;调节天线与Inlay的相对位置;增加复合设备的判定时间窗口(后经验证为Duration参数的设定值);增加Delay参数的设置值等。情况②时我们需做相反方向考虑。远望谷读写器测试主要问题：复合设备高速运行情况下，图1中1号坏Inlay不能正常剔除。按照以上思路调节读写器、复合设备各参数及调节天线与Inlay相对位置均NG。

　　2 原因分析

　　经探讨分析可知：读写器测试所遇问题的原因，较大可能为德国RFID复合设备判定时间窗口与读写器输出电平时间窗口匹配问题。即在复合设备判定时间窗口内，Reader若能输出稳定的高电平或低电平，复合设备即可判定该Inlay为良品或劣品，并做屏幕打印、裁切等处理。可见：若解决1号坏Inlay不能正常剔除或降低复合设备误读误排现象，首先需确定复合设备的判定时间窗口(需考虑传感器信号的时间窗口和Trigger的时间窗口);其次控制Reader输出信号的时间窗口(Reader程序的编写)匹配Melzer设备的判定时间窗口。

　　(1)写新程序，分别提取传感器的时间窗口、Trigger时间窗口和Reader输出信号的时间窗口，并寻求复合设备中Delay参数与Duration参数设置与以上时间窗口的直接关系。此部分测试需用带有Maker的假Inlay进行测试，模拟Inlay全为良品时不同速度情况下各信号拉高和拉低的时刻。(2)结合读写器输出信号的时间窗口，分析及确定判定读写器输出为有效信号的波形(如图2所示)。四种情况分别为：读写器检测到Trigger信号到来时立刻拉高电平，保持一段时间后在Trigger时间复合设备窗口结束前拉低电平(包含上升沿及下降沿);读写器检测到Trigger信号到来时立刻拉高电平，保持较长时间且在Trigger时间窗口结束后拉低电平(只包含上升沿);读写器检测到Trigger信号到来时立刻拉低电平，保持较长时间且在Trigger时间窗口结束后拉高电平(只包含下降沿);在Trigger时间窗口内一直保持高电平。(3)模拟坏Inlay无规律排列在良品Inlay中的情况，测试新程序下复合设备能否正常剔除劣品。此部分需用真Inlay测试，且模拟情况如图2所示。

　　图2 坏Inlay无规律出现情况模拟

　　注：“√”表示可识读的Inlay;“×”表示扣掉芯片的Inlay。

　　3 测试及数据分析

　　(1)通过对传感器及Trigger时间窗口的提取，我们可以确定复合设备给出Trigger信号的时间窗口在传感器信号的时间窗口之内，如途图3所示;

　　图3 实测传感器与Trigger信号的时间窗口

　　(2)设置Delay和Duration参数为不同数值，测试不同速度下时间窗口的长度，测试记录的数据如表2所示，其中：t0-4表示Trigger信号在传感器拉高电平后做出相同动作的时间段，t4-5表示Trigger的时间窗口，t0-2表示传感器信号的时间窗口。

　　图4 传感器和Trigger信号的时间窗口

　　注：t的单位为秒(s)

　　可见：分析t4-5发现Trigger的时间窗口因设备运行速度的变化而改变，且大于等于Duration参数的设置值;t0-4=Basetime+Delay，当设备中Transponder相关参数设定不变时，Basetime为某一定值，此时约为110ms。

　　(3)针对测试计划二，我们以五百枚假Inlay为一组进行测试，测试数据如表图5所示。

   　图5 四种情况下Melzer设备误排Inlay的测试

　　分析以上测试结果可知：在Trigger时间窗口内，读写器若有高电平输出，复合设备即可判定该Inlay为良品;针对情况四，我们共测试三组，误排数量为0，可见，读写器输出的高电平若能覆盖Trigger的时间窗口，复合设备误判Inlay的情况可以大大改善。

　　(4)结合以上测试内容，且经过多次的测试及优化新程序，我们认为最理想的选择是以传感器信号到来作为读写器拉升信号的基点，以Trigger信号的结束作为读写器拉低信号的基点，如图6所示。

　　图6 读写器拉高及拉低电平的最佳基点选择

　　4 解决方案

　　通过增加复合设备信号线的每枚inlay的下降沿作为读写器判断参考终止点，通过设定一定判断的时间区间，并开发对应的读写器程序达到准确检知的目的

　　5 测试结果

　　上述测试，共计4722枚inlay，共计误排27枚，在千分之5.7左右，其中读到但在时间窗口之外的误排数量为20枚，约有千分之4左右，将有效判断时间加上之后问题得到阶段性成功。