超高频标签是指840M到960MHz的无源RFID标签。此频段的标签源自EPCglobal Class 1 Generation 2标准。EPCglobal是电子产品编码标准组织，第二代RFID标准的第一类常缩写为C1G2。本标准规定了860M-960MHz超高频范围内的射频识别协议。该协议的特点是微秒级的读写器-标签响应和科学的防碰撞机制，可以在几十米的距离内快速读写标签。理想情况下，每秒钟有两三百个库存标签，阅读距离可以达到30米左右。一度被誉为下一代智能物流的标准。之后，ISO接受了这一标准，并将其更改为icub c标准。近年来，我国也在该技术上有所发展和创新，推出了自己的标准GB/T 29768，其频率设置在840-845MHz和920M-925MHz，避开了相邻的GSM业务频段。
目前，这些协议统称为800-900MHz超高频RFID。这些协议继承了响应速度快、盘点速度快、读写距离远的特点。这些流行协议产品的性能成为使用的关键。其中，标签处于激烈竞争的中心。RFID标签单价低，但使用量大，对设计和制造要求较高。由于标签设计技术和生产工艺的缺陷和不稳定性，必须通过性能测试来检验。
然而，由于非接触式射频测量，这种标签灵敏度测试有各种技术问题要克服。本文着重研究方法、理论和实践。
超高频射频标签灵敏度测试方法
基本设置
UHF标签测试往往在微波黑盒或暗室中进行，也可以在干扰较少的半暗室和野外进行。但由于UHF标签的频率很高，波长只有1/3米左右，对暗室尺寸的要求也不太高，所以经济上相对容易承受。标签测试的物理设置主要有两种方法，即双天线和单天线。为了获得最佳性能，EPCglobal和ISO提倡使用双天线方法。这种方法使用一对左右圆极化天线，一个发射一个接收，实现发射和接收的最大隔离，使测试系统可以高功率发射，高灵敏度接收，以应对灵敏度更差的标签。为了方便起见，循环器也用于将双天线组合成具有双工收发器的单天线配置。由于天线反射特性，整体系统性能低于双天线配置。
图1双天线标签测试配置示意图
代表单位
标签的灵敏度通常可以用功率或场强来表示。Epc比较实用，用的是RIPTUT，也就是标签接收到的单极辐射功率。通俗地说，就是标签在理想单极天线接收到的功率下刚好可以工作的射频场强。它的单位是dBm。
ISO测试用场强表示，即使标签正常工作的最小场强。它的单位是伏特/米。
两个测试结果看起来不一样，实际上是由测试人员的发射功率计算出来的。
EPCglobal标签接收单极功率计算公式:
RIP=EIRP-PL方程1
EIRP=P+GTx公式2
其中EIRP是仪器发射的等效单极辐射功率(dBm)，PL是仪器发射天线到标签的自由空传输损耗(dB)，p是发射天线的输入功率(dBm)，GTx是发射天线增益(dB)。
其中，PRx是接收功率，PTx是产生的功率，Ae是天线的等效孔径面积，R是发射天线和接收天线之间的距离。该公式描述了远场传输损耗与理想单极天线之间距离的关系。下面，我们给出几个典型的采样频点，以及典型测试距离上free 空之间的传输损耗，单位为dB。
需要注意的是，上述计算是基于远场球面波模型，如果收发距离太近，计算结果会有偏差。Epc规定的距离为0.8-1m。ISO 18046-3规定了最近的测试距离。
其中r是测试距离，l是发射天线的最大边长(直径)。我们给出了ISO对典型天线尺寸和典型频率下的测试距离的要求。
各种测试项目
正向连接距离
在标签敏感度测试中，人们经常会听到关于标签读写距离的问题。读写距离与标签灵敏度和标签入射功率有关，但在实际应用中与阅读器性能有关。因此，在测试中，假设读写器可以通过理想单极天线以35dBm的功率读写。那么，问题来了，超高频标签的读写距离很长。需要配备超大的射频暗室吗？不可以，我们测量标签在上述远场条件下的最小工作功率，减去发射天线的增益，得到等效单极子辐射功率EIRPTX。然后根据空之间的传输衰减与距离的平方成正比的原理，我们可以计算出读写距离:
前向链接范围，也称为阅读距离，取决于标签打开所需的场强。
反向连接距离
标签的反射功率决定了读取器能读取多远，因此可以根据标签的入射功率计算反向链路范围。反接距离是天线增益为5dBil，接收灵敏度为-70dBm的阅读器可以读取入射功率的距离。Epc标准[2]提供了一种计算方法，结果通常大于正向连接距离。
其中EIRPTx0为反向连接灵敏度所需的传输等效单极功率，定义为正向连接灵敏度加2dBPRx0为EIRPTx0传输条件下接收的标签入射功率；GRx是接收天线增益。
不同标签工作模式的灵敏度
标签在读取ID号、读取寄存器信息和写入寄存器信息三种工作模式下消耗的功率不同，即这三种工作模式的灵敏度不同。测试模式有三种:识别、读写灵敏度。上面提到的最小工作功率、最小场强、正反向阅读距离，这三种工作模式下都有指标，而且是不一样的。
EIRP和企业资源规划
在许多标准中，等效单极用于传输更多功率，但ERP也很有用。在ERP 2013年发布的国家电网公司标准中，指的是等效偶极子天线发射功率。理想的偶极天线增益约为2.2，所以两者之间存在这样一个常数差。
参数示例
我们假设发射和接收天线的增益为6dBi，测试距离为1米，标签天线的增益为2dB，标签的反射损耗为5dB。当仪器发射频率为915MHz，功率为PTx时，标签接收功率。
PTag=PTx+6-31.7+2=PTx-23.7
公式11
假设标签入射功率是接收功率的1/3，约为-5dB。那么测试仪接收器接收的功率如下:
PRx=PTag-5+2-31.7+6= PTag-28.7
等式12根据这两个等式计算对应于不同发射功率的芯片和接收器接收的功率:
也就是说，在理想情况下，在1米距离处测试的UHF标签接收的标签入射功率比发射功率小大约62dB。目前最好的标签可以达到-18dBm左右的开启功率，所以测试仪接收到的标签信号功率一般在-47.4dBm以上，实际由于标签天线的设计，其增益小于2或者阻抗匹配引起的衰减，标签反射比小于-5dB。考虑到这些因素，假设影响不超过10dB，接收功率在-60dBm以上。
因此，RFID标签灵敏度测试不需要测试仪器像读写器一样具有极低的灵敏度。相反，测试精度和测量校准是最关键的指标。简单来说，仪器就是在保证量值传递的情况下，进行精确测量的工具，是和准确度比的，不像被测标签，是和灵敏度，读写距离比的。
测试示例
笔者利用聚星仪器第二代RFID综合测试仪，在黑盒环境下测试了两种UHF标签的灵敏度。测试的标签一个是EPC C1G2，一个是800/900MHz标签。每个标签测试10次，以获得其重复精度。
(a)EPCUHF样品的标准偏差
(b)国家标准样品的标准偏差
图2识别两种标签的最小开度
图2显示了重复性测试的曲线。其中(a)为EPCglobalC1G2 UHF样品标签的识别能力，(b)为国标800/900M标签样品的识别能力。可以看出，在这组样本中，国标标签的灵敏度优于EPC标签，并且我们发现国标标签能否在临界功率启动的随机性更大，因此其标准差略大于EPC样本标签。总之，这个实验说明仪器的重复性优于0.1dB，通常低端用读写器芯片或者类似技术组装。
测试设备的重复精度远不如这台仪器的性能，给测量精度带来很大问题。
在计量校准方面，国家计量院系统已经具备RFID测试仪的校准方法和设施，也具备天线增益测量的设备。笔者将四个RFID测试天线送检，测试其增益，并在实验室用两个天线进行验证，达到了较高的一致性和重复精度。
摘要
超高频RFID标签测试是在计量校准的保证下，利用高精度仪器和天线进行的高精度溯源测试。仪器通过空中的接口指令响应被测标签，测试标签识别、读写所需的最小入射功率，以及近距离下标签入射功率。然后根据这个最小工作功率，计算标签等效单极天线的接收功率灵敏度和前向连接距离。根据功率灵敏度和入射功率，计算反接距离。
EPCglobal和ISO对测试条件和测量单位有不同的规定。Epc采用等效功率和距离，ISO采用场强和反射雷达截面积变化率。前者更接近使用场景，后者更接近物理原理，但两者其实都是同一物理量测量的计算结果，没有优劣之分。
根据各种标准和规范，标签的测试距离大多在1m以内，发射功率在0-30dBm，接收信号功率大多在-60dBm以上。
在测量仪器方面，高精度的仪器是基础，精确的测量和校准，包括仪器射频收发和天线增益，是准确度的保证。目前高端仪器的测量精度可以达到0.3dB，重复性可以优于0.1dB。
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