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RFID Test in der Entwicklung und im Labor

Das Voyantic Tagformance Pro

Tagformance Pro RFID Testsystem
Tagformance Pro RFID Testsystem

Das Voyantic Tagformance Pro als Nachfolger des Tagformance Lite und des Tagformance HF ist ein kompaktes, einfach zu bedienendes RFID Testsystem zur Überprüfung der Leistungsfähigkeit von Transpondern für NFC, HF 13,56 MHz und UHF (867 MHz / 902-955 MHz).
Es werden unter anderem die Protokolle nach ISO 15693 und ISO 14443 A&B sowie ISO 18000-6C (EPC Class 1 Gen2 Definition) unterstützt. Mit der Tagged-Item Grading Suite sind vollautomatische Messungen nach dem GS1 Tagged-Item Performance Protocol (TIPP) möglich.

Das System besteht aus einer kompakten Messbox und der entsprechenden Software mit grafischer Benutzeroberfläche. Wichtige Parameter wie die Empfindlichkeit eines Transponders, die rückgestrahlte Leistung (Backscatter) oder auch die Bestimmung der optimalen Montageposition von Transpondern und Antennen können mit dem Tagformance Pro Mess- und Testsystem bestimmt werden. Dafür wird eine Vielzahl von Zubehör wie Antennen und Absorber Kammern angeboten.

Tagformance Pro RFID Testsystem UHF Kit
Tagformance Pro RFID Testsystem UHF Kit

Durch diese Messungen sind Aussagen möglich, auf welchen Frequenzbereich ein Transponder optimal abgestimmt ist und wie sich der Transponder in der jeweiligen Anwendung oder dem Montageort auf dem zu identifizieren Objekt (z.B. Palette) verhält.

Das Tagformance PRO System arbeitet im Frequenzbereich von 10 bis 30 MHz (HF & NFC) sowie 600 bis 1300 MHz (UHF) und kann somit für die Qualifizierung, den Test und die Qualitätskontrolle von Transpondern für die Märkte in Europa, den USA und Asien eingesetzt werden.
Die intuitive Benutzerführung erleichtert es auch ungeübten Mitarbeitern das System in kurzer Zeit in Betrieb zu nehmen und erfolgreich zu bedienen. So ist höchste Produktivität auch in der Messtechnik gewährleistet.

Vorteile

Tagformance Pro RFID Testsystem
Tagformance Pro RFID Testsystem
  • Aussagekräftige Messergebnisse
  • Kalibrierung an die Verhältnisse vor Ort
  • Einfache, intuitive Bedienung der Software
  • API für National Instruments Labview
  • Schnelle Fehlersuche
  • Messung von Transpondern für
  • .. EU (ETSI)
  • .. US (FCC)
  • .. Japan
  • .. China
  • Beschleunigte Entwicklung von Produkten
  • Beschleunigte Entwicklung von kundenspezifischen Anpassungen
  • Leichte Anpassung von bestehenden Produkten an neue Kundenanforderungen
  • Schnellere Markteinführung durch optimale Unterstützung des technischen Verkaufs
  • Einfach Dokumentation der Produkteigenschaften auch für den Endkunden / Anwender

Anwender des Tagformance PRO Testsystems

  • Transponderhersteller
  • Systemintegratoren
  • Forschungsinstitute
  • Behörden
  • Transponderhersteller
  • Systemintegratoren

Anforderungen der Transponderhersteller

  • Qualifizierung von RFID Transpondern
  • Vergleich von RFID Transpondern unterschiedlicher Hersteller
  • Einfluss von unterschiedlichen Untergrundmaterialien auf die Leistungsfähigkeit von RFID Transpondern
  • Quantitative Qualitätskontrolle in der Transponderfertigung

Funktionen für Transponderhersteller

  • Messung des Ansprechverhaltens (Threshold) von Transpondern
  • Messung der Stärke des Backscatter Signals
  • Population Measurement
  • Protokoll Test

Messung der Empfindlichkeit - Threshold Level

Die Empfindlichkeit wird dadurch bestimmt, dass die Leistung einer Signalquelle (Leseeinheit) so lange erhöht wird, bis der Transponder ausreichend Energie erhält um auf ein Kommando zu antworten.
Wird nun während der Messung die Frequenz der Signalquelle variiert, so bekommt man als Resultat die Frequenzgangkurve der Empfindlichkeit des Transponders. Dies entspricht der Messung der minimalen Signalstärke (Energie), die ein RFID Transponder empfangen muss, um in der Lage zu sein, seine vollständige EPC (ID) Nummer an das RFID Lesegerät (Reader) zurückzuschicken (Threshold Level).

Messung des Backscatter Signals

Die Stärke des Backscatter Signals, also des modulierten Signals vom Transponder zum Reader, wird durch die Erfassung der Leistung des Signals bestimmt. Diese Messung erfolgt zeitgleich mit der Messung der Empfindlichkeit.
Zusätzlich sind noch Messungen wie die Abhängigkeit des rückgestrahlten (Backscatter) Signals von der eingestrahlten Energie sowie der zeitliche Verlauf des rückgestrahlten (Backscatter) Signals möglich.

Durch Messungen mit dem Tagformance PRO Testsystem sind unterschiedliche Aussagen möglich, z.B. auf welchen Frequenzbereich ein RFID Transponder optimal abgestimmt ist und wie sich der Transponder in der jeweiligen Anwendung oder dem Montageort auf dem zu identifizierenden Objekt (z.B. Palette) verhält. Diese Funktionen ermöglichen nun ein objektives Vergleichen von Transpondern einer baugleichen Serie oder von Transpondern unterschiedlicher Bauart in einem weiten Frequenzbereich.

Dadurch kann die Eignung der Transponder für unterschiedliche Regionen (EU-ETSI, US-FCC, ..) mit ihren jeweiligen Frequenzanforderungen einwandfrei beurteilt werden. Dies ist die entscheidende Analyse zur Optimierung der Transponderantennen, der Einflüsse der verwendeten Trägermaterialien und Klebstoffe sowie zur messtechnischen Erfassung der allfälligen Streuungen in der Leseperformance bedingt durch Fertigungstoleranzen.

Systemintegratoren

  • Optimierung der Montageposition von Transpondern auf unterschiedlichen Objekten wie
  • - Paletten
  • - Kunststoffkisten
  • - Verpackungen
  • - Reusable Transport Items (RTI)
  • Einfluss des Montageuntergrundes
  • Auswahl der optimalen Antennen für RFID Reader (Schreib-/Lesegeräte)
  • Optimierung der Montageposition von Antennen für RFID Reader (Schreib-/Lesegeräte)

Messung des Backscatter Signals

Die Stärke des Backscatter Signals, also des modulierten Signals vom Transponder zum Reader, unter Berücksichtigung der verwendeten Antennen wird durch die Erfassung der Leistung des Signals bestimmt. Diese Messung erfolgt zeitgleich mit der Messung der Empfindlichkeit.
Zusätzlich sind noch Messungen wie die Abhängigkeit des rückgestrahlten (Backscatter) Signals von der eingestrahlten Energie sowie der zeitliche Verlauf des rückgestrahlten (Backscatter) Signals möglich.

Messung der Empfindlichkeit - Threshold Level

Die Empfindlichkeit wird dadurch bestimmt, dass die Leistung einer Signalquelle (Leseeinheit) in Kombination mit der verwendeten Antenne so lange erhöht wird, bis der Transponder ausreichend Energie erhält um auf ein Kommando zu antworten.
Wird nun während der Messung die Frequenz der Signalquelle variiert, so bekommt man als Resultat die Frequenzgangkurve der Empfindlichkeit des Transponders. Dies entspricht der Messung der minimalen Signalstärke (Energie), die ein RFID Transponder empfangen muss, um in der Lage zu sein, seine vollständige EPC (ID) Nummer an das RFID Lesegerät (Reader) zurückzuschicken (Threshold Level).

Speziell für Systemintegratoren offeriert das im zweiten Softwarepaket, der „Application Development Suite“, enthaltene Population Analysis Tool eine hervorragende Möglichkeit, einen Anwendungsfall im Ganzen zu beurteilen.

Population Analysis Tool - Antennenposition

Es soll nicht unerwähnt bleiben, dass zur Optimierung nicht nur der Typ sondern auch die Position des Transponders verändert werden kann. Schließt man statt der Messantennen die in der zukünftigen Anwendung geplanten RFID Antennen an das Messsystem, so lässt sich natürlich auch der Typ der Erfassungsantennen oder deren Position als der zu variierende Parameter betrachten. Das Tagformance PRO hilft auch hier bei der Optimierung der RFID Lösung.

Komponenten

Das Tagformance PRO Ssstems besteht aus den zentralen Hardware- und Software-Komponenten sowie eienr Vielzahl von Optionen.

  • Hardware
  • Software
  • Hardware HF Messkammern
  • Hardware Optionen
Tagformance Pro RFID Testsystem
Tagformance Pro RFID Testsystem

Die Hardware des Tagformance PRO Systems besteht im Wesentlichen aus der zentralen Messbox, die sowohl Sender, Empfänger als auch die Elektronik zur Demodulation, Auswertung und Interpretation der Signale enthält.
Die Messbox zeigt durch LED Signale, unabhängig von der zentralen Auswertesoftware, die elementaren Systemzustände (Sender aktiv / Empfänger aktiv) an.
Zur Steuerung des Systems ist nur ein PC / Laptop mit USB 2.0 Schnittstelle und die mit dem System gelieferte Testsoftware (Auswertesoftware) notwendig. Diese Software ist in unterschiedlichen Konfigurationen erhältlich.

  HF UHF
Frequenzbereich: 10 bis 28 MHz 860 - 960 MHz
Frequenzbereich (erweitert):   800 - 1000 MHz
Ausgangsleistung: -10 bis 27 dBm 0 .. 27 dBm (2 W ERP ETSI / 4W EIRP (FCC))
Testfunktionen: Load Modulation Test (Backscatter) Power sweep on a selected frequency while measuring the tag's response signal strength.  
  Active Threshold Sweep: Sweeps through the selected frequency range and detects the minimum required transmit power for correct tag response to a query command at each frequency point.  
  Impedance Measurement S11 , Z, f, Q  
Modulation:    
Unterstützte Protokolle: ISO 15693
ISO 14443 A and B
ISO 18000-6C, ISO 18000-63
Unterstütze Kommandos:   DSB-ASK, PR-ASK
Return Link Modulation:   FM0, Miller
Optionale Funktionen und Zubehör: Automatische Entfernungsmessung, kontrollierte lineare Bewegung zwischen Antenne und Transponder, vollautomatisch gesteuert durch die Testsoftware CE Messung, TIPP Messungen
Antennenstecker Ausgang: N female
Antennenstecker Eingang: N female
PC Interface: Ethernet LAN, TCPI / IP
Betriebssystem für Testsoftware: Microsoft Windows WIN10 (32/64 bit) , WIN11 (32/64 bit)
Abmessungen Messbox: 185 x 90 x 220 mm
Gewicht: 3.4 kg
Spannungsversorgung: 110-230 VAC / 50-60 Hz mit externem Netzteil

Tagformance PRO Software

Tagformance Lite Software Threshold
Tagformance Lite Software Threshold

Die Tagformance Software ist das zentrale Element der Bedienung des Tagformance Testsystems für RFID Transponder. Durch die intuitive Benutzerführung ist es auch ungeübten Mitarbeitern möglich, die entsprechenden Messungen mit minimalem Zeitaufwand präzise durchzuführen.
Die zentrale Bildschirmmaske ist in vier Bereiche gegliedert. Im linken Bereich werden die notwendigen Parameter wie verwendetes Protokoll, Befehl, Frequenzbereich (Start- und Stoppfrequenz), Frequenzschrittweite und Schrittweite der HF Leistung (in dBm) gewählt
Die jeweilige Messung wird ebenfalls in diesem Bereich gestartet und im Bedarfsfall auch vorzeitig gestoppt.

Tagformance Lite Software Backscatter
Tagformance Lite Software Backscatter

Im rechten Bereich werden die gemessenen Werte in einem Diagramm zur Anzeige gebracht. Dabei kann auf der Y-Achse zwischen der Anzeige unterschiedlicher Werte wie eingestrahlter Leistung, Leistung des Backscatter Signals, Feldstärke und auch theoretischer Lesereichweite umgestellt werden.
Der untere Bereich dient zur Beschriftung der unterschiedlichen Messvorgänge und der Einfügung von Kommentaren.
Für das Tagformance Lite System sind verschiedene Optionen erhältlich, unter anderem eine API, basierend auf National Instruments Labview. Mit dieser API sind anwendungsspezifische Anpassungen und Erweiterungen möglich.

Speziell für Systemintegratoren offeriert das im zweiten Softwarepaket, der „Application Development Suite“, enthaltene Population Analysis Tool eine hervorragende Möglichkeit, einen Anwendungsfall im Ganzen zu beurteilen.

Population Analysis Tool - Antennenposition

Es soll nicht unerwähnt bleiben, dass zur Optimierung nicht nur der Typ sondern auch die Position des Transponders verändert werden kann. Schließt man statt der Messantennen die in der zukünftigen Anwendung geplanten RFID Antennen an das Messsystem, so lässt sich natürlich auch der Typ der Erfassungsantennen oder deren Position als der zu variierende Parameter betrachten. Das Tagformance PRO hilft auch hier bei der Optimierung der RFID Lösung.

Die beiden wichtigsten UHF Parameter eines Transponders sind die Empfindlichkeit und die Stärke des vom Transponder rückgestrahlten HF Signals (Backscatter). Für einen Systemintegrator sind Fragen wie Auswahl des richtigen Transpnders und dessen Montageort entscheidend. All diese Messfunktionen sind in dem Softwarepaket „Tag Designer Suite“ zusammengefasst.

Speziell für Systemintegratoren offeriert das im zweiten Softwarepaket, der „Application Development Suite“, enthaltene Population Analysis Tool eine hervorragende Möglichkeit, einen Anwendungsfall im Ganzen zu beurteilen.

Implementierte Funktionen

  • Messung des Ansprechverhaltens (Threshold) von Transpondern
  • Messung der Stärke des Backscatter Signals
  • Population Measurement
  • Protokoll Test
  • Interferenz Messungen

UHF Messkammern

Meshed Systems bieten nun in Verbindung mit dem Tagformance Pro RFID Transponder Testsystem insgesamt vier Messkammern unterschiedlicher Größe an.
Diese Messkammern (Absorber Kammer / Antennenmesskammer / anechoic chamber) sind das optimale Werkzeug für die Messung an RFID Transpondern und Antennen und sollten Bestandteil jedes gut ausgestatteten RFID (RAIN) Labors sein. Speziell für den Frequenzbereich von UHF RFID konzipiert lassen sich diese Kammern nahtlos in das frühere Tagformance Lite oder in das aktuelle Tagformance Pro Testsystem integrieren.

Als Option stehen computergesteuerte Drehtische für die vollautomatische Messung von Strahlungsdiagrammen (Transponder / Antennen) zur Verfügung.

Sie benötigen keinen eigenen Raum für Ihre HF Messungen, messen Sie wo immer Sie in Ihren Räumlichkeiten ein wenig Platz für die Messkammern finden.

Vorteile / Benefits

  • Standardisierte Messumgebung für reproduzierbare Messungen unabhängig von den Umgebungsbedingungen
  • Standardisierte Messumgebung "out-of-the-box" zu akzeptablen Kosten
  • Geringe Störeinstrahlung in die Messkammern
  • Geringe Emissionen aus den Messkammern
  • Messung unipolar und bipolar (große Kammer) möglich
  • einfache und schnelle Messung von Strahlungsdiagrammen
  • Geringer Platzbedarf für die Standard bzw. C50 Kammer
  • Kein eigener, abegeschirmter Raum notwendig
  • Einhaltung der gesetzlichen Bestimmungen

Spezifikationen Messkammern

  Standard C50 (50 cm) C100 (100 cm) C150 (150 cm)
Order Code: TF-HW-SC TF-AC-C50 TF-AC-C100 TF-AC-C150
Abmessungen / Dimensions [cm]: 120 x 80 x 80 cm ca. 155 x 115 x 110 cm ca. 230 x 250 x 170 cm 300 x 320 x 200 cm
Abmessungen der Türöffnung / Opening door dimensions [cm]: 45 x 45 cm 60 x 60 cm 90 x 205 cm  
Gewicht / Weight [kg]: 85 kg 229 kg    
Leakage: - maximum: 41 dBuV/m
-typical: 35 dBuV/m (measured from 3 m distance at
800...1 000 MHz using 27 dBm TX power and standard
patch antenna)
typical: 41 dBuV/m (measured from 3 m distance at
800 ... 1000 MHz using 27 dBm TX power and standard
patch antenna)
typical: 41 dBuV/m (measured from 3 m distance at
800 ... 1000 MHz using 27 dBm TX power and standard
patch antenna)
typical: 41 dBuV/m (measured from 3 m distance at
800 ... 1000 MHz using 27 dBm TX power and standard
patch antenna)
Absorber Material an der Rückseite / pyramid absorbers on back wall 30 cm - reflectivity 800 ... 1000 MHz: -34 dB or less 30 cm - reflectivity 800 ... 1000 MHz: -34 dB or less 30 cm - reflectivity 800 ... 1000 MHz: -34 dB or less 30 cm - reflectivity 800 ... 1000 MHz: -34 dB or less
Durch- führungen / feed-through: Zwei Durchführungen mit N Anschluss / Two N-Type connectors Zwei Durchführungen mit N Anschluss / Two N-Type connectors Vier Durchführungen mit N Anschluss / Four N-Type connectors Vier Durchführungen mit N Anschluss / Four N-Type connectors
Standard Mess- entfernung / Measurement Distance [cm]: 45 cm 50 cm with 4 Standard Patch Antennas 100 cm with 4 Standard Patch Antennas 150 cm with 4 Standard Patch Antennas
Rotationstisch Type: CA-HW-ROT optional TF-AC-ROT50 TF-AC-ROT100 TF-AC-ROT150
Durchmesser [cm]: 40 cm 50 cm 60 cm 60 cm
Belastbarkeit Rotationstisch (optional): 10 kg 20 kg 20 kg 20 kg
Delivery Format: fertig montiert / mounted fertig montiert / mounted fertig montiert / mounted oder / or Vor Ort Montage / Installation on site Vor Ort Montage / Installation on site
Material: Rostfreier Stahl / Stainless steel
Sonstiges Wellenleiter Durchführung für Rotationstisch / Wave guide feed through for rotation mechanism
  Fixiereinrichtung mit Schaumstoffaufnahme für die Transponder / Sliding bars with foam fixing for the tag
Messantenne (Measurement antenna type): linear polarisierte Breitband- antenne (Wideband linear polarized patch antenna) ein bis vier linear polarisierte Breitband- antennen (one to four wideband linear polarized patch antennas)
Multiplexer:   4 Port Multiplexer Type: TF-AC-MX4
Antennen:   4 Kanal Kit beinhaltet 4 Patch Antenne, Antenne Halterung, HF Kabel und UHF Zirkulator (4 Channel Kits includes 4 standard patch antennas, antenna mount, RF cables and a UHF circulator)

Optional Feature Tag Rotation System

  • Mit diesem Tisch ist es möglich, einfach und vollautomatisch die Richtungscharakteristik von Transpondern zu bestimmen
  • USB Interface für den PC / USB interface to the computer
  • Software für Messung der Strahlungsdiagramme von Transpondern für Windows PC (PC ist nicht inkludiert) / Tag radiation pattern measurement program on Windows PC (PC not included)
  • Das System beinhaltet alle Schrittmotoren, Motorcontroller, USB I/O Modul sowie Befestigungen und Kabel / System includes all needed fixings, cables, step motor, motor controller and USB I/O module
  • Belastung 10 kg für die Standard Messkammer, 20kg für die grosse Messkammer

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