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リーダライタの受信感度

タグやリーダライタの性能向上に伴い、製造、物流、医療などの現場では、RFIDシステムの導入が拡大しています。
これらのRFIDシステムの構築に際し、ユーザーが最も重要視する速くて正確なタグの読み取りの実現には、アプリケーションに適したタグやリーダライタの選定が重要になります。
このリーダライタを選定する指標の一つとして、タグの応答を受信する性能である受信感度が重要です。
 

リーダライタの受信感度

リーダライタの受信感度は、高出力のリーダライタを使えば高められると考えがちですが、読み取りのパワーだけがリーダライタの受信感度に影響を与えるパラメータではありません。

リーダライタからの強い送信信号(CW)はトランスミッターのノイズと共にレシーバーに漏れ込み、かえってリーダライタの受信感度を悪化させることがあります。

以下は、リーダライタの受信感度に影響を与える主なパラメータです。
  ● リーダライタからの送信信号による自己妨害(Self-jamming)
  ● タグのバラつきによるBLFの公称値からのズレ
  ● 受信信号の位相

リーダライタの受信感度の測定方法は、国際標準としてISO/IEC 18046-2 (Test methods for interrogator performance)に規定されており、再現性のある一貫した方法で測定する事が重要です。

ISO/IEC 18046-2では、疑似タグ(タグ・エミュレータ)を使い、リーダライタと疑似タグがアンテナを介さず直接ケーブルで接続するコンタクト方式と、アンテナを介して交信するコンタクト・レス方式の2方式が規定されています。

ここでは、アンテナを介さず直接ケーブルで接続するコンタクト方式について説明いたします。

疑似タグからは、以下のコマンドが送られ、疑似タグとの交信内容により、リーダライタの受信感度を測定します。
  1) Query –> Various Commands –> ACK
  2) Query –> Various Commands –> ACK –> ReqRN

1)のシーケンスの場合はリーダライタが正しいRN16を含んだACKを返せば、上記のシーケンスでの交信は成功とし、リーダライタはタグからの信号を正しく受信出来る受信感度を有していると判断します。

また、2)のシーケンスの場合はリーダライタが正しいHandleを含んだReq_RNを返せば、上記のシーケンスでの交信は成功とし、リーダライタはタグからの信号を正しく受信出来る受信感度を有していると判断します。

測定では、まずリーダライタの出力を例えば30dBmに固定し、1)または2)のシーケンスを100回実行します。疑似タグの応答信号レベルを減衰させながら、それぞれの応答信号レベルで100回のシーケンスを実行し、1)または2)のシーケンスが100回中90回以上成功する受信信号レベルを、30dBm出力でのリーダライタの受信感度とします。

ISO/IEC 18046-2に基づいたこの測定は、CISCセミコンダクター社製Xplorerの Reader Performance Tester 機能を使って,簡単に行う事ができます。

以下のグラフは、Xplorerを使って測定した例で、100回中90回以上成功するリーダライタの受信信号レベルは-82dBmとなっています。
 

Xplorerの Reader Performance Tester は、以下の構成で使用します。Impinj社製のリーダライタの受信感度も、Xplorer を使って測定しています。

リーダライタの出力を変えながら測定を繰り返し、リーダライタの出力と受信感度の関係を観察したり、BLF がズレた場合の感度の変化や、位相が回った場合のリーダライタの感度の変化も、Xplorerを使って測定可能です。