UHF RFID系統(tǒng)測(cè)試的挑戰(zhàn)

RFID是一種低功耗的短程無(wú)線通信技術(shù)，全稱為“RadioFrequency Identification（射頻識(shí)別）”。RFID 系統(tǒng)的組成一般至少包括兩個(gè)部分：電子標(biāo)簽（英文名稱為Tag）和讀寫器（英文名稱為Reader/Writer 或Interrogator）。電子標(biāo)簽中一般保存有約定格式的電子數(shù)據(jù)，在實(shí)際應(yīng)用中，電子標(biāo)簽附著在待識(shí)別物體的表面。讀寫器可無(wú)接觸地讀取并識(shí)別電子標(biāo)簽中所保存的電子數(shù)據(jù)，從而達(dá)到自動(dòng)識(shí)別物體的目的。進(jìn)一步通過(guò)計(jì)算機(jī)及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對(duì)物體識(shí)別信息的采集、處理及遠(yuǎn)程傳送等管理功能。

RFID 技術(shù)有幾個(gè)不同尋常的工程測(cè)試挑戰(zhàn)，例如瞬時(shí)信號(hào)、帶寬效率低的調(diào)制技術(shù)和反向散射數(shù)據(jù)。傳統(tǒng)的掃頻調(diào)諧頻譜分析儀、矢量信號(hào)分析儀和示波器已被用于無(wú)線數(shù)據(jù)鏈路的開發(fā)。然而，這些工具用于 RFID 測(cè)試時(shí)都存在一些缺點(diǎn)。掃頻調(diào)諧頻譜分析儀難以準(zhǔn)確捕獲和刻畫瞬時(shí) RF 信號(hào)。矢量信號(hào)分析儀實(shí)際上不支持頻譜效率低的 RFID 調(diào)制技術(shù)及特殊解碼要求?？焖偈静ㄆ鞯臏y(cè)量動(dòng)態(tài)范圍小，不具備調(diào)制和解碼功能。實(shí)時(shí)頻譜分析儀 RTSA(以下簡(jiǎn)稱 RTSA)克服了這些傳統(tǒng)測(cè)試工具的局限性，具備對(duì)瞬時(shí)信號(hào)的優(yōu)化，通過(guò)泰克享有專利的頻率模板觸發(fā)器能夠可靠觸發(fā)復(fù)雜的真實(shí)頻譜環(huán)境下的特定頻譜事件。

RFID 信號(hào)的測(cè)試涵蓋了射頻信號(hào)的頻域、時(shí)域和調(diào)制域分析。對(duì)于芯片、設(shè)備研發(fā)和制造企業(yè)，需要測(cè)試產(chǎn)品是否符合無(wú)線電法規(guī)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)系統(tǒng)集成商，需要分析RFID 系統(tǒng)在實(shí)際環(huán)境中的互通性（例如分析讀寫器、標(biāo)簽和周圍環(huán)境的干擾，優(yōu)化讀寫器具擺放位置、合理增設(shè)屏蔽材料等等）。這些要求需要測(cè)試儀表具備如下特性：

標(biāo)準(zhǔn)符合性測(cè)試

信號(hào)是間歇信號(hào),而且功率較小,有時(shí)甚至是跳頻信號(hào)，需要測(cè)試儀表可以捕獲瞬態(tài)變化信號(hào)，能夠無(wú)縫存儲(chǔ)足夠長(zhǎng)時(shí)間的信號(hào)并回放分析，還要有較快的測(cè)試速度。信號(hào)采用多種不同的調(diào)制方式需要測(cè)試儀表具備數(shù)字
調(diào)制信號(hào)分析功能。最好能夠支持各種RFID 標(biāo)準(zhǔn)，不僅能夠解調(diào)，還要能夠?qū)Χ喾N多樣的編碼進(jìn)行解碼從而讀出數(shù)據(jù)。

信號(hào)的編碼規(guī)定了很多時(shí)間參數(shù)，讀寫器和標(biāo)簽發(fā)射和響應(yīng)時(shí)間參數(shù)也需要測(cè)試，要求測(cè)試儀表具備信號(hào)時(shí)域分析功能、多域相關(guān)分析能力和良好的時(shí)間分辨率。很多RFID系統(tǒng)采用跳頻體制，測(cè)試儀表必須具備跳頻信號(hào)的分析能力。使用傳統(tǒng)儀表的局限：使用傳統(tǒng)儀表對(duì)RFID 產(chǎn)品進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)符合性測(cè)試，我們需要多臺(tái)設(shè)備，但很多項(xiàng)目仍然不能很好進(jìn)行測(cè)試。例如使用掃頻頻譜儀，難以捕捉RFID 的間歇性信號(hào)，無(wú)法分析信號(hào)的調(diào)制特性，也無(wú)法分析一個(gè)完整的通信序列的時(shí)域特征。使用矢量信號(hào)分析儀，受限于有限的觸發(fā)方式，使得尋找RFID數(shù)據(jù)包成為極為繁瑣的操作，尤其對(duì)于載波常發(fā)的RFID系統(tǒng)；而有限的時(shí)間相關(guān)多域，很難觀測(cè)到調(diào)制特性和頻率特性隨時(shí)間變化的特征。而使用示波器，又要面對(duì)較差的動(dòng)態(tài)范圍，極其有限的頻域功能，無(wú)法實(shí)現(xiàn)調(diào)制分析等難點(diǎn)。

RFID 系統(tǒng)的互通性測(cè)試

當(dāng)RFID 系統(tǒng)安裝于實(shí)際環(huán)境中，往往受到各種各樣的影響，如周圍電磁環(huán)境的影響，多個(gè)讀寫器，多個(gè)標(biāo)簽之間的相互干擾，高低頻不同RFID系統(tǒng)之間的干擾，造成RFID系統(tǒng)不能工作或效能下降。為了解決以上問(wèn)題，需要測(cè)試。

設(shè)備具有以下能力：
1 實(shí)時(shí)觀測(cè)所有RFID 通道的讀寫器及標(biāo)簽的情況。
2 解析所有通道的載波偵聽、發(fā)送控制等標(biāo)簽與讀寫器間的詳細(xì)通信情況。
3 具備較高的靈敏度，掌握其他區(qū)域的讀寫器信號(hào)和周圍環(huán)境中存在的電磁干擾，并有能力捕獲穩(wěn)態(tài)的干擾信號(hào)和瞬態(tài)的干擾信號(hào)。
4 捕獲實(shí)際環(huán)境中的RFID 信號(hào)并觀察調(diào)制質(zhì)量。
5 傳統(tǒng)儀表的局限性：

實(shí)際環(huán)境中的RFID 信號(hào)和干擾信號(hào)分析，對(duì)于傳統(tǒng)設(shè)備來(lái)說(shuō)是非常困難的任務(wù)。使用掃頻式頻譜分析儀時(shí)，根本無(wú)法實(shí)時(shí)觀測(cè)各通道發(fā)生的情況，也無(wú)法發(fā)現(xiàn)瞬態(tài)的電磁干擾，更無(wú)法解析調(diào)制質(zhì)量。而使用矢量信號(hào)分析儀，也不具備真正的實(shí)時(shí)特性，同樣無(wú)法實(shí)時(shí)觀測(cè)和發(fā)現(xiàn)瞬態(tài)干
擾現(xiàn)象。

泰克最新推出RSA6100系列，提供了獨(dú)特的DPX數(shù)字熒技術(shù)，利用色溫來(lái)表示信號(hào)出現(xiàn)的頻次。將同頻的不同信號(hào)按照出現(xiàn)的概率“實(shí)時(shí)”分立顯示出來(lái)，還能夠?qū)⒏鱾€(gè)通道的占用率用顏色區(qū)分，并100％的發(fā)現(xiàn)大于
24us 的瞬態(tài)變化。使用戶能夠?qū)崟r(shí)觀測(cè)通信系統(tǒng)中的情況。

實(shí)時(shí)頻譜儀在RFID 測(cè)試中的應(yīng)用實(shí)時(shí)頻譜儀的特點(diǎn)非常符合RFID 設(shè)備的測(cè)試，提供了一個(gè)全新的完全的RFID 測(cè)試解決方案。無(wú)縫捕捉保證俘獲最快速變化的脈沖信號(hào)，強(qiáng)大的分析能力保證信號(hào)的任何部分得到完全的分析，多域分析能力保證完整地分析信號(hào)的時(shí)間,頻率和調(diào)制特性。

利用實(shí)時(shí)頻譜儀捕獲RFID 信號(hào)
要分析RFID信號(hào)，首先要能夠捕獲RFID信號(hào)。傳統(tǒng)儀表，例如矢量信號(hào)分析儀，只能對(duì)信號(hào)進(jìn)行盲拍，然后再?gòu)牟东@的數(shù)據(jù)中大海撈針來(lái)尋找有用的信號(hào)段。而實(shí)時(shí)頻譜分析儀能夠利用頻率模板觸發(fā)有目的地快捷地捕
獲感興趣的信號(hào)段。

對(duì)政府無(wú)線電管理法規(guī)的符合性測(cè)試

政府法規(guī)要求必須在功率、頻率和帶寬上控制發(fā)送的信號(hào)。這些法規(guī)防止有害的干擾，保證每臺(tái)發(fā)射機(jī)在頻譜上對(duì)頻段中的其它用戶是好鄰居。配有RFID 軟件的RTSA可以簡(jiǎn)便地測(cè)量政府法規(guī)規(guī)定的頻譜參數(shù)。對(duì)脈沖式信號(hào)進(jìn)行功率測(cè)量可能對(duì)許多頻譜分析儀極具挑戰(zhàn)性。RTSA 的瞬變信號(hào)優(yōu)化功能可以簡(jiǎn)單地測(cè)量脈沖式RFID 分組傳輸中的功率。FFT 分析在分組傳輸過(guò)程中對(duì)任何一定時(shí)間周期都提供一個(gè)完整的頻譜幀，而不需要象
老式掃頻分析儀那樣同步調(diào)諧掃描與分組突發(fā)。此外，傳統(tǒng)頻譜分析儀需要校正系數(shù)，補(bǔ)償連續(xù)對(duì)數(shù)視頻放大器(SLVA)峰值檢測(cè)電路，而RTSA 則使用真正的RMS 檢測(cè)方法，對(duì)大多數(shù)法規(guī)測(cè)量都能精確地讀取功率。

另一個(gè)重要的頻譜輻射測(cè)量項(xiàng)目是信號(hào)的載頻。可以通過(guò)兩種方式表達(dá)這一測(cè)量：實(shí)際絕對(duì)載頻或分配的一定信道頻率的載頻誤差。在解調(diào)信號(hào)時(shí)，RTSA 將顯示載頻誤差。在頻譜分析模式下，可以選擇測(cè)量按鈕，然后使用載頻軟鍵，來(lái)顯示絕對(duì)載頻。解調(diào)后的載頻測(cè)量有一個(gè)明顯優(yōu)勢(shì)
是，它不要求信號(hào)位于跨度的中心。這特別適合跳頻信號(hào)。類似的，也可以通過(guò)兩種方式獲得占用帶寬(OBW)或輻射帶寬(EBW)。在解調(diào)模式下，RTSA 顯示OBW 和EBW 及載頻和傳輸功率電平。在實(shí)時(shí)頻譜分析儀模式下，測(cè)量鍵下也提供了帶寬測(cè)量。在RTSA 中，各項(xiàng)RFID 測(cè)試具有對(duì)應(yīng)的測(cè)量按鈕，可以方便地查看各項(xiàng)參數(shù)，圖5-16顯示了載波頻率的測(cè)量，同
樣的，通道功率、占用帶寬、輻射帶寬、詢問(wèn)器雜散發(fā)(INTERROGATOR TRANSMIT SPURIOUS EMISSIONS)、ACPR 等參數(shù)也能通過(guò)按壓相應(yīng)的按鈕而直觀地得到測(cè)量結(jié)果。

國(guó)家工信步《關(guān)于發(fā)布800/900MHz 頻段射頻識(shí)別（RFID）技術(shù)應(yīng)用試行規(guī)定的通知》規(guī)定了：

一、800/900MHz 頻段RFID 技術(shù)的具體使用頻率為840-845MHz 和920-925MHz。
二、該頻段RFID 技術(shù)無(wú)線電發(fā)射設(shè)備射頻指標(biāo)：
1、載波頻率容限：20×10-6；
2、信道帶寬及信道占用帶寬（99％能量）：250kHz；
3、信道中心頻率：
fc（MHz）=840.125+N×0.25 和
fc（MHz）=920.125+M×0.25（N、M 為整數(shù)，取值為0-19）；
4、鄰道功率泄漏比：40dB（第一鄰道），60dB（第二鄰道）；
5、發(fā)射功率：

6、工作模式為跳頻擴(kuò)頻方式，每跳頻信道最大駐留時(shí)間2 秒；

7、雜散發(fā)射限值（在兩頻段的中間載波頻率±1MHz 范圍以外）：

政府規(guī)定要求控制發(fā)射信號(hào)的功率、頻率、帶寬。這些規(guī)定防止有害干擾并保證每個(gè)發(fā)射者都是頻帶內(nèi)其他用戶的友好鄰居。對(duì)于許多頻譜分析儀特別是通常用于脈沖信號(hào)能量測(cè)量的掃頻頻譜分析儀，進(jìn)行此類測(cè)量是具有挑戰(zhàn)性的。RTSA 能夠分析一個(gè)完整的分組發(fā)射過(guò)程的能量特點(diǎn)，也能直接測(cè)量跳頻信號(hào)的載波頻率，而無(wú)需將信號(hào)置于一個(gè)跨度的中心。按一下按鍵，分析儀就能識(shí)別一個(gè)瞬時(shí) RFID 信號(hào)的調(diào)制方式并能夠?qū)β?、頻率和帶寬進(jìn)行監(jiān)管測(cè)量，使預(yù)一致性(pre-compliance)測(cè)試過(guò)程變得非常靈活和方便 。預(yù)一致性測(cè)試有助于確保產(chǎn)品一次通過(guò)一致性測(cè)試，而無(wú)需重新設(shè)計(jì)和重新測(cè)試。

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