面對目前國內蓬勃發(fā)展的RFID產(chǎn)業(yè)，固緯提供了完善的RFID閱讀器和電子標簽測量方案。這篇應用技術文檔講述進行RFID閱讀器的工作頻點和發(fā)射功率量測的基本操作過程，以及工程師如何使用GW GSP-830頻譜分析儀對RFID讀卡器進行精確測量。

       1.關于RFID

       RFID是射頻識別(Radio Frequency Identification)的英文縮寫，它是一種非接觸式的自動識別技術，通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數(shù)據(jù)，識別工作無須人工干預，可識別高速運動物體并能同時識別多個標簽。

       最基本的RFID系統(tǒng)由閱讀器(Reader)、電子標簽(Tag)亦即應答器(Transponder) 和天線(Antenna)三部分組成。其工作原理是Reader發(fā)射一特定頻率的無線電波能量給Transponder, 用以驅動Transponder電路將內部的數(shù)據(jù)送出，此時Reader便依序接收解讀數(shù)據(jù), 送給應用程序做相應的處理。發(fā)生在Reader和Transponder之間的射頻信號的耦合類型有兩種。

       (1)電感耦合。變壓器模型，通過空間高頻交變磁場實現(xiàn)耦合，依據(jù)的是電磁感應定律。電感耦合方式一般適合于中、低頻工作的近距離射頻識別系統(tǒng)。典型的工作頻率有：125kHz、225kHz和13．56MHz。識別作用距離小于1m，典型作用距離為10～20cra。

       (2) 電磁反向散射耦合：雷達原理模型，發(fā)射出去的電磁波，碰到目標后反射，同時攜帶回目標信息，依據(jù)的是電磁波的空間傳播規(guī)律。電磁反向散射耦合方式一般適合于高頻、微波工作的遠距離射頻識別系統(tǒng)。典型的工作頻率有：433MHz，915MHz，2．45GHz，5．8GHz。識別作用距離大于1m，典型作用距離為3—l0m。

       閱讀器根據(jù)使用的結構和技術不同可以是讀或讀/寫裝置，是RFID系統(tǒng)信息控制和處理中心。閱讀器通常由耦合模塊、收發(fā)模塊、控制模塊和接口單元組成。閱讀器和標簽之間一般采用半雙工通信方式進行信息交換，同時閱讀器通過耦合給無源應答器提供能量和時序。 在實際應用中，可進一步通過Ethernet或WLAN等實現(xiàn)對物體識別信息的采集、處理及遠程傳送等管理功能。

       2.連接范例

       范例使用山東神思電子的通用二代居民身份證驗證機具，需要測量該讀卡器的工作頻點和發(fā)射功率。由于該讀卡器工作時不間斷向空間發(fā)射RF，因此只要使用頻譜儀和普通RF天線即可直接測量讀卡器的信號。為了避免空間雜訊的影響，可使用環(huán)形近場天線。將環(huán)形天線連接到頻譜儀RF輸入端(如圖1)，再將環(huán)形天線接收斷靠近讀卡器感應區(qū)(如圖2)，這樣就構成一套簡單易行的RFID讀卡器測試系統(tǒng)。

圖1

圖2

       3.信號的捕獲和測量

       設置GSP-830中心測量頻率為13.56MHz，Span 5MHz，參考電平20dBm，RBW自動(30KHz)，游標1打開，Trace B實時更新，限制線關閉。

       當讀卡器上不放置二代身份證卡片(讀卡器不讀卡)時，讀卡器持續(xù)向空間發(fā)射13.56MHz，功率15dBm的RF信號，如圖3紅色曲線所示。該RF信號也可用示波器觀察到，如圖4所示。

圖3

圖4

       當將二代身份證卡片(Tag)放置在讀卡器感應區(qū)，Tag感應到讀卡器RF發(fā)射信號的電磁場，憑借感應電流所獲得的能量向讀卡器返回存儲在芯片中的信息，返回信號是一個載波13.56MHz的雙邊帶調制信號。讀卡器讀取信息并解碼后，送至中央信息系統(tǒng)進行有關數(shù)據(jù)處理，讀取速度為每秒一次。

       GSP-830頻譜儀同樣可以對Tag的返回信號進行量測。天線耦合方法如圖1和圖2所示。并設置頻譜儀中心頻率為13.56MHz，Span 5MHz，參考電平20dBm，RBW自動(30KHz)，Trace A峰值保持。捕獲到的Tag返回信號如圖3綠色曲線所示，兩個邊帶的頻率分別為12.7MHz和14.4MHz。

       4.結語

       以上使用固緯頻譜儀檢測RFID讀卡器的應用實例也是一種通用檢測方案，可廣泛應用在RFID讀卡器和主動式電子標簽研發(fā)過程中的調試、產(chǎn)線的檢驗等多個方面。

       由于RFID本身有著十分寬廣的使用領域，如物流和供應管理、生產(chǎn)制造和裝配、航空行李處理、郵件/快運包裹處理、商用POS機、文檔追蹤/圖書館管理、動物身份標識、運動計時、門禁控制/電子門票、道路自動收費等，因此該套測試解決方案的應用前景也是非常可觀的。

       關于GSP-830的詳細使用信息請參照固緯官方網(wǎng)站www.instek.com.cn上提供的中文使用說明書。