隨著閱讀器與標(biāo)簽價格的降低和全球市場的擴大，射頻標(biāo)識 RFID(以下簡稱RFID)的應(yīng)用與日俱增。標(biāo)簽既可由閱讀器供電(無源標(biāo)簽)，也可以由標(biāo)簽的板上電源供電(半有源標(biāo)簽和有源標(biāo)簽)。由于亞微型無源 CMOS 標(biāo)簽的成本降低，庫存和其他應(yīng)用迅速增加。一些評估表明，隨著無源標(biāo)簽的價格持續(xù)下降，幾乎每一個售出產(chǎn)品的內(nèi)部都將有一個 RFID 標(biāo)簽。由于無源 RFID 標(biāo)簽的重要性及其獨特的工程實現(xiàn)的挑戰(zhàn)性，本文將重點研究無源標(biāo)簽系統(tǒng)。

      當(dāng)接收到來自閱讀器的 CW 信號時，無源標(biāo)簽對射頻 RF(以下簡稱 RF)能量進(jìn)行整流以生成保持標(biāo)簽工作所需的小部分能量，然后改變其天線的吸收特點以調(diào)制信號，并通過反向散射反射給閱讀器 [參閱圖1]。RFID 系統(tǒng)通常使用簡便的調(diào)制技術(shù)和編碼體制。然而，簡單調(diào)制技術(shù)的頻譜效率低，對于某一給定的數(shù)據(jù)速率，它所要求的 RF 帶寬多。在調(diào)制前，必須將數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼形成一連續(xù)的信息流?？捎玫奈痪幋a體制有很多類型，每一類編碼都有其基帶頻譜性能的獨特優(yōu)勢、編解碼的復(fù)雜性以及在時鐘驅(qū)動下將數(shù)據(jù)寫入到存儲器的困難性。由于標(biāo)簽板上定時源很難達(dá)到實際所需的準(zhǔn)確性，以及挑戰(zhàn)性的帶寬要求和最大化 RF 能量傳輸以向標(biāo)簽供應(yīng)能量等原因，無源標(biāo)簽對所使用的編碼體制有獨特的要求。最后，需要某種防沖突協(xié)議以便閱讀器能夠讀取其覆蓋范圍內(nèi)的所有標(biāo)簽。

      RFID測試綜述

      每一個 RFID 通信系統(tǒng)都必須通過監(jiān)管要求并符合所用標(biāo)準(zhǔn)。然而，今天，系統(tǒng)優(yōu)化將這個快速增長產(chǎn)業(yè)中的勝者與輸者分離開來。本文討論的是 RFID 通信系統(tǒng)的設(shè)計師所面對的測試挑戰(zhàn)：監(jiān)管測試、標(biāo)準(zhǔn)一致性和優(yōu)化。

      RFID 技術(shù)有幾個不同尋常的工程測試挑戰(zhàn)，例如瞬時信號、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、矢量信號分析儀和示波器已被用于無線數(shù)據(jù)鏈路的開發(fā)。然而，這些工具用于 RFID 測試時都存在一些缺點。掃頻調(diào)諧頻譜分析儀難以準(zhǔn)確捕獲和刻畫瞬時 RF 信號。矢量信號分析儀實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量動態(tài)范圍小，不具備調(diào)制和解碼功能。實時頻譜分析儀 RTSA(以下簡稱 RTSA)克服了這些傳統(tǒng)測試工具的局限性，具備對瞬時信號的優(yōu)化，通過泰克享有專利的頻率模板觸發(fā)器能夠可靠觸發(fā)復(fù)雜的真實頻譜環(huán)境下的特定頻譜事件。

圖1：無源標(biāo)簽對射頻 RF能量進(jìn)行整流并調(diào)制信號，然后反向散射反射給閱讀器。

      監(jiān)管測試

      每個電子設(shè)備制造商都必須符合設(shè)備銷售地或使用地的監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)。許多國家正在修改監(jiān)管法規(guī)以緊跟無源 RFID 標(biāo)簽的獨特數(shù)據(jù)鏈路特點。大多數(shù)監(jiān)管部門禁止設(shè)備的 CW 發(fā)射，除非用于短期測試。無源標(biāo)簽要求閱讀器發(fā)送 CW 信號以向標(biāo)簽供應(yīng)能量并經(jīng)過反向散射實現(xiàn)調(diào)制。即使無源標(biāo)簽沒有一個典型的發(fā)射器，仍能發(fā)出一個被調(diào)制的信號。然而，許多規(guī)定并沒有涉及基于無發(fā)射器的調(diào)制。多種頻譜發(fā)射測試并沒有明確地包含在閱讀器的 RFID 標(biāo)準(zhǔn)中，但卻成為了規(guī)定。

      隨著閱讀器與標(biāo)簽價格的降低和全球市場的擴大，射頻標(biāo)識 RFID(以下簡稱RFID)的應(yīng)用與日俱增。標(biāo)簽既可由閱讀器供電(無源標(biāo)簽)，也可以由標(biāo)簽的板上電源供電(半有源標(biāo)簽和有源標(biāo)簽)。由于亞微型無源 CMOS 標(biāo)簽的成本降低，庫存和其他應(yīng)用迅速增加。一些評估表明，隨著無源標(biāo)簽的價格持續(xù)下降，幾乎每一個售出產(chǎn)品的內(nèi)部都將有一個 RFID 標(biāo)簽。由于無源 RFID 標(biāo)簽的重要性及其獨特的工程實現(xiàn)的挑戰(zhàn)性，本文將重點研究無源標(biāo)簽系統(tǒng)。

      當(dāng)接收到來自閱讀器的 CW 信號時，無源標(biāo)簽對射頻 RF(以下簡稱 RF)能量進(jìn)行整流以生成保持標(biāo)簽工作所需的小部分能量，然后改變其天線的吸收特點以調(diào)制信號，并通過反向散射反射給閱讀器 [參閱圖1]。RFID 系統(tǒng)通常使用簡便的調(diào)制技術(shù)和編碼體制。然而，簡單調(diào)制技術(shù)的頻譜效率低，對于某一給定的數(shù)據(jù)速率，它所要求的 RF 帶寬多。在調(diào)制前，必須將數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼形成一連續(xù)的信息流?？捎玫奈痪幋a體制有很多類型，每一類編碼都有其基帶頻譜性能的獨特優(yōu)勢、編解碼的復(fù)雜性以及在時鐘驅(qū)動下將數(shù)據(jù)寫入到存儲器的困難性。由于標(biāo)簽板上定時源很難達(dá)到實際所需的準(zhǔn)確性，以及挑戰(zhàn)性的帶寬要求和最大化 RF 能量傳輸以向標(biāo)簽供應(yīng)能量等原因，無源標(biāo)簽對所使用的編碼體制有獨特的要求。最后，需要某種防沖突協(xié)議以便閱讀器能夠讀取其覆蓋范圍內(nèi)的所有標(biāo)簽。

      RFID測試綜述

      每一個 RFID 通信系統(tǒng)都必須通過監(jiān)管要求并符合所用標(biāo)準(zhǔn)。然而，今天，系統(tǒng)優(yōu)化將這個快速增長產(chǎn)業(yè)中的勝者與輸者分離開來。本文討論的是 RFID 通信系統(tǒng)的設(shè)計師所面對的測試挑戰(zhàn)：監(jiān)管測試、標(biāo)準(zhǔn)一致性和優(yōu)化。

      RFID 技術(shù)有幾個不同尋常的工程測試挑戰(zhàn)，例如瞬時信號、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、矢量信號分析儀和示波器已被用于無線數(shù)據(jù)鏈路的開發(fā)。然而，這些工具用于 RFID 測試時都存在一些缺點。掃頻調(diào)諧頻譜分析儀難以準(zhǔn)確捕獲和刻畫瞬時 RF 信號。矢量信號分析儀實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量動態(tài)范圍小，不具備調(diào)制和解碼功能。實時頻譜分析儀 RTSA(以下簡稱 RTSA)克服了這些傳統(tǒng)測試工具的局限性，具備對瞬時信號的優(yōu)化，通過泰克享有專利的頻率模板觸發(fā)器能夠可靠觸發(fā)復(fù)雜的真實頻譜環(huán)境下的特定頻譜事件。

圖1：無源標(biāo)簽對射頻 RF能量進(jìn)行整流并調(diào)制信號，然后反向散射反射給閱讀器。

      監(jiān)管測試

      每個電子設(shè)備制造商都必須符合設(shè)備銷售地或使用地的監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)。許多國家正在修改監(jiān)管法規(guī)以緊跟無源 RFID 標(biāo)簽的獨特數(shù)據(jù)鏈路特點。大多數(shù)監(jiān)管部門禁止設(shè)備的 CW 發(fā)射，除非用于短期測試。無源標(biāo)簽要求閱讀器發(fā)送 CW 信號以向標(biāo)簽供應(yīng)能量并經(jīng)過反向散射實現(xiàn)調(diào)制。即使無源標(biāo)簽沒有一個典型的發(fā)射器，仍能發(fā)出一個被調(diào)制的信號。然而，許多規(guī)定并沒有涉及基于無發(fā)射器的調(diào)制。多種頻譜發(fā)射測試并沒有明確地包含在閱讀器的 RFID 標(biāo)準(zhǔn)中，但卻成為了規(guī)定。

      讓我們看一個具體的例子 —— 優(yōu)化通信速度，也稱為翻轉(zhuǎn)時間 TAT(以下簡稱 TAT)?？捎玫?RF 能量、路徑衰落和經(jīng)過更改的符號速率能延長標(biāo)簽對閱讀器查詢的響應(yīng)時間。響應(yīng)越慢，讀取多個標(biāo)簽所花費的時間就越長。快速測量 TAT 對優(yōu)化 RFID 系統(tǒng)的速度是非常必要的。

圖4：使用 RTSA可以很容易地測量 TAT。

      使用 RTSA 可以很容易地測量 TAT [參閱圖4]。首先，需要安裝一個頻率模板觸發(fā)器以獲取標(biāo)簽與閱讀器之間的整個查詢。RTSA 的功率與時間關(guān)系視圖使用戶能夠觀看整個發(fā)射過程。習(xí)慣認(rèn)為一個下行鏈路傳輸(由閱讀器到標(biāo)簽)結(jié)束到下一個下行鏈路傳輸開始之間的時間就是半雙工系統(tǒng)的 TAT。將一個標(biāo)記放在標(biāo)簽詢問的結(jié)束點，第二個 δ 標(biāo)記置于反向散射的結(jié)束點或下一次閱讀器進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)射的開始點，就可以精確測量出 TAT 時間。在大范圍下行鏈路的條件下維持最短的 TAT 將有助于系統(tǒng)吞吐量的最大化。

      RTSA 也能解調(diào)與標(biāo)簽查詢相關(guān)的符號或比特。用戶只需選擇相應(yīng)的 RFID 標(biāo)準(zhǔn)、調(diào)制類型和解碼格式。分析儀能自動檢測并顯示鏈路的比特率。為進(jìn)一步提高工程師的生產(chǎn)效率，對恢復(fù)出的數(shù)據(jù)符號進(jìn)行了基于功能的顏色編碼(color-coded)。RTSA 能夠自動識別前導(dǎo)符并將那些符號染成黃色。這易于識別實際的數(shù)據(jù)負(fù)荷并與已知值進(jìn)行比較。

      本文小結(jié)

      RFID 產(chǎn)業(yè)包含了大量的技術(shù)和應(yīng)用，其中許多技術(shù)和應(yīng)用與典型的通信鏈路不同。工程師需要能夠快速和便捷地進(jìn)行監(jiān)管測試、標(biāo)準(zhǔn)一致性和優(yōu)化測量的工具。

      RSA3408A 是滿足這些需求的一種工具，支持多種 RFID 國際標(biāo)準(zhǔn)、時間相關(guān)的多域測量、定制的 RFID 通信體制、多種 RFID 信號的解調(diào)和符號解碼。該儀器大大提高了工程效率，同時縮短了產(chǎn)品投放市場的時間。不論是滿足政府頻譜規(guī)定、保證標(biāo)簽或閱讀器符合特定的通信標(biāo)準(zhǔn)，還是調(diào)試一個開發(fā)中遇到的問題，RTSA 都是適合分析閱讀器和標(biāo)簽所發(fā)出的 RFID 信號的獨特工具。