隨著閱讀器與標簽價格的降低和全球市場的擴大，射頻標識 RFID(以下簡稱RFID)的應用與日俱增。標簽既可由閱讀器供電(無源標簽)，也可以由標簽的板上電源供電(半有源標簽和有源標簽)。由于亞微型無源 CMOS 標簽的成本降低，庫存和其他應用迅速增加。一些評估表明，隨著無源標簽的價格持續(xù)下降，幾乎每一個售出產(chǎn)品的內(nèi)部都將有一個 RFID 標簽。由于無源 RFID 標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簽系統(tǒng)。
當接收到來自閱讀器的 CW 信號時，無源標簽對射頻 RF(以下簡稱 RF)能量進行整流以生成保持標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)制技術和編碼體制。然而，簡單調(diào)制技術的頻譜效率低，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)進行編碼形成一連續(xù)的信息流。可用的位編碼體制有很多類型，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。由于標簽板上定時源很難達到實際所需的準確性，以及挑戰(zhàn)性的帶寬要求和最大化 RF 能量傳輸以向標簽供應能量等原因，無源標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準。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)的設計師所面對的測試挑戰(zhàn)：監(jiān)管測試、標準一致性和優(yōu)化。
RFID 技術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)制技術及特殊解碼要求。快速示波器的測量動態(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)復雜的真實頻譜環(huán)境下的特定頻譜事件。
圖1：無源標簽對射頻 RF能量進行整流并調(diào)制信號，然后反向散射反射給閱讀器。
監(jiān)管測試
每個電子設備制造商都必須符合設備銷售地或使用地的監(jiān)管標準。許多國家正在修改監(jiān)管法規(guī)以緊跟無源 RFID 標簽的獨特數(shù)據(jù)鏈路特點。大多數(shù)監(jiān)管部門禁止設備的 CW 發(fā)射，除非用于短期測試。無源標簽要求閱讀器發(fā)送 CW 信號以向標簽供應能量并經(jīng)過反向散射實現(xiàn)調(diào)制。即使無源標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 標準中，但卻成為了規(guī)定。
隨著閱讀器與標簽價格的降低和全球市場的擴大，射頻標識 RFID(以下簡稱RFID)的應用與日俱增。標簽既可由閱讀器供電(無源標簽)，也可以由標簽的板上電源供電(半有源標簽和有源標簽)。由于亞微型無源 CMOS 標簽的成本降低，庫存和其他應用迅速增加。一些評估表明，隨著無源標簽的價格持續(xù)下降，幾乎每一個售出產(chǎn)品的內(nèi)部都將有一個 RFID 標簽。由于無源 RFID 標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簽系統(tǒng)。
當接收到來自閱讀器的 CW 信號時，無源標簽對射頻 RF(以下簡稱 RF)能量進行整流以生成保持標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)制技術和編碼體制。然而，簡單調(diào)制技術的頻譜效率低，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)進行編碼形成一連續(xù)的信息流。可用的位編碼體制有很多類型，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。由于標簽板上定時源很難達到實際所需的準確性，以及挑戰(zhàn)性的帶寬要求和最大化 RF 能量傳輸以向標簽供應能量等原因，無源標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準。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)的設計師所面對的測試挑戰(zhàn)：監(jiān)管測試、標準一致性和優(yōu)化。
RFID 技術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)制技術及特殊解碼要求。快速示波器的測量動態(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)復雜的真實頻譜環(huán)境下的特定頻譜事件。
圖1：無源標簽對射頻 RF能量進行整流并調(diào)制信號，然后反向散射反射給閱讀器。
監(jiān)管測試
每個電子設備制造商都必須符合設備銷售地或使用地的監(jiān)管標準。許多國家正在修改監(jiān)管法規(guī)以緊跟無源 RFID 標簽的獨特數(shù)據(jù)鏈路特點。大多數(shù)監(jiān)管部門禁止設備的 CW 發(fā)射，除非用于短期測試。無源標簽要求閱讀器發(fā)送 CW 信號以向標簽供應能量并經(jīng)過反向散射實現(xiàn)調(diào)制。即使無源標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 標準中，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)。可用的 RF 能量、路徑衰落和經(jīng)過更改的符號速率能延長標簽對閱讀器查詢的響應時間。響應越慢，讀取多個標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)器以獲取標簽與閱讀器之間的整個查詢。RTSA 的功率與時間關系視圖使用戶能夠觀看整個發(fā)射過程。習慣認為一個下行鏈路傳輸(由閱讀器到標簽)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。將一個標記放在標簽詢問的結(jié)束點，第二個 δ 標記置于反向散射的結(jié)束點或下一次閱讀器進行數(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)與標簽查詢相關的符號或比特。用戶只需選擇相應的 RFID 標準、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。為進一步提高工程師的生產(chǎn)效率，對恢復出的數(shù)據(jù)符號進行了基于功能的顏色編碼(color-coded)。RTSA 能夠自動識別前導符并將那些符號染成黃色。這易于識別實際的數(shù)據(jù)負荷并與已知值進行比較。
本文小結(jié)
RFID 產(chǎn)業(yè)包含了大量的技術和應用，其中許多技術和應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行監(jiān)管測試、標準一致性和優(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 國際標準、時間相關的多域測量、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、保證標簽或閱讀器符合特定的通信標準，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簽所發(fā)出的 RFID 信號的獨特工具。