UHF RFID系統(tǒng)測試的挑戰(zhàn)

　　RFID是一種低功耗的短程無線通信技術(shù)，全稱為“RadioFrequency Identification（射頻識別）”。RFID 系統(tǒng)的組成一般至少包括兩個部分：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)簽附著在待識別物體的表面。讀寫器可無接觸地讀取并識別電子標(biāo)簽中所保存的電子數(shù)據(jù)，從而達(dá)到自動識別物體的目的。進(jìn)一步通過計算機(jī)及計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對物體識別信息的采集、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(diǎn)。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(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量動態(tài)范圍小，不具備調(diào)制和解碼功能。實(shí)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(shí)頻譜環(huán)境下的特定頻譜事件。

　　RFID 信號的測試涵蓋了射頻信號的頻域、時域和調(diào)制域分析。對于芯片、設(shè)備研發(fā)和制造企業(yè)，需要測試產(chǎn)品是否符合無線電法規(guī)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。對系統(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）。這些要求需要測試儀表具備如下特性：

　　標(biāo)準(zhǔn)符合性測試

　　信號是間歇信號,而且功率較小,有時甚至是跳頻信號，需要測試儀表可以捕獲瞬態(tài)變化信號，能夠無縫存儲足夠長時間的信號并回放分析，還要有較快的測試速度。信號采用多種不同的調(diào)制方式需要測試儀表具備數(shù)字調(diào)制信號分析功能。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)。

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

　　RFID 系統(tǒng)的互通性測試

　　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，多個讀寫器，多個標(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。為了解決以上問題，需要測試。

　　設(shè)備具有以下能力：

　　1 實(shí)時觀測所有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)的干擾信號和瞬態(tài)的干擾信號。

　　4 捕獲實(shí)際環(huán)境中的RFID 信號并觀察調(diào)制質(zhì)量。

　　5 傳統(tǒng)儀表的局限性： 

　　實(shí)際環(huán)境中的RFID 信號和干擾信號分析，對于傳統(tǒng)設(shè)備來說是非常困難的任務(wù)。使用掃頻式頻譜分析儀時，根本無法實(shí)時觀測各通道發(fā)生的情況，也無法發(fā)現(xiàn)瞬態(tài)的電磁干擾，更無法解析調(diào)制質(zhì)量。而使用矢量信號分析儀，也不具備真正的實(shí)時特性，同樣無法實(shí)時觀測和發(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)，利用色溫來表示信號出現(xiàn)的頻次。將同頻的不同信號按照出現(xiàn)的概率“實(shí)時”分立顯示出來，還能夠?qū)⒏鱾€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觀測通信系統(tǒng)中的情況。

　　實(shí)時頻譜儀在RFID 測試中的應(yīng)用實(shí)時頻譜儀的特點(diǎn)非常符合RFID 設(shè)備的測試，提供了一個全新的完全的RFID 測試解決方案。無縫捕捉保證俘獲最快速變化的脈沖信號，強(qiáng)大的分析能力保證信號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的時間,頻率和調(diào)制特性。

　　利用實(shí)時頻譜儀捕獲RFID 信號

　　要分析RFID信號，首先要能夠捕獲RFID信號。傳統(tǒng)儀表，例如矢量信號分析儀，只能對信號進(jìn)行盲拍，然后再從捕獲的數(shù)據(jù)中大海撈針來尋找有用的信號段。而實(shí)時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段。

　　對政府無線電管理法規(guī)的符合性測試

　　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。這些法規(guī)防止有害的干擾，保證每臺發(fā)射機(jī)在頻譜上對頻段中的其它用戶是好鄰居。配有RFID 軟件的RTSA可以簡便地測量政府法規(guī)規(guī)定的頻譜參數(shù)。對脈沖式信號進(jìn)行功率測量可能對許多頻譜分析儀極具挑戰(zhàn)性。RTSA 的瞬變信號優(yōu)化功能可以簡單地測量脈沖式RFID 分組傳輸中的功率。FFT 分析在分組傳輸過程中對任何一定時間周期都提供一個完整的頻譜幀，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)對數(shù)視頻放大器(SLVA)峰值檢測電路，而RTSA 則使用真正的RMS 檢測方法，對大多數(shù)法規(guī)測量都能精確地讀取功率。

　　另一個重要的頻譜輻射測量項(xiàng)目是信號的載頻?？梢酝ㄟ^兩種方式表達(dá)這一測量：實(shí)際絕對載頻或分配的一定信道頻率的載頻誤差。在解調(diào)信號時，RTSA 將顯示載頻誤差。在頻譜分析模式下，可以選擇測量按鈕，然后使用載頻軟鍵，來顯示絕對載頻。解調(diào)后的載頻測量有一個明顯優(yōu)勢是，它不要求信號位于跨度的中心。這特別適合跳頻信號。類似的，也可以通過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)時頻譜分析儀模式下，測量鍵下也提供了帶寬測量。在RTSA 中，各項(xiàng)RFID 測試具有對應(yīng)的測量按鈕，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量，同樣的，通道功率、占用帶寬、輻射帶寬、詢問器雜散發(fā)(INTERROGATOR TRANSMIT SPURIOUS EMISSIONS)、ACPR 等參數(shù)也能通過按壓相應(yīng)的按鈕而直觀地得到測量結(jié)果。

　　國家工信步《關(guān)于發(fā)布800/900MHz 頻段射頻識別（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)射信號的功率、頻率、帶寬。這些規(guī)定防止有害干擾并保證每個發(fā)射者都是頻帶內(nèi)其他用戶的友好鄰居。對于許多頻譜分析儀特別是通常用于脈沖信號能量測量的掃頻頻譜分析儀，進(jìn)行此類測量是具有挑戰(zhàn)性的。RTSA 能夠分析一個完整的分組發(fā)射過程的能量特點(diǎn)，也能直接測量跳頻信號的載波頻率，而無需將信號置于一個跨度的中心。按一下按鍵，分析儀就能識別一個瞬時RFID 信號的調(diào)制方式并能夠?qū)β省㈩l率和帶寬進(jìn)行監(jiān)管測量，使預(yù)一致性(pre-compliance)測試過程變得非常靈活和方便 。預(yù)一致性測試有助于確保產(chǎn)品一次通過一致性測試，而無需重新設(shè)計和重新測試。