一、應(yīng)用介紹
RFID(Radio Frequency Identification),全稱(chēng)為射頻識(shí)別技術(shù),是一種無(wú)線(xiàn)通信技術(shù),通過(guò)無(wú)線(xiàn)電訊號(hào)自動(dòng)識(shí)別特定目標(biāo)和讀寫(xiě)相關(guān)數(shù)據(jù),讀寫(xiě)速度快、數(shù)據(jù)容量大、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)勢(shì)使其在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域獲得廣泛的應(yīng)用。
RFID基本組成部分:
標(biāo)簽:由耦合元件及芯片組成,每個(gè)標(biāo)簽具有獨(dú)特的電子編碼、附著在物體上標(biāo)識(shí)目標(biāo)對(duì)象。
讀寫(xiě)器:由耦合元件,芯片組成,讀取(有時(shí)還可以寫(xiě)入)標(biāo)簽信息的設(shè)備
天線(xiàn):在標(biāo)簽和讀寫(xiě)器之間傳遞射頻信號(hào)
RFID的工作頻率分為低頻、高頻和超高頻,常用頻段在125KHz、 13.56MHz、900MHz、2.4GHz,主要應(yīng)用場(chǎng)景包括了學(xué)校、企事業(yè)單位、銀行、醫(yī)院、鐵路軌道交通等,根據(jù)應(yīng)用的不同,標(biāo)簽類(lèi)型可分為有源和無(wú)源,其讀卡器設(shè)計(jì)也有所不同。
二、測(cè)試項(xiàng)目
RFID測(cè)試主要是對(duì)讀寫(xiě)器和標(biāo)簽之間通信的無(wú)線(xiàn)電訊號(hào)進(jìn)行測(cè)量,以此評(píng)估RFID讀寫(xiě)器的工作狀態(tài)和性能指標(biāo)。
本次測(cè)試對(duì)象是低頻RFID讀寫(xiě)模塊,射頻信號(hào)頻率125KHz,支持識(shí)別EM4001/4002及兼容的ID卡。當(dāng)識(shí)別到ID片時(shí),模塊TXD管腳會(huì)輸出卡號(hào)信息,信號(hào)類(lèi)型為T(mén)TL-RS232信號(hào)。
三、測(cè)量目標(biāo)
射頻信號(hào)的載波頻率,輸出功率,占用帶寬,信道功率等
四、選用儀器
選用鼎陽(yáng)科技SSA3000X頻譜分析儀,SPD3303X-E線(xiàn)性直流電源和SDS1204X-E超熒光示波器,分別用于測(cè)量、供電和信號(hào)解碼。
五、連接方法
先將RFID讀寫(xiě)模塊和發(fā)射天線(xiàn)焊接,并將VCC、GND和TXD管腳分別引出導(dǎo)線(xiàn)便于連接。
然后將電源、示波器探頭分別按照對(duì)應(yīng)的管腳連接好。
同時(shí)通過(guò)一個(gè)射頻采集天線(xiàn)和BNC轉(zhuǎn)接線(xiàn),將讀卡器的信號(hào)引入SSA3000X的射頻輸入端口,觀(guān)察并測(cè)量信號(hào)的頻域參數(shù)。
六、測(cè)量?jī)?nèi)容
頻率測(cè)量和功率測(cè)量:
SSA3000x的頻譜分析儀的功能設(shè)置為:CF=125kHz,SPAN=10KHz,RBW=30Hz,測(cè)得信號(hào)頻率為125.373KHz,信號(hào)功率為-58.04dBm。被測(cè)系統(tǒng)是RFID讀寫(xiě)器,處于向標(biāo)簽發(fā)送識(shí)別信號(hào)的狀態(tài)。
從測(cè)量結(jié)果可以看到,實(shí)際信號(hào)的頻率中心和讀寫(xiě)模塊設(shè)定的額定中心頻率有一定的誤差,稱(chēng)為發(fā)射頻點(diǎn)誤差。
1、占用帶寬:
先積分計(jì)算整個(gè)掃寬內(nèi)的功率,然后根據(jù)設(shè)定的功率比計(jì)算出此比例功率所占帶寬。如下圖,在10KHz的掃寬范圍內(nèi),功率比為99%的占用帶寬為240Hz。
傳輸頻率誤差:通道中心頻率與頻譜儀中心頻率之差,差值為-13Hz。
2、信道功率:
測(cè)量積分帶寬500Hz內(nèi)的功率,為-59.84dBm,同時(shí)將積分帶寬內(nèi)的功率歸一化到1Hz得到功率譜密度數(shù)值為-86.83dBm/Hz。
3、頻譜監(jiān)測(cè):
用色溫表示頻譜的能量
另外SSA3000X系列頻譜儀還可測(cè)量三階交調(diào)、時(shí)域功率、鄰道功率比等,由于此為低頻讀寫(xiě)模塊,測(cè)試較為簡(jiǎn)單,暫不做上述分析。
七、示波器解碼
使用ID卡對(duì)讀寫(xiě)模塊進(jìn)行測(cè)試,當(dāng)ID卡在讀寫(xiě)模塊天線(xiàn)處被感應(yīng)時(shí),讀寫(xiě)模塊收到信號(hào),會(huì)從蜂鳴器、LED燈和TXD管腳分別輸出信號(hào)。
用SDS1204X-E示波器標(biāo)配的串行總線(xiàn)解碼功能對(duì)TXD輸出TTL-RS232信號(hào)進(jìn)行解碼。
1、解碼設(shè)置:
波特率9600bps,無(wú)校檢位,數(shù)據(jù)8位,1停止位,空閑電平為高電平,比特流格式LSB,解碼輸出ASCII碼。
解碼輸出10位卡號(hào)為1400903AA9。
用多個(gè)ID卡測(cè)試,發(fā)現(xiàn)此讀寫(xiě)模塊輸出正常:圖片圖片
但是由于此讀寫(xiě)模塊工作頻段為低頻,射頻輸出功率小,檢測(cè)ID卡的距離十分有限,約只有五厘米。
八、測(cè)試總結(jié)
以上就是關(guān)于低頻RFID的簡(jiǎn)單測(cè)試流程。低頻RFID主要應(yīng)用于低端技術(shù)范圍內(nèi),技術(shù)要求和測(cè)試流程相對(duì)簡(jiǎn)單。高頻和超高頻RFID測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)更加注重信號(hào)質(zhì)量,即需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行IQ解調(diào)曲線(xiàn)和數(shù)據(jù)分析,ASK/FSK解調(diào)分析等,敬請(qǐng)期待下一期鼎陽(yáng)智庫(kù)文章。
九、文末彩蛋
在進(jìn)行上述RFID測(cè)試過(guò)程中,我發(fā)現(xiàn)了一個(gè)現(xiàn)象,當(dāng)ID卡被讀寫(xiě)模塊天線(xiàn)感應(yīng)時(shí),讀寫(xiě)模塊輸出功率極低甚至消失,這個(gè)是什么原因?
該文章來(lái)源于“鼎陽(yáng)硬件設(shè)計(jì)與測(cè)試智庫(kù)”