頻譜分析儀的RFID和NFC測(cè)量中的應(yīng)用

RFID系統(tǒng)、特別是帶有反向散射無源終端的RFID系統(tǒng)，給測(cè)試和診斷帶來了獨(dú)特的挑戰(zhàn)。定時(shí)測(cè)量是尤其要注意的一個(gè)問題，因?yàn)樗赡芤笙到y(tǒng)閱讀器，非常迅速地、無差錯(cuò)地從多個(gè)終端中讀取ID數(shù)據(jù)。

大多數(shù)RFID系統(tǒng)采用瞬變時(shí)分雙工（TDD）方案，其中詢問器和終端依次在同一條信道上通信。為使用串行TDD復(fù)用方案在非常短的時(shí)期內(nèi)讀取多個(gè)ID終端，標(biāo)準(zhǔn)要求非常精確的定時(shí)。因此，數(shù)據(jù)交換上的定時(shí)測(cè)量帶來了獨(dú)特的RFID挑戰(zhàn)。瞬變RFID信號(hào)通常包含頻譜效率低下的調(diào)制，其采用專用PCM符號(hào)編碼和解碼。調(diào)試接收這些異常信號(hào)的零差詢問器或終端要求特殊的信號(hào)分析儀功能。傳統(tǒng)上，掃頻分析儀、矢量信號(hào)分析儀和示波器一直用于無線數(shù)據(jù)鏈路開發(fā)。這些限制使其在現(xiàn)代RFID產(chǎn)品開發(fā)和生產(chǎn)中的應(yīng)用效率很低。

在歷史上，頻譜分析儀一直是檢定發(fā)射機(jī)RF頻譜輸出的首選工具，以保證滿足輻射法規(guī)限制。傳統(tǒng)的掃頻分析儀主要是為分析連續(xù)信號(hào)開發(fā)的，而不是為與現(xiàn)代RFID產(chǎn)品相關(guān)的間歇性RF瞬變開發(fā)的。這會(huì)導(dǎo)致各種測(cè)量問題，特別是精確地捕獲和檢定瞬變RF信號(hào)。類似的，矢量信號(hào)分析儀在捕獲瞬變RF信號(hào)方面的能力非常小，其最初也是為CW信號(hào)研制的。盡管大多數(shù)矢量信號(hào)分析儀為流行的頻譜效率低的調(diào)制提供了全面的解調(diào)能力，但當(dāng)前產(chǎn)品幾乎不能支持頻譜效率低的RFID調(diào)制及特殊的PCM解碼要求。這使得當(dāng)前一代矢量信號(hào)分析儀對(duì)RFID工程師的價(jià)值很小。

長(zhǎng)期來，示波器一直是分析基帶信號(hào)的重要工具。最近幾年，某些示波器已經(jīng)把取樣速度擴(kuò)展到非常高的微波頻率。但是，對(duì)RFID系統(tǒng)上的UHF或更高頻率的測(cè)量，它們?nèi)允谴蝺?yōu)工具。相對(duì)于現(xiàn)代實(shí)時(shí)頻譜分析儀，快速示波器的測(cè)量動(dòng)態(tài)范圍明顯要低得多，并缺少調(diào)制和解碼功能。

實(shí)時(shí)頻譜分析儀解決了傳統(tǒng)測(cè)量工具的局限性，為RFID工程師提供了效率高得多測(cè)試和診斷感受。脈沖式終端讀取和寫入要求使用為瞬變信號(hào)優(yōu)化的RF分析儀。由于獨(dú)特的實(shí)時(shí)結(jié)構(gòu)和時(shí)間相關(guān)顯示功能，泰克實(shí)時(shí)頻譜分析儀產(chǎn)品系列特別適合檢定瞬變信號(hào)。RTSA擁有必要的數(shù)字處理速度，可以使用實(shí)時(shí)快速傅立葉變換（FFT）把輸入信號(hào)從時(shí)域無縫地變換到頻域，然后再捕獲數(shù)據(jù)記錄。這使RTSA能夠?qū)崟r(shí)比較頻譜幅度與用戶設(shè)置的頻率模板。然后RTSA可以觸發(fā)捕獲感興趣的頻譜事件，然后詳細(xì)進(jìn)行脫機(jī)分析。

這對(duì)RFID應(yīng)用是一種重要功能，因?yàn)樗试S工程師開始捕獲以初始頻譜突發(fā)開頭的整個(gè)瞬變?cè)儐柶骱徒K端交互。此外，泰克頻率模板觸發(fā)（FMT）專利技術(shù)可以可靠地捕獲現(xiàn)實(shí)頻譜環(huán)境中復(fù)雜的詢問器和終端交互，在這些環(huán)境中，其它信號(hào)的實(shí)際幅度可能要更大。

RSA3408A擁有充足的內(nèi)存功能及高精度觸發(fā)能力，可以捕獲閱讀器和終端之間的整個(gè)交換。然后可以使用完整的數(shù)據(jù)記錄，迅速診斷系統(tǒng)交互。實(shí)時(shí)頻譜分析儀全面使用時(shí)間相關(guān)多域分析技術(shù)，用戶可以在不同畫面之間使用高精度時(shí)間相關(guān)標(biāo)尺，顯示多個(gè)測(cè)量域。例如，可以把一個(gè)標(biāo)尺放在錯(cuò)誤的符號(hào)位上，儀器將關(guān)聯(lián)這個(gè)標(biāo)尺，即時(shí)對(duì)應(yīng)功率隨時(shí)間變化畫面或頻譜圖。

時(shí)間相關(guān)的多個(gè)分析域大大增強(qiáng)了診斷能力和可靠性，可以在不同畫面中有效確定引起事件的異常波形。

除了能夠有效觸發(fā)和捕獲瞬變RFID信號(hào)外，RTSA還提供了測(cè)試測(cè)量業(yè)內(nèi)第一個(gè)RFID分析軟件包。通過這一軟件包，RSA3408A可以解調(diào)、解碼和測(cè)量許多RFID應(yīng)用中使用的特殊信號(hào)。

與RFID應(yīng)用使用的傳統(tǒng)測(cè)試設(shè)備相比，現(xiàn)代RSA3408A可以提供快得多、更加高效的診斷和檢定體驗(yàn)。為演示RTSA的輔助工具，下面我們將考察某些常見的RFID測(cè)量……

RFID測(cè)量

在把產(chǎn)品推向市場(chǎng)時(shí)，RFID工程師面臨著各種設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。首先，產(chǎn)品必須滿足把能量輻射到頻譜中相關(guān)的本地頻率法規(guī)。其次，詢問器和終端交互必須可靠地一起運(yùn)行。為此，詢問器和終端必須符合相應(yīng)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。最后，為保證競(jìng)爭(zhēng)力，必須優(yōu)化RFID系統(tǒng)的性能，以吸引某個(gè)細(xì)分市場(chǎng)。這可能意味著使每秒交易數(shù)量達(dá)到最大，在密集的閱讀器環(huán)境中運(yùn)行或擴(kuò)大閱讀器在更遠(yuǎn)距離內(nèi)通信的能力。

為說明RTSA和RFID分析軟件怎樣成為RFID測(cè)試不可或缺的組成部分，我們先介紹為遵守政府法規(guī)而檢定頻譜輻射時(shí)必須進(jìn)行的主要測(cè)量。

遵守政府法規(guī)

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(hào)。這些法規(guī)防止有害的干擾，保證每臺(tái)發(fā)射機(jī)在頻譜上對(duì)頻段中的其它用戶是好鄰居。配有RFID軟件的RSA3408A可以簡(jiǎn)便地測(cè)量政府法規(guī)規(guī)定的頻譜參數(shù)。

對(duì)脈沖式信號(hào)進(jìn)行功率測(cè)量可能對(duì)許多頻譜分析儀極具挑戰(zhàn)性。RTSA的瞬變信號(hào)優(yōu)化功能可以簡(jiǎn)單地測(cè)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(duì)任何一定時(shí)間周期都提供一個(gè)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(duì)數(shù)視頻放大器（SLVA）峰值檢測(cè)電路，而RTSA則使用真正的RMS檢測(cè)方法，對(duì)大多數(shù)法規(guī)測(cè)量都能精確地讀取功率。

另一個(gè)重要的頻譜輻射測(cè)量項(xiàng)目是信號(hào)的載頻?？梢酝ㄟ^兩種方式表達(dá)這一測(cè)量：實(shí)際絕對(duì)載頻或分配的一定信道頻率的載頻誤差。在解調(diào)信號(hào)時(shí)，RTSA將顯示載頻誤差。在頻譜分析模式下，可以選擇測(cè)量按鈕，然后使用載頻軟鍵，來顯示絕對(duì)載頻。解調(diào)后的載頻測(cè)量有一個(gè)明顯優(yōu)勢(shì)是，它不要求信號(hào)位于跨度的中心。這特別適合跳頻信號(hào)。

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(shí)頻譜分析儀模式下，測(cè)量鍵下也提供了帶寬測(cè)量。

通過使用這些預(yù)編程的自動(dòng)測(cè)量功能，可以迅速精確地獲得基本法規(guī)數(shù)據(jù)。這消除了對(duì)傳統(tǒng)頻譜分析儀連接同軸電纜，測(cè)量瞬變RFID信號(hào)的麻煩。RTSA識(shí)別調(diào)制，只需按一個(gè)按鈕就可以提供答案。

滿足行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

可靠的詢問器和終端交互要求遵守各種行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，如ISO 18000-6 C類規(guī)范。這在基本測(cè)試之上增加了許多測(cè)試，以滿足政府頻譜輻射要求。RF一致性測(cè)試對(duì)終端和閱讀器之間可靠地互操作至關(guān)重要。

RSA3408A的RFID軟件包含ISO 18000-4模式1和ISO18000-6 A類、B類和C類標(biāo)準(zhǔn)所需的關(guān)鍵測(cè)量。RTSA上預(yù)編程的測(cè)量消除了檢查這些信號(hào)格式要求的大部分設(shè)置時(shí)間。