頻譜分析儀的RFID和NFC測量中的應用

RFID系統、特別是帶有反向散射無(wú)源終端的RFID系統，給測試和診斷帶來(lái)了獨特的挑戰。定時(shí)測量是尤其要注意的一個(gè)問(wèn)題，因為它可能要求系統閱讀器，非常迅速地、無(wú)差錯地從多個(gè)終端中讀取ID數據。

大多數RFID系統采用瞬變時(shí)分雙工（TDD）方案，其中詢(xún)問(wèn)器和終端依次在同一條信道上通信。為使用串行TDD復用方案在非常短的時(shí)期內讀取多個(gè)ID終端，標準要求非常精確的定時(shí)。因此，數據交換上的定時(shí)測量帶來(lái)了獨特的RFID挑戰。瞬變RFID信號通常包含頻譜效率低下的調制，其采用專(zhuān)用PCM符號編碼和解碼。調試接收這些異常信號的零差詢(xún)問(wèn)器或終端要求特殊的信號分析儀功能。傳統上，掃頻分析儀、矢量信號分析儀和示波器一直用于無(wú)線(xiàn)數據鏈路開(kāi)發(fā)。這些限制使其在現代RFID產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)中的應用效率很低。

在歷史上，頻譜分析儀一直是檢定發(fā)射機RF頻譜輸出的首選工具，以保證滿(mǎn)足輻射法規限制。傳統的掃頻分析儀主要是為分析連續信號開(kāi)發(fā)的，而不是為與現代RFID產(chǎn)品相關(guān)的間歇性RF瞬變開(kāi)發(fā)的。這會(huì )導致各種測量問(wèn)題，特別是精確地捕獲和檢定瞬變RF信號。類(lèi)似的，矢量信號分析儀在捕獲瞬變RF信號方面的能力非常小，其最初也是為CW信號研制的。盡管大多數矢量信號分析儀為流行的頻譜效率低的調制提供了全面的解調能力，但當前產(chǎn)品幾乎不能支持頻譜效率低的RFID調制及特殊的PCM解碼要求。這使得當前一代矢量信號分析儀對RFID工程師的價(jià)值很小。

長(cháng)期來(lái)，示波器一直是分析基帶信號的重要工具。最近幾年，某些示波器已經(jīng)把取樣速度擴展到非常高的微波頻率。但是，對RFID系統上的UHF或更高頻率的測量，它們仍是次優(yōu)工具。相對于現代實(shí)時(shí)頻譜分析儀，快速示波器的測量動(dòng)態(tài)范圍明顯要低得多，并缺少調制和解碼功能。

實(shí)時(shí)頻譜分析儀解決了傳統測量工具的局限性，為RFID工程師提供了效率高得多測試和診斷感受。脈沖式終端讀取和寫(xiě)入要求使用為瞬變信號優(yōu)化的RF分析儀。由于獨特的實(shí)時(shí)結構和時(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。RTSA擁有必要的數字處理速度，可以使用實(shí)時(shí)快速傅立葉變換（FFT）把輸入信號從時(shí)域無(wú)縫地變換到頻域，然后再捕獲數據記錄。這使RTSA能夠實(shí)時(shí)比較頻譜幅度與用戶(hù)設置的頻率模板。然后RTSA可以觸發(fā)捕獲感興趣的頻譜事件，然后詳細進(jìn)行脫機分析。

這對RFID應用是一種重要功能，因為它允許工程師開(kāi)始捕獲以初始頻譜突發(fā)開(kāi)頭的整個(gè)瞬變詢(xún)問(wèn)器和終端交互。此外，泰克頻率模板觸發(fā)（FMT）專(zhuān)利技術(shù)可以可靠地捕獲現實(shí)頻譜環(huán)境中復雜的詢(xún)問(wèn)器和終端交互，在這些環(huán)境中，其它信號的實(shí)際幅度可能要更大。

RSA3408A擁有充足的內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據記錄，迅速診斷系統交互。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(hù)可以在不同畫(huà)面之間使用高精度時(shí)間相關(guān)標尺，顯示多個(gè)測量域。例如，可以把一個(gè)標尺放在錯誤的符號位上，儀器將關(guān)聯(lián)這個(gè)標尺，即時(shí)對應功率隨時(shí)間變化畫(huà)面或頻譜圖。

時(shí)間相關(guān)的多個(gè)分析域大大增強了診斷能力和可靠性，可以在不同畫(huà)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信號外，RTSA還提供了測試測量業(yè)內第一個(gè)RFID分析軟件包。通過(guò)這一軟件包，RSA3408A可以解調、解碼和測量許多RFID應用中使用的特殊信號。

與RFID應用使用的傳統測試設備相比，現代RSA3408A可以提供快得多、更加高效的診斷和檢定體驗。為演示RTSA的輔助工具，下面我們將考察某些常見(jiàn)的RFID測量……

RFID測量

在把產(chǎn)品推向市場(chǎng)時(shí)，RFID工程師面臨著(zhù)各種設計挑戰。首先，產(chǎn)品必須滿(mǎn)足把能量輻射到頻譜中相關(guān)的本地頻率法規。其次，詢(xún)問(wèn)器和終端交互必須可靠地一起運行。為此，詢(xún)問(wèn)器和終端必須符合相應的行業(yè)標準。最后，為保證競爭力，必須優(yōu)化RFID系統的性能，以吸引某個(gè)細分市場(chǎng)。這可能意味著(zhù)使每秒交易數量達到最大，在密集的閱讀器環(huán)境中運行或擴大閱讀器在更遠距離內通信的能力。

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

遵守政府法規

政府法規要求必須在功率、頻率和帶寬上控制發(fā)送的信號。這些法規防止有害的干擾，保證每臺發(fā)射機在頻譜上對頻段中的其它用戶(hù)是好鄰居。配有RFID軟件的RSA3408A可以簡(jiǎn)便地測量政府法規規定的頻譜參數。

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性。RTSA的瞬變信號優(yōu)化功能可以簡(jiǎn)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(guò)程中對任何一定時(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諧掃描與分組突發(fā)。此外，傳統頻譜分析儀需要校正系數，補償連續對數視頻放大器（SLVA）峰值檢測電路，而RTSA則使用真正的RMS檢測方法，對大多數法規測量都能精確地讀取功率。

另一個(gè)重要的頻譜輻射測量項目是信號的載頻?？梢酝ㄟ^(guò)兩種方式表達這一測量：實(shí)際絕對載頻或分配的一定信道頻率的載頻誤差。在解調信號時(shí)，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(lái)顯示絕對載頻。解調后的載頻測量有一個(gè)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(lèi)似的，也可以通過(guò)兩種方式獲得占用帶寬（OBW）或輻射帶寬（EBW）。在解調模式下，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，測量鍵下也提供了帶寬測量。

通過(guò)使用這些預編程的自動(dòng)測量功能，可以迅速精確地獲得基本法規數據。這消除了對傳統頻譜分析儀連接同軸電纜，測量瞬變RFID信號的麻煩。RTSA識別調制，只需按一個(gè)按鈕就可以提供答案。

滿(mǎn)足行業(yè)標準

可靠的詢(xún)問(wèn)器和終端交互要求遵守各種行業(yè)標準，如ISO 18000-6 C類(lèi)規范。這在基本測試之上增加了許多測試，以滿(mǎn)足政府頻譜輻射要求。RF一致性測試對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(lèi)、B類(lèi)和C類(lèi)標準所需的關(guān)鍵測量。RTSA上預編程的測量消除了檢查這些信號格式要求的大部分設置時(shí)間。