《电子技术应用》

鼎阳科技针对低频RFID的测试方案

2018/4/11 17:37:36

RFID(Radio Frequency Identification),全称为射频识别技术,是一种无线通信技术,通过无线电讯号自动识别特定目标和读写相关数据,读写速度快、数据容量大、使用寿命长等优势使其在物联网领域获得广泛的应用。

RFID基本组成部分:

标签:由耦合元件及芯片组成,每个标签具有独特的电子编码、附着在物体上标识目标对象。

读写器:由耦合元件,芯片组成,读取(有时还可以写入)标签信息的设备

天线:在标签和读写器之间传递射频信号

RFID的工作频率分为低频、高频和超高频,常用频段在125KHz、 13.56MHz、900MHz、2.4GHz,主要应用场景包括了学校、企事业单位、银行、医院、铁路轨道交通等,根据应用的不同,标签类型可分为有源和无源,其读卡器设计也有所不同。

测试项目

RFID测试主要是对读写器和标签之间通信的无线电讯号进行测量,以此评估RFID读写器的工作状态和性能指标。

11.png

本次测试对象是低频RFID读写模块,射频信号频率125KHz,支持识别EM4001/4002及兼容的ID卡。当识别到ID片时,模块TXD管脚会输出卡号信息,信号类型为TTL-RS232信号。

22.png

测量目标

射频信号的载波频率,输出功率,占用带宽,信道功率等

选用仪器

选用鼎阳科技SSA3000X频谱分析仪,SPD3303X-E线性直流电源和SDS1204X-E超级荧光示波器,分别用于测量、供电和信号解码。

连接方法

首先将RFID读写模块和发射天线焊接,并将VCC、GND和TXD管脚分别引出导线便于连接。

33.png

然后将电源、示波器探头分别按照对应的管脚连接好。

同时通过一个射频采集天线和BNC转接线,将读卡器的信号引入SSA3000X的射频输入端口,观察并测量信号的频域参数。

44.png

测量内容

频率测量和功率测量:

SSA3000x的频谱分析仪的功能设置为:CF=125kHz,SPAN=10KHz,RBW=30Hz,测得信号频率为125.373KHz,信号功率为-58.04dBm。被测系统是RFID读写器,处于向标签发送识别信号的状态。

55.png

从测量结果可以看到,实际信号的频率中心和读写模块设定的额定中心频率有一定的误差,称为发射频点误差。

占用带宽:

首先积分计算整个扫宽内的功率,然后根据设定的功率比计算出此比例功率所占带宽。如下图,在10KHz的扫宽范围内,功率比为99%的占用带宽为240Hz。

66.png

传输频率误差:通道中心频率与频谱仪中心频率之差,差值为-13Hz。

信道功率:

测量积分带宽500Hz内的功率,为-59.84dBm,同时将积分带宽内的功率归一化到1Hz得到功率谱密度数值为-86.83dBm/Hz。

77.png

频谱监测:

用色温表示频谱的能量 

88.png

另外,SSA3000X系列频谱仪还可测量三阶交调、时域功率、邻道功率比等,由于此为低频读写模块,测试较为简单,暂不做上述分析。 

示波器解码

使用ID卡对读写模块进行测试,当ID卡在读写模块天线处被感应时,读写模块收到信号,会从蜂鸣器、LED灯和TXD管脚分别输出信号。

用SDS1204X-E示波器标配的串行总线解码功能对TXD输出TTL-RS232信号进行解码。

解码设置:

波特率9600bps,无校检位,数据8位,1停止位,空闲电平为高电平,比特流格式LSB,解码输出ASCII码。

99.png

解码输出10位卡号为1400903AA9。

用多个ID卡测试,发现此读写模块输出正常:                                                      

991.png

但是由于此读写模块工作频段为低频,射频输出功率小,检测ID卡的距离十分有限,约只有五厘米。 

992.png

测试总结

以上就是关于低频RFID的简单测试流程。低频RFID主要应用于低端技术范围内,技术要求和测试流程相对简单。高频和超高频RFID测试标准更加注重信号质量,即需要对信号进行IQ解调曲线和数据分析,ASK/FSK解调分析等,敬请期待下一期鼎阳智库文章。

关于鼎阳

鼎阳科技(SIGLENT)是一家专注于通用电子测试测量仪器及相关解决方案的公司。

从2005推出第一款数字示波器产品至今,10年来鼎阳科技一直是全球发展速度最快的数字示波器制造商。历经多年发展,鼎阳产品已扩展到数字示波器、手持示波表、函数/任意波形发生器、频谱分析仪、台式万用表、直流电源等通用测试测量仪器产品。2007年,鼎阳与高端示波器领导者美国力科建立了全球战略合作伙伴关系。2011年,鼎阳发展成为中国销量领先的数字示波器制造商。2014年,鼎阳发布了中国首款智能示波器SDS3000系列,引领“人手一台”型实验室研发用示波器由功能示波器向智能示波器过渡的趋势。目前,鼎阳已经在美国克利夫兰和德国汉堡成立分公司,产品远销全球70多个国家,SIGLENT正逐步成为全球知名的测试测量仪器品牌。

关于鼎阳硬件设计与测试智库

鼎阳硬件设计与测试智库(简称鼎阳硬件智库)由深圳市鼎阳科技有限公司领衔创办,是中国第一家“智力众筹”模式的硬件智库。

鼎阳硬件智库顺时顺势,倡导“连接-分享-协作-创造”的理念,高举志愿者服务的大旗,相信互联网是“爱”的大本营,相信人们都有发自内心分享的愿望。

鼎阳硬件智库选择硬件领域最普遍的七类问题:电源,时钟,DDR,低速总线,高速总线,EMC,测试测量进行聚焦。寻找“最针尖”的问题进行研讨,针对“最针尖”的问题组织专家答疑,将硬件大师积累的宝贵知识和经验变成公众财富,惠及更多硬件人。

鼎阳硬件智库,群策群力,连接所有硬件人。

有硬件问题,找鼎阳硬件智库。

继续阅读>>