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使用頻譜分析儀測量二代身份證(RFID)讀卡器

   2012年03月12日 14:44  
  1、關(guān)于RFID
  
  RFID是射頻識別(RadioFrequencyIdentification)的英文縮寫,它是一種非接觸式的自動識別技術(shù),通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù),識別工作無須人工干預,可識別高速運動物體并能同時識別多個標簽。
  
  zui基本的RFID系統(tǒng)由閱讀器(Reader)、電子標簽(Tag)亦即應答器(Transponder)和天線(Antenna)三部分組成。其工作原理是Reader發(fā)射一特定頻率的無線電波能量給Transponder,用以驅(qū)動Transponder電路將內(nèi)部的數(shù)據(jù)送出,此時Reader便依序接收解讀數(shù)據(jù),送給應用程序做相應的處理。發(fā)生在Reader和Transponder之間的射頻信號的耦合類型有兩種。
  
  (1)電感耦合。變壓器模型,通過空間高頻交變磁場實現(xiàn)耦合,依據(jù)的是電磁感應定律。電感耦合方式一般適合于中、低頻工作的近距離射頻識別系統(tǒng)。典型的工作頻率有:125kHz、225kHz和13.56MHz。識別作用距離小于1m,典型作用距離為10~20cra。
  
 ?。?)電磁反向散射耦合:雷達原理模型,發(fā)射出去的電磁波,碰到目標后反射,同時攜帶回目標信息,依據(jù)的是電磁波的空間傳播規(guī)律。電磁反向散射耦合方式一般適合于高頻、微波工作的遠距離射頻識別系統(tǒng)。典型的工作頻率有:433MHz,915MHz,2.45GHz,5.8GHz。識別作用距離大于1m,典型作用距離為3—l0m。
  
  閱讀器根據(jù)使用的結(jié)構(gòu)和技術(shù)不同可以是讀或讀/寫裝置,是RFID系統(tǒng)信息控制和處理中心。閱讀器通常由耦合模塊、收發(fā)模塊、控制模塊和接口單元組成。閱讀器和標簽之間一般采用半雙工通信方式進行信息交換,同時閱讀器通過耦合給無源應答器提供能量和時序。在實際應用中,可進一步通過Ethernet或WLAN等實現(xiàn)對物體識別信息的采集、處理及遠程傳送等管理功能。
  
  2、連接范例
  
  范例使用山東神思電子的通用二代居民驗證機具,需要測量該讀卡器的工作頻點和發(fā)射功率。由于該讀卡器工作時不間斷向空間發(fā)射RF,因此只要使用頻譜儀和普通RF天線即可直接測量讀卡器的信號。為了避免空間雜訊的影響,可使用環(huán)形近場天線。將環(huán)形天線連接到頻譜儀RF輸入端(如圖1),再將環(huán)形天線接收斷靠近讀卡器感應區(qū)(如圖2),這樣就構(gòu)成一套簡單易行的RFID讀卡器測試系統(tǒng)。
  
  圖1
  
  圖2
  
  3、信號的捕獲和測量
  
  設(shè)置GSP-830中心測量頻率為13.56MHz,Span5MHz,參考電平20dBm,RBW自動(30KHz),游標1打開,TraceB實時更新,限制線關(guān)閉。
  
  當讀卡器上不放置二代卡片(讀卡器不讀卡)時,讀卡器持續(xù)向空間發(fā)射13.56MHz,功率15dBm的RF信號,如圖3紅色曲線所示。該RF信號也可用示波器觀察到,如圖4所示。
  
  圖3
  
  圖4
  
  當將二代卡片(Tag)放置在讀卡器感應區(qū),Tag感應到讀卡器RF發(fā)射信號的電磁場,憑借感應電流所獲得的能量向讀卡器返回存儲在芯片中的信息,返回信號是一個載波13.56MHz的雙邊帶調(diào)制信號。讀卡器讀取信息并解碼后,送至中央信息系統(tǒng)進行有關(guān)數(shù)據(jù)處理,讀取速度為每秒一次。
  
  GSP-830頻譜儀同樣可以對Tag的返回信號進行量測。天線耦合方法如圖1和圖2所示。并設(shè)置頻譜儀中心頻率為13.56MHz,Span5MHz,參考電平20dBm,RBW自動(30KHz),TraceA峰值保持。捕獲到的Tag返回信號如圖3綠色曲線所示,兩個邊帶的頻率分別為12.7MHz和14.4MHz。
  
  4、結(jié)語
  
  以上使用固緯頻譜儀檢測RFID讀卡器的應用實例也是一種通用檢測方案,可廣泛應用在RFID讀卡器和主動式電子標簽研發(fā)過程中的調(diào)試、產(chǎn)線的檢驗等多個方面。
  
  由于RFID本身有著十分寬廣的使用領(lǐng)域,如物流和供應管理、生產(chǎn)制造和裝配、航空行李處理、郵件/快運包裹處理、商用POS機、文檔追蹤/圖書館管理、動物身份標識、運動計時、門禁控制/電子門票、道路自動收費等,因此該套測試解決方案的應用前景也是非??捎^的。

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