隨著閱讀器與標(biāo)簽價(jià)格的降低和全球市場(chǎng)的擴(kuò)大,，射頻標(biāo)識(shí)" title="射頻標(biāo)識(shí)">射頻標(biāo)識(shí) RFID" title="RFID">RFID（以下簡稱RFID）的應(yīng)用與日俱增。標(biāo)簽既可由閱讀器供電（無源標(biāo)簽" title="無源標(biāo)簽">無源標(biāo)簽）,，也可以由標(biāo)簽的板上電源供電（半有源標(biāo)簽和有源標(biāo)簽）,。由于亞微型無源 CMOS 標(biāo)簽的成本降低，庫存和其他應(yīng)用迅速增加,。一些評(píng)估表明,，隨著無源標(biāo)簽的價(jià)格持續(xù)下降，幾乎每一個(gè)售出產(chǎn)品的內(nèi)部都將有一個(gè) RFID 標(biāo)簽,。由于無源RFID 標(biāo)簽的重要性及其獨(dú)特的工程實(shí)現(xiàn)的挑戰(zhàn)性,，本文將重點(diǎn)研究無源標(biāo)簽系統(tǒng)。

　　當(dāng)接收到來自閱讀器的 CW 信號(hào)時(shí),，無源標(biāo)簽對(duì)射頻 RF（以下簡稱 RF）能量進(jìn)行整流以生成保持標(biāo)簽工作所需的小部分能量,，然后改變其天線的吸收特點(diǎn)以調(diào)制信號(hào)，并通過反向散射反射給閱讀器 ［參閱圖1］,。RFID 系統(tǒng)通常使用簡便的調(diào)制技術(shù)和編碼體制,。然而，簡單調(diào)制技術(shù)的頻譜效率低,，對(duì)于某一給定的數(shù)據(jù)速率,，它所要求的 RF 帶寬多,。在調(diào)制前，必須將數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼形成一連續(xù)的信息流,?？捎玫奈痪幋a體制有很多類型，每一類編碼都有其基帶頻譜性能的獨(dú)特優(yōu)勢(shì),、編解碼的復(fù)雜性以及在時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)下將數(shù)據(jù)寫入到存儲(chǔ)器的困難性,。由于標(biāo)簽板上定時(shí)源很難達(dá)到實(shí)際所需的準(zhǔn)確性，以及挑戰(zhàn)性的帶寬要求和最大化 RF 能量傳輸以向標(biāo)簽供應(yīng)能量等原因,，無源標(biāo)簽對(duì)所使用的編碼體制有獨(dú)特的要求,。最后，需要某種防沖突協(xié)議以便閱讀器能夠讀取其覆蓋范圍內(nèi)的所有標(biāo)簽,。

　　RFID測(cè)試綜述

　　每一個(gè) RFID 通信系統(tǒng)都必須通過監(jiān)管要求并符合所用標(biāo)準(zhǔn),。然而，今天,，系統(tǒng)優(yōu)化將這個(gè)快速增長產(chǎn)業(yè)中的勝者與輸者分離開來,。本文討論的是 RFID 通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)師所面對(duì)的測(cè)試挑戰(zhàn)：監(jiān)管測(cè)試、標(biāo)準(zhǔn)一致性和優(yōu)化,。

　　RFID 技術(shù)有幾個(gè)不同尋常的工程測(cè)試挑戰(zhàn),，例如瞬時(shí)信號(hào)、帶寬效率低的調(diào)制技術(shù)和反向散射數(shù)據(jù),。傳統(tǒng)的掃頻調(diào)諧頻譜分析儀,、矢量信號(hào)分析儀和示波器已被用于無線數(shù)據(jù)鏈路的開發(fā)。然而,，這些工具用于 RFID 測(cè)試時(shí)都存在一些缺點(diǎn),。掃頻調(diào)諧頻譜分析儀難以準(zhǔn)確捕獲和刻畫瞬時(shí) RF 信號(hào)。矢量信號(hào)分析儀實(shí)際上不支持頻譜效率低的 RFID 調(diào)制技術(shù)及特殊解碼要求,?？焖偈静ㄆ鞯臏y(cè)量動(dòng)態(tài)范圍小，不具備調(diào)制和解碼功能,。實(shí)時(shí)頻譜分析儀 RTSA（以下簡稱 RTSA）克服了這些傳統(tǒng)測(cè)試工具的局限性,，具備對(duì)瞬時(shí)信號(hào)的優(yōu)化，通過泰克享有專利的頻率模板觸發(fā)器能夠可靠觸發(fā)復(fù)雜的真實(shí)頻譜環(huán)境下的特定頻譜事件,。

　　圖1：無源標(biāo)簽對(duì)射頻 RF能量進(jìn)行整流并調(diào)制信號(hào),，然后反向散射反射給閱讀器。

　　監(jiān)管測(cè)試

　　每個(gè)電子設(shè)備制造商都必須符合設(shè)備銷售地或使用地的監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn),。許多國家正在修改監(jiān)管法規(guī)以緊跟無源 RFID 標(biāo)簽的獨(dú)特?cái)?shù)據(jù)鏈路特點(diǎn),。大多數(shù)監(jiān)管部門禁止設(shè)備的 CW 發(fā)射，除非用于短期測(cè)試。無源標(biāo)簽要求閱讀器發(fā)送 CW 信號(hào)以向標(biāo)簽供應(yīng)能量并經(jīng)過反向散射實(shí)現(xiàn)調(diào)制,。即使無源標(biāo)簽沒有一個(gè)典型的發(fā)射器,，仍能發(fā)出一個(gè)被調(diào)制的信號(hào)。然而,，許多規(guī)定并沒有涉及基于無發(fā)射器的調(diào)制,。多種頻譜發(fā)射測(cè)試并沒有明確地包含在閱讀器的 RFID 標(biāo)準(zhǔn)中，但卻成為了規(guī)定,。

　　政府規(guī)定要求控制發(fā)射信號(hào)的功率,、頻率、帶寬,。這些規(guī)定防止有害干擾并保證每個(gè)發(fā)射者都是頻帶內(nèi)其他用戶的友好鄰居,。對(duì)于許多頻譜分析儀特別是通常用于脈沖信號(hào)能量測(cè)量的掃頻頻譜分析儀，進(jìn)行此類測(cè)量是具有挑戰(zhàn)性的,。RTSA 能夠分析一個(gè)完整的分組發(fā)射過程的能量特點(diǎn),，也能直接測(cè)量跳頻信號(hào)的載波頻率，而無需將信號(hào)置于一個(gè)跨度的中心,。按一下按鍵,，分析儀就能識(shí)別一個(gè)瞬時(shí) RFID 信號(hào)的調(diào)制方式并能夠?qū)β省㈩l率和帶寬進(jìn)行監(jiān)管測(cè)量,，使預(yù)一致性（pre-compliance）測(cè)試過程變得非常靈活和方便 ［參閱圖2］,。預(yù)一致性測(cè)試有助于確保產(chǎn)品一次通過一致性測(cè)試，而無需重新設(shè)計(jì)和重新測(cè)試,。

　　圖2：預(yù)一致性測(cè)試過程

　　標(biāo)準(zhǔn)一致性

　　閱讀器和標(biāo)簽之間可靠的相互作用要求與 ISO 18000-6 C 類型規(guī)范等產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)相一致,。該要求增加了許多超出基本要求的測(cè)試以滿足政府的頻譜發(fā)射要求。RF 一致性測(cè)試十分關(guān)鍵,，有助于確保標(biāo)簽和閱讀器間的可靠協(xié)同工作,。

　　預(yù)編程測(cè)量能減少進(jìn)行這些測(cè)試所需的建立時(shí)間。例如,，ISO18000-6 C 類型的一個(gè)重要測(cè)量是啟動(dòng)時(shí)間和關(guān)閉時(shí)間。載波能量上升時(shí)間必須足夠快以保證標(biāo)簽采集到使其正常工作的充足能量,。信號(hào)也必須迅速達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài),。發(fā)射結(jié)束時(shí)，載波能量下降時(shí)間必須足夠快,，以防止其他發(fā)射受到干擾 ［參閱圖3］,。

　　圖3：發(fā)射結(jié)束時(shí)，載波能量下降時(shí)間必須足夠快,，以防止其他發(fā)射受到干擾,。

　　一些 RFID 設(shè)備使用了經(jīng)過優(yōu)化的面向特定應(yīng)用的專用通信機(jī)制。這種情況下，工程師需要一種分析儀能夠提供多種調(diào)制和編碼機(jī)制,，可根據(jù)所使用的特定格式,，對(duì)這些調(diào)制和編碼機(jī)制進(jìn)行編程調(diào)整。
優(yōu)化

　　一旦滿足基本規(guī)范,，對(duì) RFID 產(chǎn)品的性能進(jìn)行優(yōu)化以贏得某一特定市場(chǎng)空間的競(jìng)爭優(yōu)勢(shì)就顯得尤為重要,。性能指標(biāo)包括標(biāo)簽的讀取速度、標(biāo)簽在多閱讀器環(huán)境中的工作能力和標(biāo)簽與閱讀器之間的距離,。在消費(fèi)應(yīng)用中,，標(biāo)簽與閱讀器之間的通信速度直接影響用戶的滿意度。例如,，使用 RFID 的公共運(yùn)輸業(yè),，讀取時(shí)間由 5 秒鐘降低到小于半秒鐘后，才得到廣泛認(rèn)可,。在工業(yè)應(yīng)用中,，速度就意味著生產(chǎn)量：生產(chǎn)量越高，資金和人力資源的使用效率就越高,。由于無源標(biāo)簽從 RFID 閱讀器獲得它們正常工作所需的能量,，多個(gè)閱讀器可能導(dǎo)致標(biāo)簽試圖對(duì)詢問它的每一個(gè)閱讀器都進(jìn)行響應(yīng)。在多閱讀器情況下,，為改善系統(tǒng)的吞吐量需要使用某種防沖突協(xié)議,。最后，為最大化標(biāo)簽的讀取范圍,，載波對(duì)噪聲（carrier to noise）的要求應(yīng)當(dāng)最小化,，但是這可能與通過最小化載波的不工作時(shí)間以防止標(biāo)簽耗盡能量的需要相沖突。這些優(yōu)化措施對(duì)工程師和測(cè)量設(shè)備提出了挑戰(zhàn),。

　　讓我們看一個(gè)具體的例子 —— 優(yōu)化通信速度,，也稱為翻轉(zhuǎn)時(shí)間 TAT（以下簡稱 TAT）?？捎玫?RF 能量,、路徑衰落和經(jīng)過更改的符號(hào)速率能延長標(biāo)簽對(duì)閱讀器查詢的響應(yīng)時(shí)間。響應(yīng)越慢,，讀取多個(gè)標(biāo)簽所花費(fèi)的時(shí)間就越長,。快速測(cè)量 TAT 對(duì)優(yōu)化 RFID 系統(tǒng)的速度是非常必要的,。

　　圖4：使用 RTSA可以很容易地測(cè)量 TAT,。

　　使用 RTSA 可以很容易地測(cè)量 TAT ［參閱圖4］。首先,，需要安裝一個(gè)頻率模板觸發(fā)器以獲取標(biāo)簽與閱讀器之間的整個(gè)查詢,。RTSA 的功率與時(shí)間關(guān)系視圖使用戶能夠觀看整個(gè)發(fā)射過程,。習(xí)慣認(rèn)為一個(gè)下行鏈路傳輸（由閱讀器到標(biāo)簽）結(jié)束到下一個(gè)下行鏈路傳輸開始之間的時(shí)間就是半雙工系統(tǒng)的 TAT。將一個(gè)標(biāo)記放在標(biāo)簽詢問的結(jié)束點(diǎn),，第二個(gè) δ 標(biāo)記置于反向散射的結(jié)束點(diǎn)或下一次閱讀器進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)射的開始點(diǎn),，就可以精確測(cè)量出 TAT 時(shí)間。在大范圍下行鏈路的條件下維持最短的 TAT 將有助于系統(tǒng)吞吐量的最大化,。

　　RTSA 也能解調(diào)與標(biāo)簽查詢相關(guān)的符號(hào)或比特,。用戶只需選擇相應(yīng)的 RFID 標(biāo)準(zhǔn)、調(diào)制類型和解碼格式,。分析儀能自動(dòng)檢測(cè)并顯示鏈路的比特率,。為進(jìn)一步提高工程師的生產(chǎn)效率，對(duì)恢復(fù)出的數(shù)據(jù)符號(hào)進(jìn)行了基于功能的顏色編碼 （color-coded）,。RTSA 能夠自動(dòng)識(shí)別前導(dǎo)符并將那些符號(hào)染成$,。這易于識(shí)別實(shí)際的數(shù)據(jù)負(fù)荷并與已知值進(jìn)行比較。

　　本文小結(jié)

　　RFID 產(chǎn)業(yè)包含了大量的技術(shù)和應(yīng)用,，其中許多技術(shù)和應(yīng)用與典型的通信鏈路不同,。工程師需要能夠快速和便捷地進(jìn)行監(jiān)管測(cè)試、標(biāo)準(zhǔn)一致性和優(yōu)化測(cè)量的工具,。

　　RSA3408A 是滿足這些需求的一種工具,，支持多種 RFID 國際標(biāo)準(zhǔn)、時(shí)間相關(guān)的多域測(cè)量,、定制的 RFID 通信體制,、多種 RFID 信號(hào)的解調(diào)和符號(hào)解碼。該儀器大大提高了工程效率,，同時(shí)縮短了產(chǎn)品投放市場(chǎng)的時(shí)間,。不論是滿足政府頻譜規(guī)定、保證標(biāo)簽或閱讀器符合特定的通信標(biāo)準(zhǔn),，還是調(diào)試一個(gè)開發(fā)中遇到的問題,，RTSA 都是適合分析閱讀器和標(biāo)簽所發(fā)出的 RFID信號(hào)的獨(dú)特工具。