測試挑戰:測試技術的分析

隨著閱讀器與標簽價格的降低和全球市場的擴大，射頻標識RFID(以下簡稱RFID)的應用與日俱增。標簽既可由閱讀器供電(無源標簽)，也可以由標簽的板上電源供電(半有源標簽和有源標簽)。由于亞微型無源CMOS標簽的成本降低，庫存和其他應用迅速增加。一些評估表明，隨著無源標簽的價格持續下降，幾乎每一個售出產品的內部都將有一個RFID標簽。由于無源RFID標簽的重要性及其獨特的工程實現的挑戰性，本文將重點研究無源標簽系統。

　　當接收到來自閱讀器的CW信號時，無源標簽對射頻RF(以下簡稱RF)能量進行整流以生成保持標簽工作所需的小部分能量，然后改變其天線的吸收特點以調制信號，并通過反向散射反射給閱讀器。RFID系統通常使用簡便的調制技術和編碼體制。然而，簡單調制技術的頻譜效率低，對于某一給定的數據速率，它所要求的RF帶寬多。在調制前，必須將數據進行編碼形成一連續的信息流。可用的位編碼體制有很多類型，每一類編碼都有其基帶頻譜性能的獨特優勢、編解碼的復雜性以及在時鐘驅動下將數據寫入到存儲器的困難性。由于標簽板上定時源很難達到實際所需的準確性，以及挑戰性的帶寬要求和最大化RF能量傳輸以向標簽供應能量等原因，無源標簽對所使用的編碼體制有獨特的要求。最后，需要某種防沖突協議以便閱讀器能夠讀取其覆蓋范圍內的所有標簽。

　　RFID測試綜述

　　每一個RFID通信系統都必須通過監管要求并符合所用標準。然而，今天，系統優化將這個快速增長產業中的勝者與輸者分離開來。本文討論的是RFID通信系統的設計師所面對的測試挑戰：監管測試、標準一致性和優化。

　　RFID技術有幾個不同尋常的工程測試挑戰，例如瞬時信號、帶寬效率低的調制技術和反向散射數據。傳統的掃頻調諧頻譜分析儀、矢量信號分析儀和示波器已被用于無線數據鏈路的開發。然而，這些工具用于RFID測試時都存在一些缺點。掃頻調諧頻譜分析儀難以準確捕獲和刻畫瞬時RF信號。矢量信號分析儀實際上不支持頻譜效率低的RFID調制技術及特殊解碼要求。快速示波器的測量動態范圍小，不具備調制和解碼功能。實時頻譜分析儀RTSA(以下簡稱RTSA)克服了這些傳統測試工具的局限性，具備對瞬時信號的優化，通過泰克享有專利的頻率模板觸發器能夠可靠觸發復雜的真實頻譜環境下的特定頻譜事件。

　　監管測試

　　每個電子設備制造商都必須符合設備銷售地或使用地的監管標準。許多國家正在修改監管法規以緊跟無源RFID標簽的獨特數據鏈路特點。大多數監管部門禁止設備的CW發射，除非用于短期測試。無源標簽要求閱讀器發送CW信號以向標簽供應能量并經過反向散射實現調制。即使無源標簽沒有一個典型的發射器，仍能發出一個被調制的信號。然而，許多規定并沒有涉及基于無發射器的調制。多種頻譜發射測試并沒有明確地包含在閱讀器的RFID標準中，但卻成為了規定。

　　政府規定要求控制發射信號的功率、頻率、帶寬。這些規定防止有害干擾并保證每個發射者都是頻帶內其他用戶的友好鄰居。

　　對于許多頻譜分析儀特別是通常用于脈沖信號能量測量的掃頻頻譜分析儀，進行此類測量是具有挑戰性的。

　　RTSA能夠分析一個完整的分組發射過程的能量特點，也能直接測量跳頻信號的載波頻率，而無需將信號置于一個跨度的中心。按一下按鍵，分析儀就能識別一個瞬時RFID信號的調制方式并能夠對功率、頻率和帶寬進行監管測量，使預一致性(pre-compliance)測試過程變得非常靈活和方便[參閱圖2]。預一致性測試有助于確保產品一次通過一致性測試，而無需重新設計和重新測試。

　　標準一致性

　　閱讀器和標簽之間可靠的相互作用要求與ISO18000-6C類型規范等產業標準相一致。該要求增加了許多超出基本要求的測試以滿足政府的頻譜發射要求。RF一致性測試十分關鍵，有助于確保標簽和閱讀器間的可靠協同工作。

　　預編程測量能減少進行這些測試所需的建立時間。例如，ISO18000-6C類型的一個重要測量是啟動時間和關閉時間。載波能量上升時間必須足夠快以保證標簽采集到使其正常工作的充足能量。信號也必須迅速達到穩定狀態。發射結束時，載波能量下降時間必須足夠快，以防止其他發射受到干擾