频谱分析仪的RFID和NFC测量中的应用

RFID系统、特别是带有反向散射无源终端的RFID系统，给测试和诊断带来了独特的挑战。定时测量是尤其要注意的一个问题，因为它可能要求系统阅读器，非常迅速地、无差错地从多个终端中读取ID数据。

大多数RFID系统采用瞬变时分双工（TDD）方案，其中询问器和终端依次在同一条信道上通信。为使用串行TDD复用方案在非常短的时期内读取多个ID终端，标准要求非常精确的定时。因此，数据交换上的定时测量带来了独特的RFID挑战。瞬变RFID信号通常包含频谱效率低下的调制，其采用专用PCM符号编码和解码。调试接收这些异常信号的零差询问器或终端要求特殊的信号分析仪功能。传统上，扫频分析仪、矢量信号分析仪和示波器一直用于无线数据链路开发。这些限制使其在现代RFID产品开发和生产中的应用效率很低。

在历史上，频谱分析仪一直是检定发射机RF频谱输出的首选工具，以保证满足辐射法规限制。传统的扫频分析仪主要是为分析连续信号开发的，而不是为与现代RFID产品相关的间歇性RF瞬变开发的。这会导致各种测量问题，特别是精确地捕获和检定瞬变RF信号。类似的，矢量信号分析仪在捕获瞬变RF信号方面的能力非常小，其最初也是为CW信号研制的。尽管大多数矢量信号分析仪为流行的频谱效率低的调制提供了全面的解调能力，但当前产品几乎不能支持频谱效率低的RFID调制及特殊的PCM解码要求。这使得当前一代矢量信号分析仪对RFID工程师的价值很小。

长期来，示波器一直是分析基带信号的重要工具。最近几年，某些示波器已经把取样速度扩展到非常高的微波频率。但是，对RFID系统上的UHF或更高频率的测量，它们仍是次优工具。相对于现代实时频谱分析仪，快速示波器的测量动态范围明显要低得多，并缺少调制和解码功能。

实时频谱分析仪解决了传统测量工具的局限性，为RFID工程师提供了效率高得多测试和诊断感受。脉冲式终端读取和写入要求使用为瞬变信号优化的RF分析仪。由于独特的实时结构和时间相关显示功能，泰克实时频谱分析仪产品系列特别适合检定瞬变信号。RTSA拥有必要的数字处理速度，可以使用实时快速傅立叶变换（FFT）把输入信号从时域无缝地变换到频域，然后再捕获数据记录。这使RTSA能够实时比较频谱幅度与用户设置的频率模板。然后RTSA可以触发捕获感兴趣的频谱事件，然后详细进行脱机分析。

这对RFID应用是一种重要功能，因为它允许工程师开始捕获以初始频谱突发开头的整个瞬变询问器和终端交互。此外，泰克频率模板触发（FMT）专利技术可以可靠地捕获现实频谱环境中复杂的询问器和终端交互，在这些环境中，其它信号的实际幅度可能要更大。

RSA3408A拥有充足的内存功能及高精度触发能力，可以捕获阅读器和终端之间的整个交换。然后可以使用完整的数据记录，迅速诊断系统交互。实时频谱分析仪全面使用时间相关多域分析技术，用户可以在不同画面之间使用高精度时间相关标尺，显示多个测量域。例如，可以把一个标尺放在错误的符号位上，仪器将关联这个标尺，即时对应功率随时间变化画面或频谱图。

时间相关的多个分析域大大增强了诊断能力和可靠性，可以在不同画面中有效确定引起事件的异常波形。

除了能够有效触发和捕获瞬变RFID信号外，RTSA还提供了测试测量业内第一个RFID分析软件包。通过这一软件包，RSA3408A可以解调、解码和测量许多RFID应用中使用的特殊信号。

与RFID应用使用的传统测试设备相比，现代RSA3408A可以提供快得多、更加高效的诊断和检定体验。为演示RTSA的辅助工具，下面我们将考察某些常见的RFID测量……

RFID测量

在把产品推向市场时，RFID工程师面临着各种设计挑战。首先，产品必须满足把能量辐射到频谱中相关的本地频率法规。其次，询问器和终端交互必须可靠地一起运行。为此，询问器和终端必须符合相应的行业标准。最后，为保证竞争力，必须优化RFID系统的性能，以吸引某个细分市场。这可能意味着使每秒交易数量达到最大，在密集的阅读器环境中运行或扩大阅读器在更远距离内通信的能力。

为说明RTSA和RFID分析软件怎样成为RFID测试不可或缺的组成部分，我们先介绍为遵守政府法规而检定频谱辐射时必须进行的主要测量。

遵守政府法规

政府法规要求必须在功率、频率和带宽上控制发送的信号。这些法规防止有害的干扰，保证每台发射机在频谱上对频段中的其它用户是好邻居。配有RFID软件的RSA3408A可以简便地测量政府法规规定的频谱参数。

对脉冲式信号进行功率测量可能对许多频谱分析仪极具挑战性。RTSA的瞬变信号优化功能可以简单地测量脉冲式RFID分组传输中的功率。FFT分析在分组传输过程中对任何一定时间周期都提供一个完整的频谱帧，而不需要象老式扫频分析仪那样同步调谐扫描与分组突发。此外，传统频谱分析仪需要校正系数，补偿连续对数视频放大器（SLVA）峰值检测电路，而RTSA则使用真正的RMS检测方法，对大多数法规测量都能精确地读取功率。

另一个重要的频谱辐射测量项目是信号的载频。可以通过两种方式表达这一测量：实际绝对载频或分配的一定信道频率的载频误差。在解调信号时，RTSA将显示载频误差。在频谱分析模式下，可以选择测量按钮，然后使用载频软键，来显示绝对载频。解调后的载频测量有一个明显优势是，它不要求信号位于跨度的中心。这特别适合跳频信号。

类似的，也可以通过两种方式获得占用带宽（OBW）或辐射带宽（EBW）。在解调模式下，RTSA显示OBW和EBW及载频和传输功率电平。在实时频谱分析仪模式下，测量键下也提供了带宽测量。

通过使用这些预编程的自动测量功能，可以迅速精确地获得基本法规数据。这消除了对传统频谱分析仪连接同轴电缆，测量瞬变RFID信号的麻烦。RTSA识别调制，只需按一个按钮就可以提供答案。

满足行业标准

可靠的询问器和终端交互要求遵守各种行业标准，如ISO 18000-6 C类规范。这在基本测试之上增加了许多测试，以满足政府频谱辐射要求。RF一致性测试对终端和阅读器之间可靠地互操作至关重要。

RSA3408A的RFID软件包含ISO 18000-4模式1和ISO18000-6 A类、B类和C类标准所需的关键测量。RTSA上预编程的测量消除了检查这些信号格式要求的大部分设置时间。