基于頻譜分析儀二代身份證讀卡器測量

　　1. 關于RFID

　　RFID是射頻識別(Radio Frequency Identification)的英文縮寫，它是一種非接觸式的自動識別技術，通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數據，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。

　　最基本的RFID系統由閱讀器(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發射一特定頻率的無線電波能量給Transponder, 用以驅動Transponder電路將內部的數據送出，此時Reader便依序接收解讀數據, 送給應用程序做相應的處理。發生在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耦合，依據的是電磁感應定律。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。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。

　　(2) 電磁反向散射耦合：雷達原理模型，發射出去的電磁波，碰到目標后反射，同時攜帶回目標信息，依據的是電磁波的空間傳播規律。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。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。

　　閱讀器根據使用的結構和技術不同可以是讀或讀/寫裝置，是RFID系統信息控制和處理中心。閱讀器通常由耦合模塊、收發模塊、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射功率。由于該讀卡器工作時不間斷向空間發射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，可使用環形近場天線。將環形天線連接到頻譜儀RF輸入端(如圖1)，再將環形天線接收斷靠近讀卡器感應區(如圖2)，這樣就構成一套簡單易行的RFID讀卡器測試系統。

　　圖1

　　圖2

　　3. 信號的捕獲和測量

　　設置GSP-830中心測量頻率為13.56MHz，Span 5MHz，參考電平20dBm，RBW自動(30KHz)，游標1打開，Trace B實時更新，限制線關閉。

　　當讀卡器上不放置二代卡片(讀卡器不讀卡)時，讀卡器持續向空間發射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，Tag感應到讀卡器RF發射信號的電磁場，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的雙邊帶調制信號。讀卡器讀取信息并解碼后，送至中央信息系統進行有關數據處理，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。并設置頻譜儀中心頻率為13.56MHz，Span 5MHz，參考電平20dBm，RBW自動(30KHz)，Trace A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過程中的調試、產線的檢驗等多個方面。

　　由于RFID本身有著十分寬廣的使用領域，如物流和供應管理、生產制造和裝配、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常可觀的。