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RFID协议一致性测试系统设计(四)(图)
作者:NI公司  日期:2012-2-1  来源:本网
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协议层测试中,我们选取链接时间T1和Open状态两个测试项目的单个测试点为例。
链接时间T1测试的目的是测量标签从接收到阅读器指令到返回应答之间的时间间隔,阅读器在发送完指令之后,会在特定的时间窗内检测来自标签的应答信号,落在时间窗之外的标签信号将会丢失。链接时间T1应该处于[Max(RTCal,10Tpri)*(1-FT)-2, Max(RTCal,10Tpri)*(1+FT)+2]区间之内,计算公式中各参数在协议标准中都有明确定义,简便起见,我们这里直接给出在该测试点下的具体数值为[33.1, 44.9]微秒。
测试过程中,RFID标签协议一致性测试系统给被测标签发送Query指令,并测量指令结束到应答开始的时间间隔。实测信号如图5-3所示,两个光标之间为链接时间T1,数值为36.8微秒,符合协议规定。
 
图5-3:链接时间T1实测信号
Open状态测试的目的是验证标签能够正确的从其他状态进入Open状态,正确的协议状态跳转是标签能够完成各项应用功能的基础。进入Open状态的过程是标签协议状态图的一个子集,如图5-4所示:
 
图5-4:标签协议状态图Open相关子集
测试过程中,从标签上电开始,RFID标签协议一致性测试系统给被测标签依次发送Query,QueryRep,ACK,ReqRN指令,验证标签是否依次经过了不返回应答的Arbitrate状态,返回RN16的Reply状态,返回PC,EPC,CRC16的Acknowledged状态,最终进入返回Handle,CRC16的Open状态。实测信号如图5-5所示,即Query→无应答→QueryRep→无应答→QueryRep→RN16→ACK→PC,EPC,CRC16→ReqRN→Handle,CRC16, 符合协议规定。
 
图5-5:Open状态实测信号

5.2 RFID阅读器协议一致性测试实例
EPC UHF Class 1 Gen 2标准RFID阅读器协议一致性物理层测试项目如表5-3所示:

测试规范序号

物理层测试项目

测试点数

7

频率准确度

50

12

数据编码

2

14

射频包络1

2

14

射频包络2

2

21

上电射频包络1

1

22

上电射频包络2

1

24

下电射频包络1

1

25

下电射频包络2

1

32

前导码

2

42

FHSS射频包络

1

46

FHSS信道

50

48

多阅读器模式频谱

1

51

密集阅读器模式频谱

1

358

单边带模式频谱

1

表5-3:RFID阅读器协议一致性物理层测试项目
物理层测试中,我们选取数据编码,射频包络1和密集阅读器模式频谱三个测试项目的单个测试点为例。
数据编码测试的目的是测量阅读器信号中的PIE编码参数,编码参数确定了阅读器信号数据位的标准长度,并间接确定了标签信号的链接速率。阅读器信号采用不同的脉冲长度进行数据信息的编码,数据0应在6.25到25微秒之间,数据1与数据0的长度之比,应满足如图5-6所示的规定:
 
图5-6:PIE编码符号
测试过程中,RFID阅读器协议一致性测试系统接收被测阅读器发送的指令,并测量Query指令中数据0和数据1 的编码参数。实测信号如图5-7所示,三个光标之间依次为数据1和数据0,其中数据0长度,即Tari为24.8微秒,数据1长度为43.2微秒,PIEx为18.4微秒,符合协议规定。
 
图5-7:PIE编码实测信号
射频包络1测试的目的是测量阅读器信号中的ASK调制参数,包括调制深度、上升沿时间、下降沿时间和脉冲宽度,调制参数必须在一定的范围之内,标签才能够正确识别阅读器的信号。阅读器到标签传输的普通ASK和PR-ASK信号的射频包络都有严格的定义,调制深度应在80%到100%之间,上升沿、下降沿时间应小于0.33数据位长度,脉冲宽度应在0.265到0.525数据位长度之间,如图5-8所示:
 
图5-8:普通ASK和PR-ASK信号的射频包络
测试过程中,RFID阅读器协议一致性测试系统接收被测阅读器发送的指令,并测量特定脉冲的调制参数。实测信号如图5-9所示,被测阅读器采用的是PR-ASK信号,经过脉冲成型滤波后波形变得圆滑,数据位长度为24.8微秒,调制深度为97.4%,上升沿时间为8.0微秒,下降沿时间为7.6微秒,脉冲宽度为12.6微秒,符合协议规定。
 
图5-9:PR-ASK射频包络实测信号
密集阅读器模式频谱测试的目的是测量阅读器信号的频谱构成,在密集阅读器模式下,应用环境中将有多个阅读器在不同的信道上同时通讯,因此要求每个阅读器只能占用自己的信道,发射信号在该信道以外的功率应该足够小,否则可能干扰相邻信道阅读器的正常通讯。密集阅读器模式频谱在第1、2、3邻道的抑制比需要分别达到-30、-60、-65dBch,如图5-10所示:
 
图5-10:密集阅读器模式频谱模板
测试过程中,RFID阅读器协议一致性测试系统接收被测阅读器发送的指令,并计算一段Select指令的信号频谱,与标准的频谱模板进行比较。实测信号如图5-11所示,被测阅读器采用数据位长度25微秒的信号,相应信道宽度为100kHz,频谱未超出模板的限制,符合协议规定。
 
图5-11:密集阅读器模式频谱实测信号
EPC UHF Class 1 Gen 2标准RFID阅读器协议一致性协议层测试项目如表5-4所示,主要为各个链接时间的测量。测试过程中,RFID阅读器协议一致性测试系统接收被测阅读器发送的指令,并根据测试需求返回相应的应答信号,类似于标签测试中的链接时间测试,故不再单独举例:
测试规范序号 协议层测试项目 测试点数
70 链接时间T2 2
70 链接时间T3 2
70 链接时间T4 2
表5-4:RFID阅读器协议一致性协议层测试项目

参考文献
[01] EPC. Radio-Frequency Identity Protocols Class-1 Generation-2 UHF RFID Protocol for Communications at 860 MHz – 960 MHz Version 1.1.0 [S]. December 2005.
[02] EPC. Radio-Frequency Identity Protocols Class-1 Generation-2 UHF RFID Conformance Requirements Version 1.0.4 [S]. July 2006.
[03] ISO/IEC. TR 18047-6 Test Methods for Air Interface Communications at 860 MHz to 960 MHz [S]. June 2006.
[04] 陈柯, 邵晖. 采用NI模块化仪器构建业界领先的RFID测试系统 [C]. 美国国家仪器虚拟仪器技术论文集, 2006.
[05] 陈柯, 何婷婷. 基于软件无线电技术实现RFID全程测试 [J]. 卡技术与安全, 2009(05).
[06] National Instruments. Advanced RFID Measurements: Basic Theory to Protocol Conformance Test [R]. http://zone.ni.com/devzone/cda/tut/p/id/6645
[07] National Instruments. RFID Testing [R]. http://www.ni.com/automatedtest/rfid.htm
[08] Alex K. Jones, Swapna R. Dontharaju, Leonid Mats, James T. Cain, and Marlin H. Mickle. Exploring RFID Prototyping in the Virtual Laboratory [C]. IEEE MSE International Conference, 2007.
[09] Pavel V. Nikitin and K. V. S. Rao. Theory and Measurement of Backscattering from RFID Tags [J]. IEEE Antennas and Propagation Magazine, December 2006.
[10] 宋丽丽, 任治刚. 软件无线电技术综述 [R]. http://www.eefocus.com/article/07-02/110120202051829.html
[11] Andy Toth. 为ATE系统选择最佳平台――VXI、PXI或者GPIB总线 [R]. http://www.ed-china.com/ART_8800011218_400013_500015_TS_683e00af.HTM
[12] Daniel M. Dobkin. The RF in RFID: Passive UHF RFID in Practice [M]. Newnes, September 2007.



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