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高效且低成本的RFIDNFC标签的测试方案

2018年08月07日

FID技术和基于RFID发展起来的NFC技术都是属于近场通讯的范畴,在物联网领域都有极大的应用。两者都基于电磁感应原理,利用无线射频信号对目标进行识别和通讯,读写距离是评估其系统的重要指标,而标签的谐振频率是影响这个指标的关键参数。

RFID和NFC的无源标签封装好之后只能采用非接触法测量其谐振频率。非接触法测量方法原理是反射测量,通过测量反射参数的S11,观察S11最大负峰值对应的频率值,即可得到标签的谐振频率。

测试仪器选择

为了保证非接触测量方法的可靠性与可信度,我们采取了两种测量方法进行测量:

方法一

使用SSA3000X频谱分析仪、TG 跟踪源、反射电桥、反射测量软件进行测量

方法二

使用SVA1000X 频谱&矢量网络分析仪、机械校准件、VNA(矢量网络测量软件选件)进行测量

SSA3000X和SVA1000X两款设备都具有反射测量功能,可以测量反射系数(ρ)、回波损耗(Return Loss)、和电压驻波比(VSWR)等指标。SVA1000X内置了反射电桥,而SSA3000X已经在TG Source端校准,无需机械校准件,同时使用安捷伦网络分析仪对以上两种方案进行验证。

RFID标签实际测试

以下测试采用的是遵循ISO/IEC 14443 TypeA 标准的RFID无源标签,标定频率为13.56MHz,使用近场探头代替13.56MHz的测量环路天线。测量时保持近场探头和REID标签的测量距离为1cm,用Marker读取负峰值。

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SSA3000X设置

1.首先连接反射电桥:

IN(TG)端口:信号输入端,用于连接电桥与频谱仪跟踪源TG Source输出端口

OUT(RF)端口:信号输出端,用于连接电桥与频谱仪RF Input射频输入端

DUT 端口:用于连接电桥与被测设备,本例中连接近场探头

2. 按下Mode按键,选择反射测量功能。

校准开路载,校准开路载前需要断开被测设备,校准完成后,就可在屏幕下方看到回波损耗,反射系数,电压驻波比等

选择合适的刻度和参考电平。本例中选择刻度为1dB,参考电平 6dB

选择频率,起始频率设置为11MHz,终止频率为15MHz

SSA3000X测试结果:SSA3000X测试出RFID谐振频率约为13.85MHz,回波损耗为1.44dB,电压驻波比约为12.13

SVA1000X设置

按Mode键,进入矢量网络测量功能,选择S11参数测量

进行机械校准,按照屏幕提示,依次连接OPEN、SHORT、LOAD三个校准件到TG Source接口完成校准

校准完成后连接近场探头,并将测试刻度选择为1dB,参考电平为0dB

选择起始频率为11MHz,终止频率为15MHz

 

SVA1000X测试结果:测试出RFID标签谐振频率约为13.83MHz,回波损耗为1.38dB,电压驻波比约为13.27

对比验证

使用安捷伦E5071C网络分析仪测量出的谐振频率约为13.82MHz,回波损耗为1.74dB,电压驻波比约为12.52

结论分析

以上两种测量方法,测量谐振频率分别为13.85MHz、13.83MHz,回波损耗分别为1.44dB、1.38dB,驻波比分别为12.13、13.27,与安捷伦网络分析仪测试的谐振频率结果13.82MHz、回波损耗1.74dB、驻波比12.52非常接近。相较于网络分析仪,不仅这两种方案价格更低,而且还兼具频谱仪的功能。在此例测试中,SSA3000X直接选择反射测量选件和反射电桥的方案操作上更方便,测试结果更直观,但SVA1000X兼具频谱仪、矢量网络分析仪、线缆测试仪等功能, 能应用于更多测试场景。

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