基于固纬频谱仪检测的RFID读卡器应用实例解析
1. 关于rfid
rfid是射频识别（radio frequency identification）的英文缩写，它是一种非接触式的自动识别技术，通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可识别高速运动物体并能同时识别多个标签。
最基本的rfid系统由阅读器（reader）、电子标签（tag）亦即应答器（transponder） 和天线（antenna）三部分组成。其工作原理是reader发射一特定频率的无线电波能量给transponder， 用以驱动transponder电路将内部的数据送出，此时reader便依序接收解读数据， 送给应用程序做相应的处理。发生在reader和transponder之间的射频信号的耦合类型有两种。
（1）电感耦合。变压器模型，通过空间高频交变磁场实现耦合，依据的是电磁感应定律。电感耦合方式一般适合于中、低频工作的近距离射频识别系统。典型的工作频率有：125khz、225khz和13．56mhz。识别作用距离小于1m，典型作用距离为10～20cra。
（2） 电磁反向散射耦合：雷达原理模型，发射出去的电磁波，碰到目标后反射，同时携带回目标信息，依据的是电磁波的空间传播规律。电磁反向散射耦合方式一般适合于高频、微波工作的远距离射频识别系统。典型的工作频率有：433mhz，915mhz，2．45ghz，5．8ghz。识别作用距离大于1m，典型作用距离为3―l0m。
阅读器根据使用的结构和技术不同可以是读或读/写装置，是rfid系统信息控制和处理中心。阅读器通常由耦合模块、收发模块、控制模块和接口单元组成。阅读器和标签之间一般采用半双工通信方式进行信息交换，同时阅读器通过耦合给无源应答器提供能量和时序。 在实际应用中，可进一步通过ethernet或wlan等实现对物体识别信息的采集、处理及远程传送等管理功能。
2. 连接范例 范例使用山东神思电子的通用二代居民身份证验证机具，需要测量该读卡器的工作频点和发射功率。由于该读卡器工作时不间断向空间发射rf，因此只要使用频谱仪和普通rf天线即可直接测量读卡器的信号。为了避免空间杂讯的影响，可使用环形近场天线。将环形天线连接到频谱仪rf输入端（如图1），再将环形天线接收断靠近读卡器感应区（如图2），这样就构成一套简单易行的rfid读卡器测试系统。
图1
图2
3. 信号的捕获和测量 设置gsp-830中心测量频率为13.56mhz，span 5mhz，参考电平20dbm，rbw自动（30khz），游标1打开，trace b实时更新，限制线关闭。
当读卡器上不放置二代身份证卡片（读卡器不读卡）时，读卡器持续向空间发射13.56mhz，功率15dbm的rf信号，如图3红色曲线所示。该rf信号也可用示波器观察到，如图4所示。
图3
图4
当将二代身份证卡片（tag）放置在读卡器感应区，tag感应到读卡器rf发射信号的电磁场，凭借感应电流所获得的能量向读卡器返回存储在芯片中的信息，返回信号是一个载波13.56mhz的双边带调制信号。读卡器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理，读取速度为每秒一次。
gsp-830频谱仪同样可以对tag的返回信号进行量测。天线耦合方法如图1和图2所示。并设置频谱仪中心频率为13.56mhz，span 5mhz，参考电平20dbm，rbw自动（30khz），trace a峰值保持。捕获到的tag返回信号如图3绿色曲线所示，两个边带的频率分别为12.7mhz和14.4mhz。
4. 结语 以上使用固纬频谱仪检测rfid读卡器的应用实例也是一种通用检测方案，可广泛应用在rfid读卡器和主动式电子标签研发过程中的调试、产线的检验等多个方面。
由于rfid本身有着十分宽广的使用领域，如物流和供应管理、生产制造和装配、航空行李处理、邮件/快运包裹处理、商用pos机、文档追踪/图书馆管理、动物身份标识、运动计时、门禁控制/电子门票、道路自动收费等，因此该套测试解决方案的应用前景也是非常可观的。
关于gsp-830的详细使用信息请参照固纬官方网站www.instek.com.cn上提供的中文使用说明书。
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（2） 电磁反向散射耦合：雷达原理模型，发射出去的电磁波，碰到目标后反射，同时携带回目标信息，依据的是电磁波的空间传播规律。电磁反向散射耦合方式一般适合于高频、微波工作的远距离射频识别系统。典型的工作频率有：433mhz，915mhz，2．45ghz，5．8ghz。识别作用距离大于1m，典型作用距离为3―l0m。
阅读器根据使用的结构和技术不同可以是读或读/写装置，是rfid系统信息控制和处理中心。阅读器通常由耦合模块、收发模块、控制模块和接口单元组成。阅读器和标签之间一般采用半双工通信方式进行信息交换，同时阅读器通过耦合给无源应答器提供能量和时序。 在实际应用中，可进一步通过ethernet或wlan等实现对物体识别信息的采集、处理及远程传送等管理功能。
2. 连接范例 范例使用山东神思电子的通用二代居民身份证验证机具，需要测量该读卡器的工作频点和发射功率。由于该读卡器工作时不间断向空间发射rf，因此只要使用频谱仪和普通rf天线即可直接测量读卡器的信号。为了避免空间杂讯的影响，可使用环形近场天线。将环形天线连接到频谱仪rf输入端（如图1），再将环形天线接收断靠近读卡器感应区（如图2），这样就构成一套简单易行的rfid读卡器测试系统。
图1
图2
3. 信号的捕获和测量 设置gsp-830中心测量频率为13.56mhz，span 5mhz，参考电平20dbm，rbw自动（30khz），游标1打开，trace b实时更新，限制线关闭。
当读卡器上不放置二代身份证卡片（读卡器不读卡）时，读卡器持续向空间发射13.56mhz，功率15dbm的rf信号，如图3红色曲线所示。该rf信号也可用示波器观察到，如图4所示。
图3
图4
当将二代身份证卡片（tag）放置在读卡器感应区，tag感应到读卡器rf发射信号的电磁场，凭借感应电流所获得的能量向读卡器返回存储在芯片中的信息，返回信号是一个载波13.56mhz的双边带调制信号。读卡器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理，读取速度为每秒一次。
gsp-830频谱仪同样可以对tag的返回信号进行量测。天线耦合方法如图1和图2所示。并设置频谱仪中心频率为13.56mhz，span 5mhz，参考电平20dbm，rbw自动（30khz），trace a峰值保持。捕获到的tag返回信号如图3绿色曲线所示，两个边带的频率分别为12.7mhz和14.4mhz。
4. 结语 以上使用固纬频谱仪检测rfid读卡器的应用实例也是一种通用检测方案，可广泛应用在rfid读卡器和主动式电子标签研发过程中的调试、产线的检验等多个方面。
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