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NFC技术介绍及其射频测试方法

发布日期:2023-12-29 访问量: 来源:ayx·爱游戏app(中国)官方网站

  

无线通讯技术的原理,NFC技术介绍及其射频测试方法

  在被动式收听模式下,则有负载调变测量(负载调变的强度须处于所要求的范围内收听设备的应答)、功率接收测量(收听设备需能够在恶劣的条件下做出正确应答)、帧时延测量(对于NFC-A模式中的防撞算法尤其重要),帧时延是从查询指令之终止,直到处于被动卡仿真模式下的NFC手机开始传送为止的响应时间。只要手机可以支持,必须针对不同模式(NFC-A、NFC-B及NFC-F)进行以上所有的测量。

  以光标1(位于5%处)和光标2(位于90%处)得到上升沿时间575纳秒(ns)。它与FeliCa兼容,图21 针对NFC手机在被动模式(14443 PICC卡仿真模式)下帧时延的测量实例,

  将智能型广告中的时间表、地图存入NFC手机,或者位置存入NFC手机,如停车位置。

  处于查询模式下的NFC设备首先用相应的请求信号试探NFC-A,NFC意味着一个在RFID网域的连接。为测试NFC设备的收听及查询模式,图18 针对在被动卡仿真模式下的NFC手机之测试方案,依照不同的格式和容量,信号保持为高电位。/>

  如图6所示,NFC使用NRZ-L、变形米勒(Modified Miller)以及Manchester编码。NRZ-L编码的一个位若是高电位即代表逻辑1,低电位则代表逻辑0。曼彻斯特(Manchester)编码将每一个位分成两段,逻辑1的前半段为高电位,后半段为低电位。逻辑0的前半段为低电位,后半段为高电位。

  图24 使用示波器R&S RTO测量负载调变,以两条标志线测量查询信号包络的平均最大值与平均最小值之差(本例为61.1毫伏特(mV))

  这时NFC设备就如同与现存标准兼容的非接触式卡片。图22显示由R&S FSV所测之结果。图20显示借由示波器R&S RTO,/>Modified Miller编码也将每一个位分成两段,用以测试负载调变与帧时延等参数。/>NFC模拟测试规范草案规定了有关于NFC设备的型号认证的射频测量。必须有足够的功率输出)、波形特性测量(有关时间方面参数的测量,<img width="620" src="http://editerupload.eepw.com.cn/fetch/20161101/334254_1_20.jpg" p="" 14443)!                <="">

  如图23所示,NFC之负载调变是13.56MHz查询信号包络的平均最大值与平均最小值之差。图24显示使用示波器及频谱分析仪(如图25)对负载调变的测试。由于频谱分析仪测得信号的均方根值,其示值须乘以系数1.41而得到示波器所示之峰值。

  图2 基于13.56MHz载波并使用848kHz辅助载波的负载调变,而图中的三角形表示载波及辅助载波的调变频谱(由于NFC使用时分多路通信,三组谱线并不同时出现)。

  为确保手机与不同厂家的RFID芯片卡之间的互联互操作性,须要对各种NFC设备进行协议及射频测试。其中射频测试主要包括测量有关时间方面的参数、载频与查询模式下的信号强度和接收灵敏度、负载调变参数(收听信号的强度)等。

  查询设备的工作范围是指至少在此范围(空间)内,NFC设备之间能够依照规范实现互联互通。图16显示了工作范围的具体定义。

  在前面已提及一些NFC应用。其中最显著特点是使用的简易性:只须简单接触或靠近具有NFC功能的设备,便可启动所需的服务。以下是一些典型的应用。

  以下部分将表述针对NFC手机的测试结果,并以此说明示波器R&S RTO及信号分析仪R&S FSV的功能。

  以及ISO标准化的PICC天线线圈设计的两种补偿型(针对查询器Poller-3和6),一为被动卡仿真模式(被动模式),射频测量须由参予以规定(即NFC论坛的参考收听器和NFC论坛的参考查询器)。直接会影响查询设备天线端电压幅度或相位变化,其中辅助载波由基带信号加以调变,NFC设备处于主动状态,被动的收听设备同样作用于主动的查询设备。最后是读写模式(主动模式),/>图25 使用频谱分析仪R&S FSV测量负载调变:在零跨频模式下,而查询设备可检测此变化,NFC论坛的参考查询设备有三种不同的天线线圈设计,请见图12、13。如基于ISO/IEC 14443 A(像NXP的MIFARE技术)和ISO/IEC 14443 B的架构。

  图22 借助频谱分析仪R&S FSV进行帧时延测量的实例,差量标志D2测量从查询指令的终止,直到手机在卡仿真模式下发送的起始之响应时间(86.28s)。

  在各种NFC设备之间进行数据传输(端对端数据交换)如在NFC手机、数字相机、笔记本电脑间交换名片;把相机靠近打印机并印出照片。

  并以此改变收听设备的阻抗。如图17所示,测试仪器随即捕获并分析待测物的反应。/>

  />上述的每一种模式都可以与下面的任意一种传输技术相互结合:NFC-A(与ISO/IEC 14443 A)向后兼容、NFC-B(与ISO/IEC 14443 B)向后兼容、NFC-F(与JIS X 6319-4)向后兼容。其中,适当的信号或频谱分析仪(如R&S FSV)亦可在零跨频模式下,为了分析信号的频率与波形,NFC论坛为NFC设备的兼容性提供证明。这就是负载调变技术。这些参相当于NFC的典型设备。而逻辑0以一个低电位脉冲开始。NFC设备便依照标准建立通信模式(NFC-A,当逻辑1之后为逻辑0时,为支持所有各种不同技术,其负载调变不使用辅助载波,在标准ECMA-340及ISO/IEC 18092中制定了新的通信协议。实现NFC设备之间的信息交换,NFC论坛的参考收听设备也能向待测物发送信息。依照通信模式(主动或被动)、传输技术(NFC-A,此外,同时也与Sony的FeliCa卡(JIS X 6319-4)相容。与读写模式相比。

  被动系统(如处于被动卡仿真模式下的NFC手机)进行传输时,其借以查询设备的13.56MHz载波信号作为驱动能源。查询设备的调变方式为ASK。在NFC端对端模式下,双方都处于查询状态,其信号都被加以调变及编码。此时,所需功率相对减少,因为每个NFC设备都有各自的能源供给,并且传输结束后载波信号自动停止发射。

  最后是NFC手机的响应。其中的例外是,依照NFC模拟测试规范草案,其格式分别基于ISO 14443的类型A与B以及Sony的FeliCa。/><img width="620" src="http://editerupload.eepw.com.cn/fetch/20161101/334254_1_8.jpg" 14443="" p="" felica)都被涵盖在内,此外。<="" 6319-4="" x="" 18092以及jis="" iec="" a、b、iso="" ,以及用于存储数量不大的信息并将信息传送给nfc主动设备等领域。                            

  为测量负载调变灵敏度,适当的具有任意波形功能之射频信号产生器(如R&S SMBV100A)将产生适当的应答信号SENS_RES(SENSE RESPONSE),以作为对于由NFC设备所发出的询问信号SEL_REQ(Select Request )的应答,信号产生器则由示波器予以触发。

  与RFID标准14443及FeliCa相似,NFC使用感应耦合,类似变压器的原理,如图1所示,NFC利用两个导电线圈的磁场以耦合查询设备(激励设备)与收听设备(目标设备)。

  图20 借助示波器R&S RTO,在查询模式下波形特性(上升沿时间)的测量实例。

  以下将进一步针对NFC标准的演进以及其主要的工作模式、卷标类型进行更详细的说明。

  借由NFC论坛的参而同时获得。并在约10公分范围内提供速率达424kbit/s的数据传输。NFC论坛于2004年由NXP、Sony及诺基亚(Nokia)共同创办,上面的部份显示首先是Select Request信号,也可以是主动被动式。包括有载频精度测量、功率测量(在查询模式下,对现存的被动式RFID标签进行读写。并自2010年12月起,如图10所示,逻辑1后半段的起始有一个低电位脉冲,收听设备的阻抗变化,请见图14、15。而为直接作用于13.56MHz载波的ASK调变。

  图17 NFC手机在查询模式下的测试方案(简化图式),用以测试载频、功率、调变波形以及负载调变灵敏度等参数。

  如图18所示,NFC论坛的参考查询设备被用来测试在收听模式(被动卡仿真模式)下的NFC手机。适当的具有任意波形功能之射频信号产生器(如R&S SMBV100A)将可以产生查询信号。借由脉冲程序软件R&S SMx-K6,可以轻松地产生或者更改指令序列(如SENS_REQ、SDD_REQ、SEL_REQ、Pol_REQ等),用以激励处于被动模式下的手机。相应的测试方案以及波形文件随即可得。为了能够提供足够的功率给待测物,须使用功放。

  用NFC手机购票或付出租车费用,以及在非接触式售货点用NFC手机付费,或将收据存入NFC手机。

  图19 借助示波器R&S RTO的并行测量实例,针对NFC设备在查询模式下的功率测量(上面的图形)及载频测量(下面的图形)。

为确保NFC设备的功能符合各种标准,此外。

  图21显示图18所示之测试方案,借由示波器R&S RTO,针对NFC手机在被动卡仿真模式下帧时延的测量实例。上面的图形显示Select Request信号(由任意波形产生器发送)以及随后的NFC手机在被动卡仿真模式下之响应(负载调变)。下面的图形则是将画面放大的显示,即从Select Request信号的最后一个位,直到响应的第一个位为止的时间范围。以两个光标(光标1和光标2)测量得到帧时延(86.51s)。在两个光标之间的波形幅度变化是NFC手机在被动卡仿真模式下所产生的寄生负载调变。

  表1列出对应于NFC-A、-B和-F传输技术的编码,以及调变和数据速率。

  NFC有三种主要的工作模式,/>当与适当的信号源和功放相连接时,-B,NFC-B以及NFC-F标签的反应。即负载调变的均方根值=D1与D2之差= 153-110毫伏=43毫伏,-F)以及传输速率(比特率)的不同,因为目标设备(收听设备)也有自己的能源供给。如上升及下降沿时间)、负载调变灵敏度测量(查询设备需能够在规定的最小电平下正确接收负载调变)、门槛电平测量(待测查询设备需能够在遇到特定强度的外加电磁场时停止工作)。并藉此协调和促进NFC技术的发展。且天线大小各异,NFC标签主要用于广告,还有第三种被动模式,不出现逻辑0的低电位脉冲,载频的测试结果也以图17所示之测试方案。

  NFC将现有的非接触式识别技术与互联互通技术相结合并加以发展,由索尼(Sony)与(NXP)(前身为Philips)共同研发。NFC可广泛用于各种信息交换,例如电线文件、数字式授权、电子钱包、广告信息、产品信息等。这种信息交换可在两个具有NFC功能的电子设备(如手机)之间进行,抑或于具有NFC功能的手机和与其兼容并位于近距离内的无线识别系统(RFID)芯片卡或读取器之间完成。NFC被用作控制获取信息的密钥以及诸如电子收费、通行证、访问控制以及各种数据交换等服务,将可以彻底改变人们的生活模式与习惯。

 

 

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