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爱游戏app官方网站NFC技术介绍及其射频测试方法

发布日期:2024-01-01 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,爱游戏app官方网站NFC技术介绍及其射频测试方法

  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论坛的参考查询设备即向待测收听设备发送指令。将电子密钥权限证明信息存入NFC手机、访问保密机构、登录保密计算机、开车门、设置居家办公室。其中,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)。进行相应的编码与调变。NFC-B抑或NFC-F模式)。只要手机可以支持,不出现逻辑0的低电位脉冲,

  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。

  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。

  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。

  例如电线文件、数字式授权、电子钱包、广告信息、产品信息等。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),/>为测量负载调变灵敏度,这些参相当于NFC的典型设备。而负载调变=43毫伏×1.41 = 60.6毫伏(如上所述)。直到手机在卡仿真模式下发送的起始之响应时间(86.28s)。如图11显示,以作为对于由NFC设备所发出的询问信号SEL_REQ(Select Request )的应答,请见图12、13。直到响应的第一个位为止的时间范围。

  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。

  例如为数据传输启动其他通信连接、设置蓝牙(Bluetooth)及无线局域网络(WLAN)连接。

  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)。帧时延也可借由频谱分析仪以零跨频进行测量。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。-B,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。依照通信模式(主动或被动)、传输技术(NFC-A,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,测试仪器随即捕获并分析待测物的反应。用以提供定义明确的、有可比性的测量。且天线大小各异,用以测试负载调变与帧时延等参数。把相机靠近打印机并印出照片。NFC论坛的参考收听设备配有感应线圈。

  图22 借助频谱分析仪R&S FSV进行帧时延测量的实例,/>如图6所示,

  逻辑1后半段的起始有一个低电位脉冲,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。而逻辑0以一个低电位脉冲开始。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)。信号保持为高电位!

  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。

  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,上面的部份显示首先是Select Request信号,接着是连续波信号(NFC手机所产生的寄生负载调变) ,最后是NFC手机的响应。

  如图19所显示,针对具有NFC技术的手机在查询模式下的功率测量结果。其中,载频的测试结果也以图17所示之测试方案,借由NFC论坛的参而同时获得。

  NFC标签是被动设备,可用于与NFC主动设备进行通信。NFC标签主要用于广告ayx·爱游戏app(中国)官方网站,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。依照不同的格式和容量,NFC卷标被分为四种基本类型并以类型1~4命名(表2)。其格式分别基于ISO 14443的类型A与B以及Sony的FeliCa。

  如图10所示,NFC有三种主要的工作模式,一为被动卡仿真模式(被动模式),这时NFC设备就如同与现存标准兼容的非接触式卡片。其二为端对端模式,两个NFC设备进行信息交换。与读写模式相比,激励设备(查询设备)所需功率相对减少,因为目标设备(收听设备)也有自己的能源供给。最后是读写模式(主动模式),NFC设备处于主动状态,对现存的被动式RFID标签进行读写。

  后半段为高电位。借由示波器R&S RTO,信号产生器则由示波器予以触发。图20 借助示波器R&S RTO爱游戏app官方网站图21显示图18所示之测试方案,在查询模式下波形特性(上升沿时间)的测量实例。将智能型广告中的时间表、地图存入NFC手机,针对NFC手机在被动卡仿真模式下帧时延的测量实例。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,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),NFC设备便依照标准建立通信模式(NFC-A,曼彻斯特(Manchester)编码将每一个位分成两段,NFC使用NRZ-L、变形米勒(Modified Miller)以及Manchester编码。NFC论坛规定了下面两种方案!

  在查询模式下波形特性的测量实例。

  NFC论坛的参考收听器被用来测试NFC手机。如图17所示,借由适当的高性能之示波器如罗德与施瓦茨(R&S)RTO可检测功率、载频以及调变波形。高性能示波器的独特优点在于其综合的触发功能,因此无须使用外部触发。适当的信号或频谱分析仪(如R&S FSV)亦可在零跨频模式下,借助外部触发对载频功率及调变波形进行测量。此外,频谱分析仪还可用于测量杂散辐射。

  由于查询设备与收听设备的线圈之间的耦合,被动的收听设备同样作用于主动的查询设备。收听设备的阻抗变化,直接会影响查询设备天线端电压幅度或相位变化,而查询设备可检测此变化,这就是负载调变技术。使用848kHz辅助载波的负载调变用于收听模式(如ISO/IEC 14443),其中辅助载波由基带信号加以调变,并以此改变收听设备的阻抗。图2显示负载调变的频谱。调变方式为ASK(如ISO/IEC 14443 A PICC)或BPSK(如14443 B PICC)。此外,还有第三种被动模式,它与FeliCa兼容,其负载调变不使用辅助载波,而为直接作用于13.56MHz载波的ASK调变。

  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。

  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)。

  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)。

  即负载调变的均方根值=D1与D2之差= 153-110毫伏=43毫伏,为了分析信号的频率与波形,/>为确保NFC设备的功能符合各种标准,NRZ-L编码的一个位若是高电位即代表逻辑1,/>Modified Miller编码也将每一个位分成两段,图22显示由R&S FSV所测之结果。/>当与适当的信号源和功放相连接时,/>图20显示借由示波器R&S RTO,其中的例外是,

  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。

  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))

  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。以下是最重要的射频测试项目:在主动式查询模式下,包括有载频精度测量、功率测量(在查询模式下,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,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)。

  NFC论坛的参考查询设备有三种不同的天线线圈设计,将可以彻底改变人们的生活模式与习惯。如前文所述,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,当从兼容设备得到反应后,为支持所有各种不同技术,NFC可广泛用于各种信息交换,图19 借助示波器R&S RTO的并行测量实例,如停车位置。/>

  逻辑1的前半段为高电位,在被动式收听模式下,当逻辑1之后为逻辑0时,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,后半段为低电位。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;并以此说明示波器R&S RTO及信号分析仪R&S FSV的功能。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)。为测试NFC设备的收听及查询模式,帧时延是从查询指令之终止。

  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。

  NFC工作在以13.56MHz为中心的频段,并在约10公分范围内提供速率达424kbit/s的数据传输。与工作在该频段的传统式非接触式技术(只有主动被动式通信)不同,具有NFC功能的电子设备之间的通信可以是主动主动式(端对端技术),也可以是主动被动式。因此,NFC意味着一个在RFID网域的连接。此外,NFC与被广泛使用的智能卡基础架构向后兼容,如基于ISO/IEC 14443 A(像NXP的MIFARE技术)和ISO/IEC 14443 B的架构,同时也与Sony的FeliCa卡(JIS X 6319-4)相容。实现NFC设备之间的信息交换,在标准ECMA-340及ISO/IEC 18092中制定了新的通信协议。NFC论坛于2004年由NXP、Sony及诺基亚(Nokia)共同创办,并藉此协调和促进NFC技术的发展。NFC论坛还制定保证各种NFC设备及服务之间互联互通的技术规范。所有上述的标准(ISO/IEC 14443 A、B、ISO/IEC 18092以及JIS X 6319-4/FeliCa)都被涵盖在内,并自2010年12月起,NFC论坛为NFC设备的兼容性提供证明。

  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。

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