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NFC/RFID器件信号分析助力全兼容测试

来源:《微波与射频》  作者:冯永沂,高育财  发布时间:2016-05-23 15:55:02  字体:[ ]

关键字:NFC  RFID  ApplePay  读写器  

摘   要:新一代的流动支付Apple Pay和Samsung Pay带来无限商机,促进NFC/RFID读写器,标签,智能手机和手表的硏究开发。本文针对读写器和标签瞬间微秒短小和毫伏值沟通的小信号,提供了一个又容易又准确的测试方案,运用电平触发捕捉信号,并进行详细的读写器和标签沟通讯息分析,还介绍了一套全兼容的数码协议和模拟射频测试系统,希望能帮助读者更有效测试NFC/RFID/EMV器件并拿到合格认证。

  自从2014年九月苹果公司推出Apple Pay新一代的流动支付,接着三星公司在今年三月也推出了Samsung Pay,这带来了NFC功能的智能手机和手表替传统信用卡的新机遇,于是,很多设计13.56MHz NFC或RFID读写器和标签的工程师就询问我们:有没有一个设定容易又准确的测试方案,他们有兴趣看到读写器与标签之间的信号沟通。

    NFC/RFID器件信号分析助力全兼容测试——中国一卡通网

  图1. NFC/RFID读写器,标签,手机

  用传统仪器很难分析NFC/RFID信号

  有些工程师曾经尝试用频谱仪去分析 13.56MHz的信号,但是,当标签一接触到读写器,信号就瞬间改变,回复连续波状态。也有些工程师尝试用示波器,发觉很难寻找微秒(usec)毫伏值的脉冲信号,就算看到瞬间脉冲也分不清哪个是读写器信号哪个是标签信号。针对设计工程师日常碰见的问题,通过一下步骤,我们一步一步带领大家去解决。

  读写器设定

  一般工程师以为把读写器的USB接头插入电脑的USB端口,就可启动电脑编程控制读写器,但其实不行。为什么把所有电脑USB端口都插过还是无法启动读写器呢? 首先我们需要把电脑通信端口地址(com port address)设定,启动NFC/ RFID读写器软件,端口设置,再选择操作卡标准,例如ISO 14443A Mifare_Std S50,就可寻卡,标签就有回应了!

  标签是怎样跟读写器沟通呢?

  读写器经过天线连续发射13.56MHz的信号,当标签接收得到能量,上电复位,等待读写器命令,读写器将命令调制到 13.56MHz的载波上,芯片根据接收的命令,控制负载状态把响应信息调制和编码经标签天线把信号反向散射(backscattering)标签和读写器互相确认便沟通传达讯息(图2)。

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  图2. NFC/RFID系统——标签和读写器互相确认沟通

  又容易又准确的测试方案

  针对13.56MHzNFC/ RFID沟通信号的特性,我们借助了是德科技的X-系列信号分析仪,内置有89601B BHC软件专门分析NFC/ RFID信号。把近场磁探头固定摆放在标签和读写器之上,接上信号分析仪(图3),启动89601B BHC软件,设定中频13.56MHz/ 频宽8MHz/ 自动功率范围,设定触发电平,启动电脑读写器软件,按一按寻卡,标签有回应,瞬间微秒的脉冲也被抓住了。进行NFC/ RFID信号分析配合ISO 14443 Type A 106kbps,就可一目了然看到采集时间脉冲图,ASK眼图,频谱,解调位,ASK分析总结和ISO 14443分析总结。值得一提的是解调位可看不同格式,例如Hex Bits,又可改变采集时间及选择脉动指数,在采集时间脉冲图里,有清晰的箭头说明哪一个是读写器脉冲哪一个是标签脉冲,更可测量频带功率,用来对比不同标签的反向散射功率特别有用,可以选择不同脉冲指数分析读写器脉冲及标签脉冲沟通信息及特性。

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  图3. 信号分析仪测试设置

  全兼容NFC/RFID/EMV测试系统

  在Apple Pay和Samsung Pay支付操怍上智能手机是扮演标签的角色,在不同的应用上手机可以分别扮演读写器,标签或点到点的角色,例如在商店超市里,让广告海报携带RFID 标签,手机就可以扮演读写器的角色去接收多媒体内容。是德科技有一套针对全兼容 ISO 14443A/18092 NFC,ISO 15693/18000-3 RFID,EMV (Europay MasterCard VISA) Level 1 标准测试系统,进行数字协议和模拟射频分析,可仿真读写器和标签,产生任意波形,有强大波形,逻辑,协议和电压分析功能,更配合参考天线和全自动定位机械手作精确重复性高的定位分析。

  总结

  新一代的流动支付Apple Pay和Samsung Pay带来无限商机,促进NFC/RFID读写器,标签,智能手机和手表的硏究开发。本文针对读写器和标签瞬间微秒短小和毫伏值沟通的小信号,提供了一个又容易又准确的测试方案,运用电平触发捕捉信号,并进行详细的读写器和标签沟通讯息分析,还介绍了一套全兼容的数码协议和模拟射频测试系统,希望能帮助读者更有效测试NFC/RFID/EMV器件并拿到合格认证。

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