第4章 RFID系统的基本实验
4.1 控制软件界面
连接电源线及串口通信连线。听到一声蜂鸣器响后，可进行如下操作：
打开JX2XX PC Software文件夹，进入到C#\Exe子文件夹，运行里面的PracticeSystem.exe可执行文件，打开操作界面，设置好本机正确的端口。软件操作界面如图4.1所示。
将标签放于仪器天线之上，或拿在手里离天线30cm之内。确认系统已经和计算机连接好，串口设置界面如图4.2所示。
选中“Inventory”，单击“AutoRun”按钮，即可得到正常标签的UID。
UHF 900MHz module的操作界面如图4.3所示。
图4.1 软件操作界面图
图4.2 串口设置界面图
图4.3 UHF 900MHz module的操作界面图
4.2 测量点简介
（1）测量点XP500的第一脚（插针上面的脚，以下同）：载波信号测试点；
测量点XP500的第二脚（插针下面的脚，以下同）：信号公共地。
（2）测量点XP501的第一脚：调制载波信号测试点；
测量点XP501的第二脚：信号公共地。
（3）测量点XP502的第一脚：末级射频信号测试点；
测量点XP502的第二脚：信号公共地。
（4）测量点XP503的第一脚：标签返回FSK信号放大后的信号测试点；
测量点XP503的第二脚：调制信号，用作示波器检测时的同步触发信号。
（5）测量点XP504的第一脚：标签返回ASK信号放大后的信号测试点；
测量点XP504的第二脚：调制信号，用作示波器检测时的同步触发信号。
（6）测量点XP505：信号公共地。
4.3 基本实验
在PracticeSystem软件控制下可以进行各种实验，相关的基本实验说明如下。
↘ 4.3.1 实验1:RFID系统的编码
1．实验目的
熟悉和学习ISO/IEC 18000-3及ISO 15693标准规范的第二部分规定的数据编码方式，掌握脉冲位置调制技术的256取1、4取1数据编码模式。
2．实验内容
通过示波器观测输出的编码信号。
3．基本原理
ISO/IEC 18000-3及ISO 15693标准规范的第二部分内容的数据编码方式有以下两种。
（1）“256取1”编码模式
一个独立字节的值可以通过一个脉冲的位置来表现，脉冲在256个连续256/fc（18.8μs）时间段中的位置决定该字节的值，这样一个字节耗时4.833ms，通信速率为1.65kbits/s（fc/8192）。VCD发送的数据帧的最后字节要在EOF之前传输完毕。
脉冲发生在决定数值的时间段（18.8μs）的后半段（9.44μs）。
（2）“4取1”编码模式
“4取1”PPM模式用于同时传输两个位的情况。传输一个字节中连续的四个数据位对，LSB位先进行传输。数据传输率为26.48kbits/s（fc/512）。
4．所需仪器
本实验所需仪器有供电电源、示波器。
5．实验步骤
可通过PC软件的控制和实验系统按键的控制，这两种方式下通过示波器，观测测量点的RF相关信号。可以观测的信号包括载波信号、调试信号、调制载波信号、射频输出信号、标签返回信号等。
（1）测试线连接
连接示波器：使用CH2探头，地接到XP505，探针接到XP503的Pin2。
设置示波器：触发源选择CH2，其余设置可以参照图4.4。
图4.4 编码信号波形图
（2）操作
如果采用PC软件的控制方式，需要用随机配置的通信线连接PC和RFID机器，连接随机配置的电源，开启电源（RFID机器上的电源拨动开关向下位置为开启电源），打开示波器（100MHz），在PracticeSystem软件里选择“Inventory”命令，然后单击“AutoRun”按钮软启动或按机器键盘上的
键启动连续Inventory测量（在连续测量模式下观察信号效果更好）。
（3）观测信号，波形图大体如图4.4所示。
可通过调节示波器水平扫描刻度，精确观测编码信号波形。
↘ 4.3.2 实验2:RFID系统的载波产生
1．实验目的
了解系统载波信号产生的部分原理及实现方法。
2．实验内容
观测系统产生的载波信号
3．基本原理
基于高频模拟信号产生的基本原理。
4．所需仪器
本实验所需仪器有供电电源、示波器。
5．实验步骤
（1）测试线连接
连接示波器：使用CH1探头，地接到XP500的Pin2，探针接到XP500的Pin1。
设置示波器：触发源选择CH1，其余设置可以参照图4.5。
（2）操作
启动连续Inventory测量。
（3）观测信号，波形图大体如图4.5所示。
产生此载波信号的实际电路板的部分如图4.6中标识1所示。
图4.5 载波信号波形图
图4.6 产生载波信号的实际电路板图
↘ 4.3.3 实验3:RFID系统的信号调制
1．实验目的
熟悉和学习ISO/IEC 18000-3及ISO 15693标准规范的第二部分规定的通信信号调制部分，掌握本标准的ASK调制技术。
2．实验内容
通过示波器观测输出的调制信号。
3．基本原理
ISO/IEC 18000-3及ISO 15693标准规范的第二部分规定：VCD和VICC之间用ASK调制原理进行通信，对10%和100%这两种调制指数，VICC均可解码，由VCD决定用哪种调制指数。
4．所需仪器
本实验所需仪器有供电电源、示波器。
5．实验步骤
（1）测试线连接
连接示波器：使用CH1探头，地接到XP501的Pin2，探针接到XP501的Pin1。
设置示波器：触发源选择CH1，其余设置可以参照图4.7。
（2）操作
启动连续Inventory测量。
（3）观测调制信号，波形图如图4.7所示。
图4.7 调制信号波形图
完成信号调制功能的实际电路板部分如图4.8中标识2所示。
图4.8 完成信号调制功能的实际电路板图
↘ 4.3.4 实验4:RFID系统的RF信号功率放大
1．实验目的
熟悉和学习ISO 15693标准规范下的RF信号功率放大技术。
2．实验内容
通过示波器观测放大后的RF输出信号。
3．基本原理
基于分离器件的RF功率放大的基本原理。
4．所需仪器
本实验所需仪器有供电电源、示波器。
5．实验步骤
（1）测试线连接
连接示波器：使用CH1探头，地接到XP502的Pin2，探针接到XP502的Pin1。
设置示波器：触发源选择CH1，其余设置可以参照图4.9。
（2）操作
启动连续Inventory测量。
（3）观测信号，如图4.9所示。
图4.9 RF功率放大信号图
射频初级信号可以由如图4.10标识3中的实际电路得到。
图4.10 RF功率放大信号的实际电路板图
射频末级信号可以由如图4.11标识4中的实际电路得到。
图4.11 射频末级信号输出的实际电路板图
↘ 4.3.5 实验5:RFID系统的末级输出调制载波信号
1．实验目的
熟悉和学习ISO/IEC 18000-3及ISO 15693标准规范的RF末级输出调制载波信号。
2．实验内容
通过示波器观测RF末级输出调制载波信号。
3．基本原理
基于ISO 15693标准的数字调制基本原理。
4．所需仪器
本实验所需仪器有供电电源、示波器。
5．实验步骤
（1）测试线连接
连接示波器：同时使用CH1、CH2探头，地都接到XP505, CH1探针接到XP502的Pin1, CH2探针接到XP503的Pin2。
设置示波器：触发源选择CH2，其余设置可以参照图4.12。
（2）操作
启动连续Inventory测量。
（3）观测信号，如图4.12所示。
图4.12 RF末级输出调制载波信号图
↘ 4.3.6 实验6:RFID系统的解调——FSK模式
1．实验目的
熟悉和学习ISO/IEC 18000-3及ISO 15693标准规范的从电子标签返回信号的解调技术。
2．实验内容
通过示波器观测从电子标签返回的使用双负载波FSK解调后的信号。
3．基本原理
负载调制的基本原理。
4．所需仪器
本实验所需仪器有供电电源、示波器。
5．实验步骤
（1）测试线连接
连接示波器：同时使用CH1、CH2探头，地都接到XP505, CH1探针接到XP503的Pin1, CH2探针接到XP503的Pin2。
设置示波器：触发源选择CH2，其余设置可以参照图4.13。
（2）操作
在Modulation下拉菜单处选择FSK，启动连续Inventory测量。
（3）观测信号，FSK的末级信号如图4.13所示。
图4.13 FSK解调电子标签返回的末级信号图
FSK的初级信号如图4.14所示。
图4.14 FSK解调电子标签返回的初级信号图
对标签返回的FSK信号进行整型、初级放大的实际电路部分如图4.15中的标识6所示。
图4.15 FSK解调电子标签返回信号的电路板图
标签返回的FSK信号末级放大的实际电路部分如图4.16中的标识8所示。
图4.16 FSK解调电子标签返回信号的放大电路板图
↘ 4.3.7 实验7:RFID系统的解调——ASK模式
1．实验目的
熟悉和学习ISO/IEC 18000-3及ISO 15693标准规范中对电子标签返回信号的解调技术。
2．实验内容
通过示波器观测从电子标签返回的使用一种负载波ASK解调后的信号。
3．基本原理
负载调制的基本原理。
4．所需仪器
本实验所需仪器有供电电源、示波器。
5．实验步骤
（1）测试线连接
连接示波器：同时使用CH1、CH2探头，地都接到XP505, CH1探针接到XP504的Pin1, CH2探针接到XP503的Pin2。
设置示波器：触发源选择CH2，其余设置可以参照图4.17。
（2）操作
在Modulation下拉菜单处选择ASK，启动连续Inventory测量。
（3）观测信号，ASK末级信号如图4.17所示，其初级信号如图4.18所示。
图4.17 ASK解调电子标签返回的末级信号图
图4.18 ASK解调电子标签返回的初级信号图
对标签返回的ASK信号进行整型、初级放大的实际电路如图4.19中的标识5所示。
图4.19 ASK解调电子标签返回信号的电路板图
对标签返回的ASK信号进行末级放大的实际电路如图4.20中的标识7所示。
图4.20 ASK解调电子标签返回信号的放大电路板图
↘ 4.3.8 实验8:RFID系统的天线
1．实验目的
熟悉和学习ISO/IEC 18000-3及ISO 15693标准规范的天线使用技术。
2．实验内容
通过示波器观测从电子标签返回的信号。
3．基本原理
电磁耦合、电磁波传递的基本原理。
4．所需仪器
本实验所需仪器有供电电源、示波器。
5．实验步骤
（1）测试线连接
连接示波器：同时使用CH1、CH2探头，地都接到XP505, CH1探针接到XP503的Pin1, CH2探针接到XP503的Pin2。
设置示波器：触发源选择CH2，其余设置可以参照图4.17。
（2）操作
在Modulation下拉菜单处选择FSK，启动连续Inventory测量。
（3）观测信号
在天线底部或顶部放置金属板，用示波器观测信号，了解并评估在FSK模式下金属环境对天线工作的影响。
如条件允许，还可以加入铁氧体，用示波器观测信号，了解并评估铁氧体在这种环境下的作用效果。