RFID技术早在二十多年前就已经投入商用，它可以溯源到20世纪40年代的敌我军事识别(IFF)系统。亚微型互补金属氧化物半导体(CMOS)中的最新发展， 可望使RFID技术无所不在。高精度供应链管理、即时结帐交易和售后市场智能的丰厚利润，正在促进RFID技术迅速部署。

从最广义上讲，RFID技术包括识别对象使用的广泛的系统。电子缴费、内置狗牌和产品安全终端都是RFID系统。RFID和NFC行业涵盖了各种各样的RF数据链路和通信技术。RFID应用包括几厘米的数据链路，读取仅从RF信号供电的无源终端，演示数据，也包括几米距离的电池供电的终端。有的RFID系统甚至采用蜂窝电话、GPS和卫星通信，在全球范围内跟踪高价值资产。RFID系统中使用的技术可以说是真正的多种多样。

针对新型资产跟踪系统的通信技术在业内存货管理之外的区域中开创了全新的RFID机会。事实上，RFID中使用的短程数据链路技术在NFC系统中也找到了一席之地，如轮胎压力测量设备和其它类似的数据链路。NFC应用也在迅速增长，也可以从RTSA灵活的RFID测量功能中受益。

RFID和NFC行业的一个重要部分基于专用的信号格式，其应用不以识别市场中的产品为重点。例如，授权人员用来开锁的接近式门禁卡是一种老牌的RFID应用，它拥有自己的测试需求。实时频谱分析仪的测量灵活性、全面的解调和解码功能可以轻松用于ISO 14443接近式门禁卡等应用中。

即使是全球范围内运行的RFID系统，仍能受益于RTSA全面灵活地支持蜂窝测量和解调流行卫星信号结构的能力。同样重要的是，亚微型无源CMOS终端的成本将创下历史上的新低。随着无源终端成本下降，存货应用正迅速提高。部分估算数字表明，随着无源终端的价格连续下降，几乎销售的每个产品都将内置RFID终端。部分业内人士认为，EPC可能会成为下一代通用产品代码(UPC)，就象当前销售的绝大部分产品条形码中烙上人们熟悉的通用交易识别号(GTIN)一样。

EPC实际包含的信息要超过UPC。具体地说，EPC拥有产品序列号信息，与条形码不同，它可以进行修改。随着EPC标准格式的出现，成本和价值开始与条形码不相上下。EPC RFID终端可能会迅速成为有记录的历史中生产量最多的设计之一。几乎销售的每种产品都需要一个EPC RFID终端。随着终端应用迅速扩展，EPC代替或增强大部分UPC应用的可能性似乎正变得越来越合理，特别是许多大型零售商已经要求在早期采用这些应用。

对消费者来说，EPC RFID终端的应用远远不止于在收银机上快速结帐。有源终端可以自动定期叫醒客人，测量市场上销售的食品温度，这称为“低温运输系统”，确保食品安全。可以从各头家畜的历史，一直到消费者购买时，跟踪肉类和奶制品。读取其它货物的X射线终端几乎可以即时结算。没有正确付帐而从零售商存货中去掉的商品，可以在离开现场时被传感，进而激活必要的安全警报。

通过EPC的序列号功能，商家可以跟踪和销售同类中唯一的商品，而当前的条形码是不支持的。移动终端阅读器只需几分钟的时间，就可以把货架信息传送给商店，大大简化存货流程。最后，通过在产品中嵌入终端，对使用询问器希望侦听信息的任何人来说，其都可以提供丰富的市场智能。它可以迅速识别个人财产，立即提供消费者个人资料，优化促销媒体。它还可以以看不见的方式搜索安全人员和车辆。

EPC RFID终端的各种应用已经促使业内划分RFID设备基本类型，根据终端的读/写功能和无源或有源电源，其分成1-5个种类。一类无源终端的频率范围在900MHz和2.45GHz之间，是许多大容量应用关注的终端。高频允许询问器从更远的距离内读取终端。频率较高的无源终端还可以使用较小、复杂度较低的天线，使其更加适合消费者应用。

为读取终端，需要' 阅读器' 或询问器。从结构上看，无源终端的读取与传统全双工数据链路略有不同。与传统有源数据链路不同的是，无源终端依赖其收到的RF能量为终端供电。无源终端也不会生成自己的发送载波信号，而是调制询问器发送到终端的部分能量，这一过程称为反向散射（Backscattering）。

通过把天线负荷从吸收改变为反射，可以调制来自询问器的连续波(CW)信号。这个过程与使用镜子和太阳向远处的某个人发送信号非常类似。它还消除了终端中对高精度频率来源和功率密集型发射机的需求。由于阅读器和终端共享相同的频率，它们必须几次发送信息。因此，反向散射把阅读器和终端之间的通信限定在半双工系统上。

无源终端阅读器一般配置为零差或单频率转换接收机。询问器中的高精度频率来源同时生成发射机信号及阅读器接收机使用的局部振荡器。由于从终端(T)到阅读器(R)(表示为T=>R)的上行方向从询问器的CW信号中调制，因此可以使用扩频技术，如跳频。在接收机零差下变频中，会删除任何询问器信号扩展，因为其共享相同的局部振荡器(LO)信号。在下变频后，询问器的零差接收机把同相(I)信号和正交相位(Q)信号分开。然后使用模数转换器(ADC)数字化下变频后的基带信号，然后进行数字处理，确定终端的ID。

一类RFID系统独特的零差结构给工程师带来了某些异常挑战。反向散射的调制一般要远远弱于用来在反射散射过程中为终端供电使用的阅读器发射机发来的CW信号。在阅读器接收机的基带上，CW泄露会转换成大的DC偏置，其可能会使灵敏的放大器和数字化器饱和。

无源终端RFID系统遇到的另一个挑战是从接收的RF能量中为终端供电。尽管亚微型CMOS要求的运行功率非常少，但非常小的功率(-10到-15dBm)只能在几米的距离内提供。而使情况进一步复杂化的是，世界各地的法规机构都有不同的最大有效等方放射功率(EIRP)的限制。为终端供电提供的能量不仅影响着读取距离，还影响着写入终端闪存所需的时间，因为在终端电路板上必须生成更高的电压。

最新标准已经认识到这些问题，并改进了调制、编码和协议，帮助防止终端供电不足。此外，数据速率也得到改进。例如，ISO 18000-6 A类和B类的速度限于160kb/s，C类的速度则可以达到640kb/s。

为不同应用提供的国际RFID标准有时会进行修订或增补，以增强性能和市场潜力。随着市场增长，可用的频段中频谱拥堵也成为问题。

世界各地对RFID阅读器辐射的法规要求有所不同。在某些国家，许多信道用于RFID应用。在北美，在902-928MHz频率范围内有50条信道，足以使Gen2标准采用跳频扩频(FHSS)功能。而在欧洲，866-869MHz频段中只提供了10条信道。日本952-954MHz频段中的频率拥堵使得许多日本生产商倾向于在ISO 18000-4标准规定的2.4GHz频率上运行。

在许多国家中，法规法律正在变化，以跟上无源RFID终端独特的数据链路特点。大多数频谱法规机构禁止设备进行CW传输，除非是进行短期测试。无源终端要求CW信号进行调制。尽管无源终端本身没有典型的发射机，但它们仍会在反向散射中产生调制的信号。然而，没有哪部法律法规是为不带发射机的调制设备编写的。

世界各地的RFID标准通常只是规定“询问器选择的工作频率由本地无线电法规及本地射频环境决定”，而由制造商根据预计销售产品的地区满足各种本地辐射要求。这就要求进行各种频谱辐射测试，而在询问器的RFID标准中并没有明确包含这些测试。

无源RFID终端的宽带特点也给密集的(多个)阅读器站点带来了某些挑战。由于询问器确定了系统的工作频率，终端是对天线可以接收的任何询问器进行应答的宽带设备，因此在有多部询问器时，终端对某个阅读器应答的能力有限。无源终端可能会试图对发出询问的所有阅读器作出应答。可以使用多部阅读器同步技术，改善密集的多部阅读器中的吞吐量。

RFID系统通常采用生成简便的调制技术和编码方案。例如，ISO 18000 C型(也称为EPC Gen2, Class 1)要求双边带幅移键控(DSB-ASK)、单边带-ASK (SSB-ASK)和反相-ASK (PR-ASK)。幅移键控数字调制的频谱效率低，在数据速率一定时要求大量的RF带宽。每赫兹RF带宽0.20位的带宽效率对DSB-ASK并不少见。

改善带宽效率的方法之一是使用SSB-ASK，这在欧洲国家中特别重要，因为带宽限制可能导致这些国家不能使用DSB-ASK。DSB-ASK和SSB-ASK的功率效率取决于调制指数。通过使用调制指数1或载波的开关键控(OOK)，可以对DSB-ASK和SSB-ASK获得实现一定误码率(BER)要求的最低载波噪声比(C/N)。遗憾的是，这也在下行方向上为终端供应能量时提供了最低数量的RF传输功率。

在理想情况下，载波的关闭时间应达到最小，以便终端不会耗尽功率。载波噪声比要求也应达到最小，以使ID读取范围达到最大。对许多调制，这些目标是相互矛盾的。其中一种调制是PR-ASK，它可以使窄带中的载波噪声比要求达到最小，使到终端的功率传输达到最大。与相移键控(PSK)信号类似，PR-ASK每次发送符号时改变相位180°。PR-ASK还创建100%的幅度调制深度或1的调制指数，旧符号和新符号的相位矢量交叉，并简单地加总成零幅度。在幅度简单地变成零时，这提供了可以简便检测到的时钟信号，但使载波功率关闭的时间达到最小，从而优化传输到无源终端的功率。PR-ASK拥有载波噪声比和带宽要求，与DSB-ASK相比，其更加紧密地匹配PSK，使其对窄带远程应用极具吸引力。

DSB-ASK是带宽效率最低的调制，也是载波信号开关键控(OOK)最容易生成的调制。ASK调制规范通常有调制深度及上升时间和下降时间要求。上升时间和下降时间一般与带宽滤波相关，而调制深度则取决于键控状态之间的衰减差。

在调制前，数据必须编码成串行信息流。位编码方案分成多种类型，每种类型在基带频谱属性、编码/解码复杂性和内存时钟输入难度中都有独特的优势。

无源RFID终端对使用的编码方案提出了独特的要求。在无源终端中采用机载高精度定时源不现实、极具挑战的带宽要求及在为终端加电时需要最大RF功率，使数据编码对许多RFID应用至关重要。

曼彻斯特编码(双相L)和脉冲间隔编码(PIE)在询问器到终端(R=>T)通信中非常流行。这些编码方案的一个重要特点是，它们都基于转换、自己提供时钟，大大降低了功率密集型终端中要求的同步电路的复杂性。

PIE编码基于一定的最小脉冲时长或间隔，如20ls。这个周期称为'Tari'，是按ISO 18000-6 A型参考间隔(Tari)命名的。1位和0位及特殊符号(如帧头(SOF)和帧尾(EOF))都由不同数量的tari周期组成。这使得一定位数的传输长度可以变化。由于PIE编码自行提供时钟，因此可变长度几乎没有影响。

Tari长度也是被调制信号的最小脉宽，这在确定传输的信号带宽时是一个重要因素。Tari长度越短，信号的带宽要求越大。较新的标准如ISO 18000-6, C型支持多个Tari长度(6.25, 12和25ls)，以适应全球不同的频谱辐射法规要求。

RFID脉冲代码调制(PCM)编码方案的另一个重要属性是其DC频谱成分。反向散射终端调制一个载波信号。然后向回在终端阅读器中作为基带DC电平滤除载波信号，只留下终端发出的弱得多的上连调制。终端中的编码方案要求到阅读器的上行方向拥有很小的DC能量或没有DC能量，以免与载波信号相冲突。

米勒编码和FM0编码都有这种在频谱中DC能量很小或没有DC能量的属性。ISO 18000-6 C型通过提供不同的副载波速率，进一步增强了米勒编码。1倍、2倍、4倍和8倍副载频可以调节调制编码，优化读数范围、速度或带宽。

调试ASK调制使用的大多数信号分析仪不能把这些模拟PCM波形解码成符号或位。配有RFID软件选项的实时频谱分析仪支持把模拟RFID波形解码成其表示的位。这特别有助于在安装了RFID系统的电路或环境中诊断问题。

许多RFID系统使用的基于幅度的调制都容易受到快速信号增噪条件的影响。移动装满终端的叉车，在位于不同金属货车和金属构架之间的阅读器之间行驶，可能会经过破坏性的多路径条件。快速瑞利增噪或阴影可能不能与幅度调制区分开来，进而导致误码。

RTSA能够同时查看功率随时间变化画面中的模拟波形及从波形中理解的符号，将帮助工程师深入了解为什么一定的符号是不正确的。如果分析仪没有这种功能，那么就要求工程师手动解码长96位以上的波形。通过模拟波形和解码后的符号，确定噪声或干扰对通信数据的效应这一流程大大简化。通常在诊断测试过程中，收到的波形上面会有明显的噪声和干扰。在许多情况下，很难说信号损伤对数据可能造成什么影响。由于分析仪能够解码符号，可以在已知精确的测试仪器上考察数据净荷。RFID工程师可以简便地把不明显的损伤与造成严重数据错误的损伤区分开来。

另一个RFID考虑因素发生在询问器查询附近的终端时，因为可能会有一台以上的终端处于应答位置。它要求某种形式的反冲突协议，以便能够从询问器角度阅读所有终端。反冲突协议分成两种基本类型：确定性的和随机的。流行的RFID协议是确定性二进制树、随机的LOHA和带时隙的ALOHA方法。

二进制树方法搜索符合某个二进制数字的终端ID。例如，以二进制1开头的所有终端应答，然后是第二个位为0的所有终端，直到寻址和记录了每台终端。如果发生冲突，那么将在搜索中对这部分判定树增加额外的位。二进制树协议可能会很慢，而不能在整个数中搜索终端ID。

随机的ALOHA协议(由夏威夷大学开发)允许终端发送消息，如果消息没有通过，那么它会以后再尝试发送，直到通过。带时隙的ALOHA方法在所有终端之间采用同步，因此通信分组在传输流中间不会中断。带时隙的ALOHA对可用带宽的利用率约为30%，而直接的ALOHA仅约为18%。ALOHA协议在对大量的终端分类时相对迅速。

通过使用先听后讲(LBT)方案，可望进一步改善效率。在LBT中，询问器侦听信道，保证信道已清除，不会中断已经进行的传输。

ISO 18000-6等标准已经通过各种协议实现演进。最初，ISO 18000-6 A型采用ALOHA协议，之后，由于ISO18000-6 B型的采用，其使用了二进制树协议。而现在，ISO 18000-6 C型则要求使用带时隙的ALOHA协议，因为其提供了最快速的吞吐量。

Gen2标准还把以前几个UHF标准统一起来，可以灵活地增强性能，同时满足全球部署的严格要求。

Gen2标准提供了4种不同的通信速度，允许每个安装项目更好地利用通信信道中为每个项目提供的最大吞吐量优势，同时适应不同的国家法规限制。
包含带时隙的ALOHA方案的‘Q’协议已经进一步优化，其从早期的标准演变成可以更加强健地读取的终端，这些终端可以从阅读器的RF角度在边上访问。协议交换时长已经缩短，以保证终端获得足够的RF能量，而不会在交换过程中耗尽功率。它已经设置了一个特殊的参数‘Q’，控制终端对阅读器应答的可能性。Gen2终端也能够在读取后进入睡眠状态，使冲突达到最小，加快阅读其余终端的速度。

ISO 18000-6 C型标准还解决了密集阅读器部署中下连和上连功率电平之间的不一致性。在接近区域中部署的多个阅读器很容易会相互干扰。功放器中生成的下连功率电平在美国可以高达+37dBm，允许无源终端在大约4米中，获得大于-15dBm的传输RF功率的可用电平。来自终端反向散射的上行方向可以低达-63dBm，远远低于询问器的下连功率电平。在密集部署中，其它终端阅读器很容易会盖过较弱的反向散射信号。在带宽比较充足的美国，跳频扩频技术使得许多阅读器能够在接近区域中运行。

而在日本和欧洲国家，UHF 带宽非常匮乏，因此ISO18000-6 C型规范允许多个阅读器同步询问，以减轻拥堵。“先听后讲”等方案避免已用的信道或使用四个不同副载波编码速率之一(FM0, Miller M=2, M=4和M=8)改变信道宽度，改善了阅读器在拥堵环境、噪声环境或容易发生干扰的环境中工作的能力。最新规范还改善了未来标准的安全性和扩展能力。

更多详情，请访问泰克公司网站：www.tektronix.com。