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1、实现非接触资讯交换NFC射频测试扮要角近距离无线通讯(NFC)将现有的非接触式辨识技术与互联互通技术相结合并加以发展，由索尼(Sony)与恩智浦半导体(NXP)(前身为Philips)共同研发。NFC可广泛用于各种资讯交换，例如电话号码、图像、MP3档、数字式授权、电子钱包、广告资讯、产品资讯等。这种资讯交换可在两个具有NFC功能的电子设备(如手机)之间进行，抑或于具有NFC功能的手机和与其相容并位于近距离内的无线射频辨识系统(RFID)晶片卡或读取器之间完成。NFC被用作控制获取资讯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。NFC应用
2、包罗万象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(只有主动被动式通讯)不同，具有NFC功能的电子设备之间的通讯可以是主动主动式(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/IEC14443A(像NXP的MIFARE技术)和ISO/IEC14443B的架构，同时也与Sony的FeliCa卡(JISX6319-4)相容。实现NFC设备之间的资讯交换，在标准ECMA-340及ISO/IEC18092中制定了
3、新的通讯协议。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/IEC14443A、B、ISO/IEC18092以及JISX6319-4/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。为确保手机与不同厂家的RFID晶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讯号强度和接收灵敏度、负载调变参数(收听讯号的强度)等。简易性广泛应
4、用在前面已提及一些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。行动式付费用NFC手机购票或付计程车费用，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。权限及访问控制将电子密钥权限证明资讯存入NFC手机、访问保密机构、登录保密电脑、开车门、设置居家办公室。数据传输与交换在各种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。启动其他服务例如为数据传输启动其他通讯连接、设置蓝牙(Bluetooth)及无线局域网络(WLAN)连接。读取
5、资讯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。购票把各种票券存入NFC手机，如电影，音乐会，体育比赛等等。NFC数据传播原理与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)。620)this.style.width=620;border=0图1查询设备(激励设备)与收听设备(目标设备)之结构配置NFC工作频率是13.56MHz，传输速率106kbit/s(部分地可达到212kbit/s甚至424kbit/s)。调变方式为不同调变深度的O
6、OK(100%或10%)及二进位相移键控(BPSK)。查询设备的功率与数据传输被动系统(如处于被动卡仿真模式下的NFC手机)进行传输时，其藉以查询设备的13.56MHz载波讯号作为驱动能源。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，其讯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讯号自动停止发射。收听设备数据传输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848k
7、Hz辅助载波的负载调变用于收听模式(如ISO/IEC14443)，其中辅助载波由基带讯号加以调变，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/IEC14443APICC)或BPSK(如14443BPICC)。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。620)this.style.width=620;border=0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使用时分多路通讯，三组谱线并不同时出现)调变方式与
8、编码如图35所示，其调变方式为不同调变深度的OOK(100%或10%)及BPSK(如ISO/IEC14443BPICC)。620)this.style.width=620;border=0图3100%调变深度的ASK620)this.style.width=620;border=0图410%调变深度的ASK620)this.style.width=620;border=0图5BPSK调变如图6所示，NFC使用NRZ-L、变形米勒(ModifiedMiller)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
9、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。620)this.style.width=620;border=0图6NFC使用三种编码中的一种：NRZ-L、ModifiedMiller或Manchester(请参见表1和表2)ModifiedMiller编码也将每一个位分成两段，逻辑1后半段的起始有一个低电位脉冲，而逻辑0以一个低电位脉冲开始。其中的例外是，当逻辑1之后为逻辑0时，不出现逻辑0的低电位脉冲，讯号保持为高电位。图7显示使用ASK调变及Manchester编码的负载调变(如处于被动卡仿真模式下的14443APICC或NFC-A设备)
10、。620)this.style.width=620;border=0图7使用辅助载波的负载调变在时域及频域的图示NFC标准/标签类型多样以下将进一步针对NFC标准的演进以及其主要的工作模式、标签类型进行更详细的说明。NFC标准的沿革三大标准ISO/IEC14443A，ISO/IEC14443B以及JISX6319-4皆属于RFID标准，由不同公司(NXP、Infineon及Sony)提出。第一个射频NFC标准是ECMA340，并基于ISO/IEC14443A与JISX6319-4的空中接口。之后，ECMA340被编入标准ISO/IEC18092。与此同时，信用卡的主要发卡公司(Europay、
11、Mastercard、Visa)也开始推广基于ISO/IEC14443A与ISO/IEC14443B的付费标准EMVCo。在NFC论坛上，两大群体将空中接口一致化，并分别命名为NFC-A(基于ISO/IEC14443A)、NFC-B(基于ISO/IEC14443B)以及NFC-F(基于FeliCa)。图8和图9分别显示了NFC射频与协议标准以及测试规范的沿革过程。620)this.style.width=620;border=0图8NFC射频标准的沿革620)this.style.width=620;border=0图9NFC协议标准的沿革调变与编码工作模式如图10所示，NFC有三种主要的工作
12、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相容的非接触式卡片。其二为端对端模式，两个NFC设备进行资讯交换。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。620)this.style.width=620;border=0图10NFC的工作模式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/IEC14443A)向后兼容、NFC-B(与ISO/IEC14443B)向后兼容、NFC-F(与JISX6319-
13、4)向后兼容。为支持所有各种不同技术，如图11显示，处于查询模式下的NFC设备首先用相应的请求讯号试探NFC-A，NFC-B以及NFC-F标签的反应。当从相容设备得到反应后，NFC设备便依照标准建立通讯模式(NFC-A，NFC-B抑或NFC-F模式)。依照通讯模式(主动或被动)、传输技术(NFC-A，-B，-F)以及传输速率(比特率)的不同，进行相应的编码与调变。620)this.style.width=620;border=0图11查询模式下辨识过程之流程图(主要流程)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620)this.style.width=620;border=0NFC标签分四种类型NFC标签是被动设备，可用于与NFC主动设备进行通讯。NFC标签主要用于广告，以及用于存储数量不大的资讯并将资讯传送给NFC主动设备等领域。依照不同的格式和容量，NFC标签被分为四种基本类型并以类型14命名(表2)。其格式分别基于ISO14443的类型A与B以及Sony的FeliCa。620)this.style.width=620;border=01