利用实时频谱分析仪 发现UHF频段RFID信号一例

    作者：广东省无线电监测站

    RFID是一种射频识别技术，是通过射频技术生成以及采集特定代码信息的过程。

    RFID的主要工作频段有两个，HF段和UHF段，UHF频段在国际上各国一般取860～960MHz频段的子集，设备采用反向散射的方式工作，标签利用接收到的由读写器发出的射频能量，将其中的编码信息利用电波传播回去，其工作距离较大，一般最大可达3～10米。目前860MHz～960MHz RFID系统的读写设备通常采用跳频工作模式，在一定的工作频带下划分多个跳频信道，按特定跳频顺序输出射频能量进行工作。在实际的工作过程中，读写设备输出调制波或者连续单载波，调制波所携带的信息是为了对标签进行各种操作，而连续单载波是为了向标签提供能量。

    前一段时间我们发现，广州市部分单位在使用UHF频段的RFID系统。我国目前尚未为该系统划分工作频段，经我站技术人员监测，发现目前社会上使用的UHF频段RFID系统的工作频段一般为902MHz～928MHz，跟美国政府划分给RFID系统使用的频段基本相吻合。该频段与我国GSM业务的上行频段（885MHz～915 MHz）、900 MHz无中心多信道选址业务频段（915 MHz～917 MHz）以及点对点立体声广播传输业务频段(917 MHz～925 MHz)相重叠。RFID信号主要特点包括:RFID信号是间歇的，微功率发射，很多时候是跳频信号;RFID信号采用了多种不同的调制方式，如ASK、BPSK调制等;RFID测试有许多和时间有关的测试参数，如读写器和标签发射及响应时间参数、跳频周期、码元周期等;RFID信号是有数据传输的，并有一定的编码方式如NRZ、Miller、FM0、PIE等。这些特点要求测试仪表同时具备可以实时捕捉瞬态变化信号、数字解调能力、存储一段时间数据并进行时域测试的能力, 以及对如NRZ、Miller、FM0、PIE等RFID信号解码的能力等，我们目前的频谱仪及矢量信号分析仪都无法完全实现这些功能。

    经过技术交流我们试用了泰克公司RSA3408A实时频谱分析仪，RSA3408A具备频域、时域和数字调制域的多域测试功能，可以满足RFID的时间相关参数测试及数字解调测试。它专门的RFID测试软件提供了目前所有的RFID解码功能，同时泰克公司专利的频域模板触发技术为捕捉跳频RFID信号提供了很好的手段。

    以下是我站技术人员在监测过程中发现的空中UHF频段RFID跳频信号。在测试过程中我们使用了RSA3408A特有的脉冲信号分析、瞬变信号捕捉等功能对信号进行了监测存储，并根据捕捉信号特征对该信号进行了分析，同时利用便携式频谱分析仪在该不明信号四周进行查找，发现发射源位于某大厦车库入口处。测试的相关结果参数、图表及该发射源的信号特征和设备图片如下。

    图1  RFID信号三维频谱

    相关参数:信号频率——902.5MHz～927.5MHz;跳频间隔:500kHz;跳频信道总数——50 信道。通过图1的三维频谱可以看出信号的跳频速率为50跳/15秒。

    RSA3408A提供了FFT桢重叠技术，它可以将信号在时间轴上“展宽”。我们可以测量出每跳持续的时间约300ms。图2显示每跳共发信号21次，每次持续时间约7.6ms。其间载波不间断。

    图2  RFID信号每跳发送21次

    图3  显示每次发射信号时间7.6ms中有700μs时间不发码元只发单载波。

    (a)

    (b)

    图3  700ms时间中不发码元只发单载波

    我们测出的信号接收功率约-57dBm，带宽约250kHz，通过解调功能得出调制方式为ASK（见图4）。

    图4  RFID信号调制方式

    最后，我们使用RSA3408A的RFID测试套件测量得出，此RFID信号的码元周期为40μs（见图5）。由此完成了对该RFID信号的查找。

    图5  RFID信号的码元周期