物联网点火,无线测试如何颠覆?

2015-04-22 09:45:25   来源:elecfans   

关键字: NFC  ZigBee  物联网  无线测试  RFID

 

  1.物联网简介

  物联网IOT(Internet of Things)技术是一项复杂的应用技术,它不仅涵盖了微波技术与电磁学理论,而且还涉及通信原理以及半导体集成电路等技术,是一项多学科融合的新兴应用技术。目前,IOT技术已成为一个新的经济增长点,它广泛应用于工业自动化、商业自动化、交通运输控制管理等众多领域。因此,研发物联网技术有着巨大的经济效益和社会意义,对物联网测试技术的研究也是物联网应用不可或缺的一个环节。

  2.物联网原理及应用

  目前,根据不同的应用场合,物联网涵盖的无线技术包括射频识别RFID、近场通信NFC、ZigBee、WLAN、车联网802.11p等。

  2.1 RFID

  RFID射频识别是一种非接触式的自动识别技术,它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据,识别工作无须人工干预,可工作于各种恶劣环境。

  RFID按应用频率的不同分为低频(LF)、高频(HF)、超高频(UHF)、微波(MW),相对应的代表性频率分别为:低频135KHz以下、高频13.56MHz、超高频860M~960MHz、微波2.4G,5.8G ;RFID按照能源的供给方式分为无源RFID、有源RFID以及半有源RFID。无源RFID读写距离近,价格低;有源RFID可以提供更远的读写距离,但是需要电池供电,成本要更高一些,适用于远距离读写的应用场合。

  RFID技术的基本工作原理并不复杂:电子标签进入磁场后,接收读写器发出的射频信号,凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息;读写器读取信息并解码后,送至计算机控制端进行有关数据处理。

  物联网点火,无线测试如何颠覆?

  图 1 RFID系统工作原理图

  2.2 NFC

  NFC(Near Field Communication)由RFID及互联互通技术整合演变而来,主要推广公司有NOKIA、SONY和NXP。近场通信是一种短距高频的无线电技术,在13.56MHz频率运行于20厘米距离内。其传输速度有106 Kb/s、212 Kb/s或424 Kb/s三种。

  NFC将非接触读卡器、非接触卡和点对点功能整合在一起,为消费者的生活方式开创了不计其数的全新机遇。这是一个开放接口平台,可以对无线网络进行快速、主动设置,也是虚拟连接器,服务于现有蜂窝状网络、蓝牙及无线802.1l设备。

  NFC具有三种工作模式:

  1) 卡模拟模式;

  2) 读写模式;

  3) 点对点通信模式。

  NFC具有两种通信方式:被动通信和主动通信。值得注意的是,通信方式与工作模式没有必然的关系。

  1) 被动通信

  被动通信是指由NFC通信的一方产生射频场,另一方从射频场中获取能量,并通过负载调制的方式与产生射频场的一方通信。被动通信方式常用于卡模拟模式和读写模式中。

  2) 主动通信

  主动通信方式是指射频场由NFC通信双方交替产生,即通信双方在需要通信时产生自己的射频场。主动通信方式主要用于点对点通信模式中。

  2.3 ZigBee

  ZigBee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议。根据国际标准规定,ZigBee技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。这一名称来源于蜜蜂的八字舞,由于蜜蜂(bee)是靠飞翔和“嗡嗡”(zig)地抖动翅膀的“舞蹈”来与同伴传递花粉所在方位信息,也就是说蜜蜂依靠这样的方式构成了群体中的通信网络。其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗及低数据速率。主要适合用于自动控制和远程控制领域,可以嵌入各种设备。简而言之,ZigBee就是一种便宜的,低功耗的近距离无线组网通讯技术。

  根据IEEE 802.15.4标准,ZigBee工作的频段是免费开放的,分别为2.4GHz(全球)、915MHz(美国)和868MHz(欧洲),根据频段不同,采用了不同的技术,如下表所示:

  物联网点火,无线测试如何颠覆?

  表 1IEEE 802.15.4频带宽度、调制类型和脉冲成型滤波器

  在3个不同频段,都采用相位调制技术,2.4GHz采用较高阶的OQPSK调制技术以达到250kbit/s的速率,并降低工作时间,以减少功率消耗。相比较2.4GHz频段,868MHz/ 915MHz为低频段,采用BPSK的调制技术,无线传播的损失较少,传输距离较长。

——本文选自电子发烧友网11月《测试测量特刊》Change The World栏目,转载请注明出处!
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  3. 物联网测试需求

  根据物联网使用的无线技术,目前其测试需求主要体现在如下几个方面:

  · RFID测试

  · NFC测试

  · Zigbee测试

  由于物联网产品是一种无线电收发设备,所以在实际测试过程中需要采用一些专用的测试来进行测试工作。对于无线电收发设备来说,常用的测试设备主要包括测量接收机、频谱分析仪、信号源、综测仪和示波器等。另外,测试天线在无线电发射设备的测试过程中具有重要的作用,离开了天线的辅助,就无法进行正常的测试工作,可见测试天线也是非常重要的一种测试辅助设备。概括说来,物联网的测试需求主要包括如下几个方面。

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编辑:什么鱼
本文引用地址: http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2015/0422/article_11498.html
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