（北京自动测试技术研究所，北京，100088）

摘要：本文研究了一种基于虚拟仪器技术的RFID 芯片测试系统，可完成对RFID 芯片各种功能性的测试，通过软件自定义及运用模块化仪器高度的灵活性，用相同的硬件配置在软件层实现对RFID 多标准的支持，使用同一测试系统硬件就能够对不同标准的RFID 标签进行测试。

关键词：虚拟仪器;RFID; 芯片测试系统

0 引言

射频识别技术(Radio Frequency Identification， RFID) 是一种非接触式自动识别技术，通过射频信号自动识别目标对象并获取相关信息。上世纪九十年代，随着集成电路技术的发展，RFID 技术逐渐应用到公路收费等民用领域。近几年“物联网”技术飞速发展，RFID 作为物联网关键技术之一， 开始大量应用于工业生产自动化、交通、身份识别和物流等领域，并且在不断扩大其应用范围。同时，RFID 技术标准的多样性及应用的特殊性给相应的RFID 测试和RFID 性能评估也带来新的要求和挑战。

RFID 系统测试是在模拟的RFID 系统应用环境中，通过一系列测试方法，建立开放式的RFID 软硬件产品综合测试平台, 制定RFID 产品系列测试标准和规范, 形成RFID 技术测试的标准化体系, 对标签、阅读器及RFID 系统进行性能测试和性能评估，给企业提供参考依据，为产品应用提供可靠性保障， 满足RFID 技术研究测试、应用测试等公共服务需求。目前的RFID 系统测试主要包括：RFID 标签芯片、标签天线和阅读器、天线的性能测试技术，包括标签测试、阅读器测试以及RFID系统测试。

本文研究了一种基于虚拟仪器技术的RFID 测试系统，可完成对RFID 各种功能性的测试，通过软件自定义及运用模块化仪器高度的灵活性，用相同的硬件配置在软件层实现对RFID 多标准的支持，使用同一测试系统硬件就能够对不同标准的RFID 标签进行测试，突破了传统测试设备由于其专有硬件限制的局限性。

1 RFID 系统基本原理

一般而言，如图1 所示，最基本的RFID 系统通常是由阅读器(Reader)、电子标签(TAG) 也就是所谓的应答器(Transponder) 以及应用软件系统这三部分组成。电子标签包含天线和标签芯片两部分。一般来讲，标签芯片就是我们所说的RFID 芯片。电子标签用于存储所标识物品的身份和属性信息，属于被识别物品的标识设备，通常附着在被识别物品表面或内部，是RFID 系统的电子数据载体。

非接触性IC 卡是RFID 芯片的十分重要的应用之一。如图2 所示，RFID 芯片与其外圈天线组成了非接触性的IC 卡。RFID 阅读器通过天线向周围一定范围内发射无线射频(RF) 信号，非接触性IC 卡在进入到有效工作范围内接收到射频信号，利用自身的回路与射频信号产生耦合，RFID 芯片内部的电源驱动回路得到天线传递过来的能量开始工作，将储存于自身EEPROM 中的信息回给阅读器。

图2 RFID 芯片结构框图

2 测试系统硬件设计

如图3 所示，测试采用了虚拟仪器技术和PXI 模块化设计架构系统，系统中相关硬件负责完成信号的发射和接收、编码解码、调制解调等任务，后台的物理和协议层分析由软件编程实现。

系统采用PXI 总线硬件构建测试平台，PXI 是PCI Extensions for Instrumentation 的英文缩写，中文称作面向仪器系统的PCI 扩展。PXI 是一种坚固的基于PC 的测量和自动化平台。PXI 结合了 PCI 的电气总线特性与CompactPCI 的坚固性、模块化及Eurocard 机械封装的特性，并增加了专门的同步总线和主要软件特性。这使它成为测量和自动化系统的高性能、低成本运载平台。这些系统可用于诸如制造测试、军事和航空、机器监控、汽车生产及工业测试等各种领域中。

一般而言，传统仪器的同步功能通常很难做到，因此要保证仪器之间必要的定时精度很不容易的。在RFID 测试中，通讯过程通常在毫秒量级的时间内即完成，这就要求我们的测试系统在发送指令和接收应答之间建立可靠的高速同步性能。借助PXI 机箱提供的10MHz 同步时钟，使信号发生模块和信号分析模块的集成和同步得以轻松实现。PXI 机箱内部总线、同步时钟的结构原理图如4 所示。

根据测试系统需要，硬件系统设计的总体框图如图5 所示。发送信号的流程是：软件设计—— 总线—— 信号发生器——数模转换——上变频——天线发射；接收信号的流程是：天线接收——下变频——模数转换——总线——软件处理。