射频实验指导书(2014-2015)

射频实验指导书1实验一、认识RFID标签（2学时）RFID标签作为直接交由用户使用的产品，需要对它的各种形式有足够的认识。预习内容：射频标签的结构和分类。一、实验目的和意义：1.从应用的角度认识现实生活中的各种RFID标签的存在形式，以便今后能更好设计和使用射频标签技术。2.了解标签的各种协议，并且对标签协议的安全性和唯一性有一个初步的认识。二、实验基本原理与方法：1.原理：标签的封装一般要考虑几个因素。1)标签的保管和形状尺寸；2)标签的天线和芯片的尺寸；3)标签的抗干扰能力；4)标签的安装。2.方法：收集射频标签的实物或图片3.如：校园卡、宾馆客房卡、超市防盗标签等，同学之间互相协作调查射频标签的种类。三、主要仪器设备及耗材：1.身份证识读器、IF4、LH频段阅读器、LF频段阅读器、PC机。2.身份证、各类射频卡。四、实验方案与技术路线（一）、实验方案1.展示实验室中的射频识别设备：阅读器和标签，并记录相关数据；2.由学生到生活中搜集射频识别应用的范例；3.每名同学搜集两枚射频标签，能搜集实物射频标签要搜集实物，不能收集的要用现场照片来搜集，并在照片上加以说明；4.由老师连接射频识别阅读器等设备，演示工作过程，然后知道学生操作，观察射频标签的识读过程。（二）技术路线射频实验指导书21.学生首先要认识射频和原有条码识别之间的区别，从而在生活中哪些领域适合用射频识别技术。2.让学生掌握射频标签外观上与其它识别标签的区别，并且了解射频识读器对不同标签识读。3.识读范围（距离）的问题。由同学拿射频标签由远至近接近识读器注意观察二点：1)第一点身份证识读器读射频卡的距离是否与IF4识读的距离一致。2)第二点IF4射频识读器读卡的距离有多远。4.标签信息存储问题。比较身份证和一般射频卡在识读产生的结果来分析标签上信息的存储的二种情况。1)第一种情况：标签上只含有唯一的识别码，此码不含有任何信息，含有的信息码传到计算机上进行识别。因此，此类标签上所需的存储器较少。例如IF4可读的射频卡、校园一卡通等。2)第二种情况：标签上含有所要表达的文字信息，通过软件直接就可翻译成可读的文字信息。所需的存储器较多。例如身份证。表4.1射频标签参数记录表项目规格/型号结构特点频段电源识读距离应用领域标签1标签2标签3标签4标签5标签6标签7标签8标签9五、实验注意事项1.射频识读器是非常贵重设备，切忌爱护使用。2.射频卡注意勿折。3.试验中注意观察现象射频实验指导书3实验二、阅读器的电路设计与实现（4学时）Protel99SE软件是普遍使用的EDA软件之一，是完成电子电路设计的必要工具软件。一、实验目的和意义：1.熟悉运用Protel99SE进行电子电路设计的常规流程。2.使用Protel99SE软件绘制读写器电路原理图和设计印制读写器电路板。二、实验基本原理与方法：使用Protel99SE软件绘制读写器电路原理图和设计印制读写器电路板。三、主要仪器设备及耗材：PC机四、实验方案与技术路线（一）、Protel99SE的启动1.启动：双击桌面的Protel99SE快捷方式图标。进入Protel99SE的主窗口，如图1-1所示。2.系统参数设置（二）、绘制读写器电路原理图1.创建项目数据库2.设置图纸的大小；3.在工作平面防置读写器电路元件；4.原理图布线；5.编辑与调整；6.存盘。（三）、设计印制读写器电路板1.启动PCB设计编辑器2.设计印刷读写器电路板的形状及尺寸3.使用向导生成读写器电路板4.装入元件封装库：装入常用的三个元件封装库：Advpcb；DCtoDC；GeneralIC。5.元件布局：使用元件自动布局方法。射频实验指导书46.读写器电路板布线：设置工作层、设计规则五、实验注意事项1、创建原理图文件和PCB文件2、原理图文件中，元器件的连接可靠性3、PCB文件中，布线的连接可靠性、过孔和不同布线层的切换4、自动布线的优势和缺陷射频实验指导书5实验三、天线检测板的设计与使用（2学时）在RFID设备中，对于电感耦合方式的射频前端，通过专业的设备，可以检测到天线的空中接口参数，如：示波器等，但专业设备携带不便，操作复杂，因此需要一种易于携带和使用的检测设备，实现该功能。一、实验目的和意义：1.掌握RFID设备中射频前端的工作原理2.熟悉天线检测板的设计流程3.了解天线检测板对于产品检测的意义4.掌握在射频识别系统中，应答器的工作状态的转换过程二、实验基本原理与方法：1.射频前端的天线谐振电路设计原理：并联谐振、串联谐振。2.电感耦合方式的工作原理；3.调整可调电容，观察参数对射频天线磁场的影响三、主要仪器设备及耗材：1.PC机2.天线检测板空板、相关元器件3.HF频段射频读写器4.示波器四、实验方案与技术路线（一）、天线检测板的设计与实现，用Protel99SE软件，完成原理图设计和PCB设计射频实验指导书6印刷电路板版图（二）、焊接、与参数调试：（三）、使用示波器，观察天线磁场的强度，即振幅（四）、观察不同参数对距离的影响1.通过指示灯的状态以及显示亮度，判断RFID读写器射频前端电路的工作状态和参数是否符合要求2.调整电容参数，观察参数对射频天线磁场的影响五、实验注意事项1.注意在天线场内，移动速度要慢2.注意观察，指示灯亮度的改变射频实验指导书7实验四、LF频段天线工作参数的测量（2学时）在RFID中天线是模拟信号的发射端和接收端，天线的性能决定了产品的整体性能。一、实验目的和意义：1.认识RFID读写器的内部结构2.掌握检测设备的使用方法3.了解LF频段的RFID设备中射频前端的参数内容和测试方法4.掌握射频信号的表现形式，从包络信号中，区分数据0和数据1二、实验基本原理与方法：1.射频前端的天线谐振电路设计原理：并联谐振、串联谐振2.电感耦合方式的工作原理；3.选择不同的测试点，分别测量基带信号和模拟信号三、主要仪器设备及耗材：1.PC机2.天线检测板3.LF频段射频读写器4.LF频段射频卡5.示波器四、实验方案与技术路线（一）、观察LF频段RFID读写器的结构1.微处理器2.射频前端3.天线（二）、使用示波器，测量相关的参数和数据，并记录1.基带信号2.模拟信号（三）、观察不同状态下天线磁场信号的编号，并记录相关幅值1.无卡时射频实验指导书82.有卡时五、实验注意事项1.示波器是昂贵的设备，使用时，确保接地良好；2.检测时，注意探头的接地点和测量点不要与其他元器件连点，导致短路；3.天线的材质比较细、脆，注意天线不要折断和损坏射频实验指导书9实验五、射频识别设备的操作与使用（2学时）射频识别技术是继条码技术之后的一项实用技术，克服了条码技术的弊端，特别适用于比较恶劣的环境下实用，尤其在数据安全方面，具有条码不可替代的作用。条码设备种类众多，应用广泛，主要应用于：商业、金融、交通、医疗、畜牧业、食品溯源等，是物联网发展的关键技术之一。本实验重点在于射频识别设备的结构、工作原理与使用。预习内容：射频识别设备的类型、接口类型、各频段的设备的工作原理和特点一、实验目的和意义：1.了解各频段的射频识别设备的内部结构、工作原理。2.熟悉常用的射频识别设备的使用方法。3.掌握不同类型射频识别的设备的特点、使用条件和应用系统二、实验基本原理与方法：1.拆解桌面型射频识别设备，分析内部结构及各组成部分的工作原理。2.通过观察不同类型的射频识别设备（桌面型、数据采集器），了解结构特点、接口形式、应用场合。3.通过操作不同类型的射频识别设备，了解其各自的性能、通讯过程和使用要领。三、主要仪器设备及耗材：1.PC机；2.射频数据采集器；3.桌面型数据采集器；4.各类型射频标签；四、实验方案与技术路线（一）、认识各类型的射频识别设备，对比教材，总结各自的特点，并记录1.各频段桌面型射频识别设备射频实验指导书102.射频数据采集器3.射频标签4.内容包括：(1)规格型号(2)结构特点(3)供电方式(4)接口形式(5)操作形式(6)应用领域(7)局限性(8)协议标准(9)频段(10)防冲突5.推荐数据记录形式表4.1射频读写器参数记录表项目桌面型数据采集器规格/型号结构特点供电方式接口操作方式应用领域局限性（二）、了解射频识别设备的内部结构和工作原理1.拆解桌面型射频读写器2.分析其控制部分和射频部分3.分析各部分功能和工作原理4.拍照或手工记录关键元器件的名称或标识5.推荐数据记录形式表4.2射频读写设备关键元器件记录表序号元件名称功能1.2.3.射频实验指导书114.5.6.7.（三）、识读射频标签（卡），记录相关的操作1.型号2.识读距离3.命令4.结果表4.3射频标签（卡）使用记录表序号项目名称记录1.型号2.读取卡号3.第0扇区密钥第0扇区数据4.第1扇区密钥第1扇区数据5.第2扇区密钥第2扇区数据6.第3扇区密钥第3扇区数据7.第4扇区密钥第4扇区数据8.第5扇区密钥第5扇区数据9.第6扇区密钥第6扇区数据10.第7扇区密钥第7扇区数据11.第8扇区密钥射频实验指导书12第8扇区数据12.第9扇区密钥第9扇区数据13.第10扇区密钥第10扇区数据14.第11扇区密钥第11扇区数据15.第12扇区密钥第12扇区数据16.第13扇区密钥第13扇区数据17.第14扇区密钥第14扇区数据18.第15扇区密钥第15扇区数据五、实验注意事项1.拆解时，禁止零件随意摆放；2.射频识别设备与计算机通讯时，禁止带电插拔；3.观察INLAY标签时，注意芯片不要剥离；