【应用】使用是德InfiniiVision X-Series示波器进行NFC-A和-B的边带测量

NFC-A和NFC-B目标/侦听器设备的负载调制是基于13.56 MHz载波频率(f_C)，其子载波为848 kHz (f_sc)。这将创建一个14.41 MHz的上边带频率(f_usb)和一个12.71 MHz的下边带频率(f_lsb)。虽然通常是在时域使用示波器或单盒NFC测试仪来描述负载调制，但开发NFC器件射频技术模块的工程师往往更喜欢在频域进行负载调制的测量。这是频谱分析仪的自然测量领域，也是大多数射频工程师的测量领域。但是，使用KEYSIGHT InfiniiVision X-Series示波器不仅可以在时域内查看和测量NFC信号，而且还可以在频域内同时进行NFC-A和-B边带测量。这使得时域和频域测量之间互相关。使用示波器进行频域测量的优点之一是，该示波器能够用可选的NFC触发对复杂RF通信序列进行同步采集。另一个优势是“门控”FFT测量。门控FFT测量允许您将频域测量分离到特定的突发子载波产生的负载调制上，以获得更精确的边带测量。

                             边带频率示意图

本应用程序将展示如何正确进行部分NFC-A和NFC-B负载调制,完成一个门控FFT测量,然后用Keysight InfiniiVision X-Series示波器的峰值搜索功能测量NFC边带，子载波以及载波的幅度(功率水平)和频率。

在示波器上捕获并显示NFC通信

捕获和显示NFC侦听器负载调制的一种方法是使用参考轮询天线，例如Keysight的N2116A 3-in-1可编程NFC天线，以及应用轮询器激励来启动与被测侦听器的通信。Keysight的自动NFC测试软件可用于对天线以及一个外部AWG进行编程，以生成适当的轮询器天线激励。Keysight NFC测试软件还设置了示波器来触发和重复捕获特定的NFC通信序列。与NFC单箱测试器相比，使用具有NFC测量功能的示波器的一大优点是，它允许您查看动态NFC通信的重复获取。

另一种方法是使用如图1所示的NFC校准线圈，简单地“嗅出”空气中两个非参考设备(轮询器和侦听器)之间的RF通信。

                                              图1   使用NFC校准线圈嗅出移动电话(轮询器)和标记(侦听器)之间的NFC通信

如果示波器具有NFC触发器选项，那么将会很容易地设置示波器在NFC通信上进行触发。图1展示了一个Keysight示波器在NFC-A轮询设备生成的ALL_REQ命令上重复触发的例子。要了解更多关于在NFC通信中捕获和触发的信息，请参阅在本文末尾的Keysight的应用程序说明，其标题为“NFC设备开启和调试”。

                                                                                        图2 在NFC-A通信上触发

设置边带测量窗口

波器上的FFT测量通常是跨整个采集窗口进行的，在大多数情况下与显示窗口相同。图1所示的例子中,我们触发和捕获的轮询器调制和侦听器负载调制是在50μs / div,采集窗口是500μs(50μs / div X 10 divisions)。对于监听设备上的负载调制的FFT边带测量来说，其采集窗口过长。一种解决方案是简单地放大到特定位置，形成一个更紧的窗口。另一种解决方案是使用示波器的缩放时基和门控FFT功能。图3展示了一个使用示波器的缩放时基的示例，其设置为5μs / div(较低的显示窗口)，和横向定位在响应开始的时候显示侦听设备负载调制的一部分。缩放时基的显示基本上是主时基用户定义部分的一个扩展。

一个门控FFT(我们最终会进行)将只对缩放时基窗口期间获得的数据执行FFT操作。但是我们还没有正确地设置好缩放时基。因此，应该在哪里为一个合适的门控FFT边带测量设置缩放时基？

图3 使用示波器的缩放时基模式来查看NFC-A ASK调制的突发情况

如果您仔细观察NFC-A侦听器的幅移键控(ASK)调制，您将注意到这种调制似乎是突发的。对于NFC-A，在一个或多个这样的突发中调制的最大周期数为8。对于门控FFT边带测量，在这些8周期的突发中，其中一个周期的窗口是缩放窗口的中心(使用位置/延迟旋钮)。注意，如果您要解调捕获的波形(使用示波器的“包络”波形数学函数)并测量其中一个突发中的调制频率，那么它应该大约为848 kHz，即子载波频率(f_SC)。

848kHz的8周期就是9.43us。因此,缩放时基应该设定在943 ns / div(9.43μs / 10 divisions)，水平位置/延迟设置为调制的脉冲中心，使得八周期的调制完全地显示在较低的缩放屏中，如图4所示。注意，大多数其他供应商的示波器是不可能建立一个精确的FFT采集窗口。一旦缩放时基设置正确，就可以执行一些频域边带测量。

图4 8周期调制的窗口

使用门控FFT来显示边带

InfiniiVision X-Series示波器可用于对整个采集记录或门控的(或选择性)部分采集执行FFT操作。如果打开缩放时基模式，并且选择了门控FFT，那么仅在缩放窗口期间对获取的数据执行FFT。图5显示了缩放窗口上的门控FFT测量，FFT显示缩放设置为13.56 MHz的中心频率以及3MHz的频谱宽度。在这幅屏幕图像中，我们可以清楚地看到中心屏幕的载波频率(f_C)和两侧的下边带(f_LSB)和上边带(f_USB)。

使用只有8个周期的NFC-A调制来执行这个FFT操作，FFT的频率分辨率是有限的(较宽的波瓣)。虽然将缩放时基扩大到更大的窗口以提高频率分辨率和精度是一个不错的办法，但侧边带的峰值幅度将会减小，使得精确度降低。如果您将NFC-A调制放大到小于八个周期时，峰值振幅将保持相对平坦和准确，但你会失去频率分辨率(波瓣变得更大，并开始合并)。如果您提高FFT的显示跨度(超过3MHz)，同时将FFT采集窗口精确地保持在943 ns，如果你愿意那么您将能够识别和测量边带的谐波。

图5 在NFC-A负载调制上进行门控FFT测量

载波和边带测量

测量各种频率峰值的振幅和频率的一种方法是使用属于FFT图的示波器的游标(标记)。另一个更自动化的方法是使用示波器的FFT峰值搜索功能。图6展示了自动FFT峰值搜索的测量结果。下方的缩放显示屏顶部的白色三角形显示了示波器发现了三个频率峰值(突刺)，它们位于FFT峰值搜索阈值和偏移设置之内。这三个峰值的振幅和频率都显示在示波器显示屏的右上角的峰值测量窗口中(红色框中高亮显示)。峰值1是下边带(f_LSB)，在12.703 MHz时测量结果为-17.31 dBm。峰值2是载波，在13.542MHz时测量结果为7.515dBm。载波频率与上或下边带频率的差别在于其子载波频率(f_SB)。基于下边带，我们测量到了一个840kHz的子载波频率。

图6 利用该示波器的自动FFT峰值搜索功能来测量边带和载波振幅和频率

图7显示了在NFC-B负载调制上执行门控FFT边带测量的示例。在NFC-B的BPSK调制下，子载波拥有更多的重复周期来进行频域测量。这为我们提供了比NFC-A高得多的频率分辨率，这可以从FFT图中较窄的频率峰值得到证明，同时也更准确地确定了边带、子载波和载波频率。

                                                                           图7 在NFC-B负载调制上执行门控FFT边带测量

总结

当使用具有NFC触发、门控FFT和FFT峰值搜索功能的示波器(如Keysight的InfiniiVision X-Series示波器)时，可以在频域内执行NFC边带测量。在本应用笔记中，我们展示了如何用窗口对NFC-A和NFC-B侦听器(目标)负载调制的重复模式进行操作，执行门控FFT测量，然后测量上下侧边带以及载波的振幅和频率。

要了解更多关于如何进行各种基准时域NFC测量的信息，包括如何解调捕获的波形以执行参数计时测量，请参阅本文档末尾列出的应用程序说明“NFC设备的开启和调试”。

要了解更多基于NFC已发表规范的自动化通过/失败NFC测试，使用Keysight的NFC自动化测试软件以及N2116A可编程的3合1的NFC参考天线(poller-3等效线圈、listener-3等价的线圈和谐振频率测试线圈),参考在本文末尾列出的产品的解决方案的数据手册。

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