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1檢測方法
由于simpass卡被完全密封,對其整體電氣參數(shù)L、C、R的測量造成了困難。但到目前為止,對于諧振頻率的測量方法,業(yè)界尚無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。因此在智能卡測量領(lǐng)域,諧振頻率這一參數(shù)的測量還是比較熱門的。通常,諧振頻率的測試主要是通過頻譜儀和網(wǎng)絡(luò)測試儀來進(jìn)行的,測試成本偏高,對測試人員的素質(zhì)也提出了很高的要求,不適用于量產(chǎn)測試。
給出了雙線圈傳感器模型測量電子標(biāo)簽諧振頻率的方法。該方法直觀易懂,不需要太過專業(yè)的儀器,操作簡便,測量的精度也比較高,適合成品批量測試。本文在研究初期,也曾擬定采用文獻(xiàn)[5]的方案。在后期實驗過程中發(fā)現(xiàn),由于該方案采用的是雙線圈傳感器模型,線圈匝數(shù)、線圈邊長、發(fā)射與接收線圈間距、標(biāo)簽與發(fā)射線圈間距離等對測量的結(jié)果都有重要的影響,工藝控制比較困難。文獻(xiàn)[5]在對發(fā)射線圈提供高頻掃頻信號時同步檢測接收線圈峰值電壓,需要在信號檢測抗干擾方面有很好的措施,軟、硬件設(shè)計要求高,尤其在硬件調(diào)試時,困難重重。借鑒文獻(xiàn)[5]掃頻的辦法,本文設(shè)計了如圖2所示的測試結(jié)構(gòu)圖。主要的硬件有SIMpass卡閱讀器、DDS可變信號源、微控制器、卡。閱讀器的位置固定,卡的位置也固定且卡置放在閱讀器正常發(fā)射功率作用范圍的大約中間處,保證閱讀器與卡能正常讀寫數(shù)據(jù)。圖中的虛線圓圈代表卡閱讀器的有效作用范圍。DDS可變信號源受微控制器的控制,可產(chǎn)生最大范圍為20MHz的可變時鐘信號,提供給卡閱讀器。卡閱讀器輸出的射頻信號頻率就受微控制器的控制器。該方案最大的優(yōu)點是克服了文獻(xiàn)[5]接收線圈峰值電壓檢測硬件調(diào)試?yán)щy的弊端。諧振頻率測量流程如圖3所示。
具體過程如下:(1)卡閱讀器以13.56MHz的載波信號頻率讀取卡的信息;讀取成功則進(jìn)入第二步測試,否則直接判斷為壞卡;(2)閱讀器信號頻率從13.56MHz開始以10KHz的步進(jìn)向下偏移掃描,直到不能讀取卡的信息時記錄下此時的頻率fL,(3)卡閱讀器信號頻率從13.56MHz開始以10KHz的步進(jìn)向上偏移掃描,直到不能讀取卡的信息時記錄下此時的頻率fH。對比fL、fH與正常卡的差值,如果超過允許范圍則該卡測試不過關(guān)。反之,則通過測試。
2系統(tǒng)實現(xiàn)
基于諧振頻率測量的SIMpass卡成品質(zhì)量檢測系統(tǒng)框圖如圖4所示,主要由單片機(jī)控制模塊、射頻電路和可變精確時鐘模塊等組成。
2.1RFID讀寫器射頻收發(fā)模塊射頻收發(fā)模塊用于建立與SIMpass卡的無線物理連接通路,完成與卡之間的通訊。射頻收發(fā)模塊負(fù)責(zé)信號的編碼、解碼、調(diào)制和調(diào)解。電路如圖5所示。本文選擇的射頻芯片是FM1702,它是由復(fù)旦微電子股份有限公司設(shè)計的基于IS014443標(biāo)準(zhǔn)的非接觸卡讀卡機(jī)專用芯片,支持13.56MHz頻率下的TypeA非接觸通信協(xié)議,支持多種加密算法,兼容Philips的MFRC500讀卡機(jī)芯片。芯片內(nèi)部高度集成了模擬調(diào)制解調(diào)電路,所以只需最少量的外圍電路即可工作;支持六種接口模式,包含512byte的EEPROM,數(shù)字電路具有TTL/CMOS兩種電壓工作模式。
2.2可變精確時鐘模塊按照前述檢測方法,需要一個調(diào)制頻率可變的卡讀寫器,只要改變FM1702的時鐘頻率即可實現(xiàn)。這個任務(wù)是可變精確時鐘模塊來完成的。本文采用了基于DDS直接數(shù)字頻率合成技術(shù)的方案來設(shè)計可變精確時鐘。該部分的硬件電路如圖6所示。DDS技術(shù)是一種用數(shù)字控制信號的相位增量技術(shù),具有頻率分辨率高,穩(wěn)定性好,可靈活產(chǎn)生多種信號的優(yōu)點。本文采用DDS專用芯片AD9850,參考時鐘頻率60MHz,產(chǎn)生正弦信號,通過低通濾波器后由其內(nèi)部的高速比較器產(chǎn)生同頻率的方波,提供給射頻模塊。AD9850采用28腳SSOP表面封裝形式,AD9850內(nèi)含可編程DDS系統(tǒng)和高速比較器,能實現(xiàn)全數(shù)字編程控制的頻率合成。AD9850支持的時鐘輸入最高為125MHz,頻率控制字的位數(shù)為32位。該方案對于滿足SIMpass卡步進(jìn)10KHz的掃描要求綽綽有余。
3結(jié)束語
利用本文提出的檢測方法對10片樣片(已知質(zhì)量和性能)進(jìn)行測試實驗,固定讀寫距離(小于5mm),逐步改變讀寫器射頻載波中心頻率,記錄能可靠讀取時的頻率范圍。測試結(jié)果如表1所示。Y代表測試通過,N代表未通過測試。實驗結(jié)果是3#、6#不能讀取,7#、8#、10#卡諧振頻率稍大,8#不合格。結(jié)論與樣片實際吻合。測試結(jié)果表明,基于諧振頻率測量的SIMpass卡質(zhì)量檢測方法可行,且易于低成本實現(xiàn)。
作者:吳寧勝 朱荔 蔣志強(qiáng) 單位:浙江商業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 浙江機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院