NFC(Near Field Communication,近场通信)技术在消费类电子产品和电子标签等方面被越来越广泛的采用。典型的应用场景有使用公交一卡通进行公交刷卡、地铁闸机刷卡,使用Apple Pay、Mi Pay进行消费等。因NFC技术具有响应速度快、安全性高、制作成本低等优点,现在已经被许多手机厂商所采用了。NFC技术与移动互联网技术的结合带来了巨大的移动支付需求,推动了 NFC技术在全球支付领域的广泛应用和迅速发展。但是,当前市场上流通的NFC标签形式众多、参数不统一,手机厂商生产技术各异、技术标准不统一,这些原因造成了采用NFC技术的产品使用体验不友好,而且因为NFC技术涉及到多产业链、众多硬件厂商等原因,使得NFC技术及相关产品在兼容性方面遇到了巨大挑战。因此,在推出产品之前,通过一个兼容性高的测试仪表对NFC产品进行一致性、兼容性方面的测试,就变得十分必要。国内NFC测试仪表的发展尚属空白,相关测试仪表主要为国外几家大公司所垄断,价格昂贵。因此设计一款兼容性高、操作简单、价格适宜的NFC兼容性测试仪表迫在眉睫。本论文主要围绕实现自适应NFC兼容性测试仪表的关键功能模块开展,研究并实现了以下关键功能模块:调制功能模块、解调功能模块、可调参数设置功能模块和同频时钟提取功能模块。调制功能模块和解调功能模块保证了本测试仪表能够可靠地进行通信;可调参数设置模块使得本测试仪表能够灵活地设置NFC通信中的多项物理参数,比如载波频率、射频场强等;同频载波信号提取模块可以根据射频场上的载波信号生成同频率的稳定信号,该信号被用作为FPGA相关调制、解调时的工作时钟。在研发测试仪表的过程中取得了如下的研究成果和创新点:1.围绕实现测试仪表的调制和解调功能,研究了 ISO/IEC 14443协议中Type B通信方式在接近式耦合设备(PCDs)中的调制和解调的相关内容。基于FPGA技术实现了本测试仪表设备中使用Type B通信方式进行基本调制和解调的功能模块。在调制模块中,通过对基带数据进行校验、NRZ-L编码、添加帧头、添加帧尾、波形映射等,实现了 10%ASK信号调制的功能;在解调模块中,采用包络检波、中值测量和时间检测的方法,成功解调出非接触智能卡回复的信息。调制模块和解调模块的稳定正常工作,保证了 NFC测试仪表和非接触智能卡之间能够可靠地进行通信。2.围绕测试仪表对非接触智能卡等的测试要求展开了相关研究,测试仪表为了兼容尽可能多的非接触智能卡,需要能够实现对射频场的相关物理参数、信号波形参数等的灵活配置。可调参数设置功能模块基于FPGA技术实现了对基带数据速率、射频场强、载波频率、调制系数、包络凹槽的上升沿和下降沿时间参数的灵活设置。FPGA通过 UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter,通用异步收发传输器)接收ARM发送过来的数据,然后对数据进行校验、编码,选择基带数据发送速率等,通过负载调制的方式完成了基带信号的调制。调制功能模块和可调参数设置模块协作,实现了上述可调参数的灵活配置。3.围绕实现测试仪表的解调功能,提出并实现了一种基于FPGA的新型解调方法。该新型解调方法主要使用包络检波、中值判决和时间测量的方式,取代了传统的BPSK解调方案。在解调方案中,包络检波由硬件电路完成;中值判决为FPGA通过滑动窗口的方法实时计算当前一段时间内的包络均值,然后比较包络值与当前均值的大小,最后将副载波转换为0/1的比特流;时间测量为FPGA根据中值判决的结果,判断出相位翻转的位置,从而解调出基带比特流数据。采用此方法成功解调出触智能卡的回复信息,完成了与智能卡的通信过程。4.围绕实现测试仪表的同频载波提取功能,研究了测试仪表中对同频载波信号的使用要求,基于FPGA提出并实现了一种适用于本测试仪表的同频载波生成方法。采用频率计和再次生成载波信号的方式取代了传统的载波同步方法,可以在一定频率范围内稳定快速地生成同频的载波信号。该方法可以在NFC射频天线上没有载波信号(或者载波信号消失之后)时,仍然能够稳定的输出同频率信号。