RFID

RFID专题:41 射频指标认证

2022-10-18 11:43:39 明申科技 14

6.2.2射频指标认证

在超高频RFID系统中射频指标认证是对于阅读器的输出射频参数的认证。在现今社会,越来越多的无线设备问世,无线电频率资源的供需矛盾日趋加剧,电磁环境日益复杂,为了保证每个无线产品可以稳定工作且不干扰其它设备,需要对无线电子产品的射频指标进行管理和认证。各个国家和地区有不同的认证机构,其中最常见的是美国的FCC认证,欧盟的CE认证和中国的SRRC认证。

01、FCC认证

FCC全称是Federal Communications Commission,中文为美国联邦通信委员会。于1934年由Communications Act建立,是美国政府的一个独立机构,直接对国会负责。FCC通过控制无线电广播、电视、电信、卫星和电缆来协调国内和国际的通信。涉及美国50多个州、哥伦比亚以及美国所属地区为确保与生命财产有关的无线电和有线通信产品的安全性,FCC的工程技术部(Office of Engineering and Technology)负责委员会的技术支持,同时负责设备认可方面的事务。许多无线电应用产品、通讯产品和数字产品要进入美国市场,都要求FCC的认可。FCC委员会调查和研究产品安全性的各个阶段以找出解决问题的最好方法,同时FCC的职能也包括无线电装置、航空器的检测等等。

根据美国联邦通信法规(CFR Part 47)的相关规定,所有进入美国的电子产品都需要电磁兼容性认证(FCC认证)。所有的超高频RFID阅读器进入美国前都应该进行FCC认证,认证部分为FCC Part 15.247内容。FCC认证的内容与CE和SRRC类似,只是针对频率和杂散的要求略有不同。

向FCC提交的技术报告中,包括了射频输出功率、调制特征、占用带宽、天线端口的杂散发射、杂散辐射场强、频率稳定性和频谱特征等方面的性能指标,FCC法规原则上规定了每种性能指标的限值和测试要求,这里仅对相应的测试方法做简单的介绍。

射频输出功率:按照功率的调节程序,调节馈入到射频放大电路的电压和电流值,使其处于最大额定功率发射状态,并在射频输出端口加上合适的负载,从而测试得到最大射频输出功率。对不同的发射类型,功率调节的方法将会有所不同,在技术报告中应对此作详细说明。

调制特征:对语音调制的通信产品,需测定100-5000Hz频率范围内音频调制电路的频率响应曲线,如果产品使用了音频低通滤波器,还要测定该音频滤波器的频率响应曲线;对采用调制限制处理的产品,需测定在整个调制的频率和信号功率级范围内的调制百分比—输入电压的关系曲线;对采用限制峰值包络功率电路的单边带、独立边带的无线电话发射机,需测定峰值包络输出功率—输入电压之间的关系曲线;其它类型的产品将根据申请的认证类型及相应的法规进行处理。

占用带宽:测量占用带宽时,对采用不同调制方式的产品,测量方法将有所不同,但基本原则是选择典型业务模式下调制信号具有最大幅度的情况来进行测试,并且在报告中对输入的调制信号做详细说明。

天线端口的杂散发射:除了产品有用频点处的射频功率或电压外,还需要对无用的杂散频率进行测量。测量时,可以在天线输出端口加上合适的假天线;谐波和一些比较显著的杂散发射点需要重点关注。

杂散辐射场强:该项测试主要检测产品机壳端口、控制电路模块和电源端口的谐波和一些较显著的杂散发射频点的场强。工作频率低于890MHz的产品,测量需要在开阔场或者电波暗室中进行。对于现场测试,需要对测量现场附近的射频源及明显的反射物体做详细的调查分析与说明。

频率稳定性:需要考查的频率稳定性包括环境温度和输入电压变化时,产品频率确定和稳定电路的频率的变化情况,在特殊情况下,还可能包括产品配用不同的天线或在较大的金属物体附近移动时的频率稳定性。温度变化的范围是-30℃~+50℃,测量的温度间隔不大于10℃。测量每个温度点的频率时,都需要等待足够长的时间以使谐振电路相关的元件达到稳定状态。电压变化的范围是额定工作电压的85%~115%,对依靠电池工作的便携产品,最低电压可以是截止电压。

频谱特征:对杂散发射和辐射场强评估和测量的频谱范围,将依据产品的工作频率来确定。进行频谱特征研究的最低频率可以选择产品实际使用的最低频率点;如果最低频率低于9kHz,则选择9kHz作为研究的最低频率点。最高频率的选择遵循以下原则:(1)对于工作频率在10GHz以下的产品,选择最高基频的10次谐波作为评估的最高频率,如果10次谐波的频率大于40GHz,则选择40GHz作为评估的最高频率。(2)对于工作频率在10GHz和30GHz之间的产品,选择最高基频的5次谐波作为评估的最高频率,如果5次谐波的频率大于100GHz,则选择100GHz作为评估的最高频率。(3)对于工作频率在30GHz以上的产品,选择最高基频的5次谐波作为评估的最高频率,如果5次谐波的频率大于200GHz,则选择200GHz作为评估的最高频率。

对于超高频RFID手持机等设备,还需要增加SAR测试,SAR是Specific Absorption Rate的简称,中文通常称为特殊吸收比率,它衡量多少能量被单位质量人体所吸收,单位为瓦特每千克(W/Kg)。目前世界上对手机辐射SAR的衡量有两种标准,一种是美国FCC采用的标准1.6W/Kg,另一种是欧洲CE采用的标准2.0W/Kg。对于美国标准,其具体含义是指,以6分钟为计时,每公斤人体组织吸收的电磁辐射能量不得超过1.6瓦。

获得FCC认证的产品会获得一个FCC认证证书和一个FCC ID,其商品上需要贴上该标志,如图6-33所示为一个FCC认证标签。


image.png


图6-33FCC认证标签

02、CE认证

CE标识是欧盟法律对产品提出的一种强制性安全标识,它是法语“Conformite Europeenne”(欧洲合格评定)的缩写,凡是符合欧盟指令的基本要求并且经过适宜的符合性评定程序的产品皆可加贴CE标识。

CE认证是欧盟有关安全管控的认证,确保产品最基本的安全保障,即只限于产品不危及人类、动物和货品的安全方面的基本安全要求,而不是一般质量要求,协调指令只规定主要要求,一般指令要求是标准的任务。CE认证管控产品安全,不管控产品质量,CE标识也是一种安全认证标志,产品贴有CE标志,即可进入欧洲市场。

在欧盟市场“CE”标志属强制性认证标志,不论是欧盟内部企业生产的产品,还是其他国家生产的产品,要想在欧盟市场上自由流通,就必须加贴“CE”标志,以表明产品符合欧盟《技术协调与标准化新方法》指令的基本要求。这是欧盟法律对产品提出的一种强制性要求。

CE认证可在欧洲32个经济特区,包含:EU欧盟28个、EFTA、土耳其。产品有了CE标识可在欧洲经济区(EEA)自由流通。具体EU欧盟28个国家名单为:比利时、保加利亚、捷克、丹麦、德国、爱沙尼亚、爱尔兰、希腊、西班牙、法国、克罗地亚、意大利、塞浦路斯、拉脱维亚、立陶宛、卢森堡、匈牙利、马耳他、荷兰、奥地利、波兰、葡萄牙、罗马尼亚、斯洛文尼亚、斯洛伐克、芬兰、瑞典、英国。

不同于中国CCC认证发证统一由CQC发证,CE没有统一的发证机构(所以也没有统一的查询渠道/网站),不同机构颁发的CE证书含金量是不同的。权威国际知名机构如TUV、SGS、ITS等颁发的CE证书市场认可度肯定是更高的,当然价格也比较昂贵,测试标准流程也相对严格,适合高要求的客户选择。有些国外客户也会指定这些大机构出具的报告证书。一般需求的也可以选择国内机构,价格适中,并且国内的机构一般以客户为导向,服务较好,包括预测试、协同整改等支持。一般情况下一款超高频RFID阅读器的认证费用在几千到上万元不等。CE认证办理时间大概为3周左右。

CE认证流程:1、申请公司填写申请表,提供资料,申请表,产品使用说明书和技术文件。2、机构评估CE认证检验标准及CE认证检验项目并报价。3、申请公司确认项目,送样。5、实验室进行产品测试安排及对技术文件审核评估完整性。6、产品测试符合要求后,向申请公司提供产品测试报告或技术构造文件,测试通过后颁发CE证书。7、申请公司签署CE保证自我声明,并在产品上贴附CE标示。

CE认证要准备的技术文件:1、制造商(欧盟授权代表(欧盟授权代理))的名称、地址,产品的名称、型号等;2、产品使用说明书;3、安全设计文件(包括关键结构图,即能反映爬申距离、间隙、绝缘层数和厚度的设计图);4、产品技术条件(或企业标准),建立技术资料;5、产品电器原理图、方框图和线路图等;6、关键元部件或原材料清单(请选用有欧洲认证标志的产品);7、测试报告 (Testing Report);8、欧盟授权认证机构NB出具的相关证书(对于模式A以外的其它模式);9、产品在欧盟境内的注册证书(对于某些产品比如:Class I医疗器械,普通IVD体外诊断医疗器械);10、CE符合声明(DOC)。

超高频RFID的CE认证部分为ETSI EN 302-208-1条款,测试内容与FCC类似,有兴趣的读者可以自行学习。

03、SRRC认证

SRRC是国家无线电管理委员会强制认证要求,自1999年6月1日起,中国信息产业部(Ministry of Information Industry,MII) 强制规定,所有在中国境内销售及使用的无线电组件产品,必须取得无线电型号的核准认证(Radio Type Approval Certification)。

SRMC认证又称SRRC认证,前身为国家无线电管理委员会(State Radio Regulation Committee,SRRC) 的中国国家无线电监测中心(State Radio Monitoring Center,SRMC) 为中国大陆唯一获得授权可测试及认证无线电型号核准规定的机构。中国已针对不同类别的无线电发射设备订定特殊的频率范围,且并非所有频率皆得以在中国合法使用。换句话说,所有在其境内销售或使用的无线电发射设备会规定不同的频率。此外,申请者必须注意某些无线电发射设备的规定范畴,不但要申请「无线电型号核准认证」,同时也必须申请中国强制认证(CCC)及/或进网许可证(MII)的核准。国家无线电监测中心是中华人民共和国信息产业部的直属事业单位,主要承担无线电监测和无线电频谱管理工作,是中国无线电管理的支撑机构。

2007年我国已经发布了对RFID读写设备射频指标进行型号核准测试的技术规范。另外RFID设备的性能测试标准、空中接口协议标准、数据格式标准等都在积极研究、完善当中。对于超高频频段的RFID射频测试,我国目前的参考标准编号是:信部无[2007]205号,《关于发布800/900MHz频段射频识别(RFID)技术应用试行规定的通知》。具体的测试内容和要求如表6-6所示:

表6-6SRRC超高频频段的RFID射频测试内容

技术参数

公布信息
频率范围920.50MHz~924.50MHz
调制方式ASK
天线增益6.0dBi
跳频点数16
载波频率容限≤20×10-6
发射功率(E.R.P.)≤33dBm
邻道功率泄漏比≤-40dB(±1CH)≤-60dB(±2CH)
占用带宽≤250kHz
天线端口杂散发射(最大功率工作状态/待机状态)30MHz~1GHz≤-36dBm/100kHz
1GHz~12.75 GHz≤-30dBm/1MHz
806MHz~821MHz≤-52dBm/100kHz
825MHz~835MHz≤-52dBm/100kHz
851MHz~866MHz≤-52dBm/100kHz
870MHz~880MHz≤-52dBm/100kHz
885MHz~915MHz≤-52dBm/100kHz
930MHz~960MHz≤-52dBm/100kHz
1.7GHz~2.2GHz≤-47dBm/100kHz
30MHz~1GHz≤-57dBm/100kHz
1GHz~12.75 GHz≤-47dBm/100kHz
机箱端口杂散发射30MHz~1GHz≤-36dBm
1GHz-12.75GHz≤-30dBm
电源端口传导发射0.15 MHz~0.50 MHz

66~56 dBμV(准峰值) 56~46(平均值)

0.5 MHz~5 MHz

56 dBμV(准峰值)

46(平均值)

5 MHz~30 MHz

60 dBμV(准峰值)

50(平均值)


驻留时间≤2s

频率范围:市场上主流的阅读器主要工作于中国的920MHz-925MHz频段,只有交通等特殊应用中才使用840MHz-845MHz频段。

载波频率容限:频率容限(亦称频率容差、频率公差、容许频偏),指发射所占频带的中心频率偏离指配频率(或发射的特征频率偏离参考频率)的最大容许偏差。测试的目的为确保阅读器的发射频率准确,功率全部落在指定频带内。

发射功率(E.R.P.):根据国家规定,阅读器的最大输出功率不超过E.R.P 2W,即33dBm。

邻道功率泄漏比:为了控制阅读器工作时对相邻信道及带内信道的干扰,定义相邻信道的功率泄漏能量应在小于工作信道能量40dB以上,相隔信道的功率泄漏能量应在小于工作信道能量60dB以上。

占用带宽:根据协议要求,应小于250kHz。

天线端口杂散发射:目的为控制天线端口输出的其它频点的杂散,减少对其它频带其他电子设备的干扰。该天线端口杂散发射的规范中对于不同频段有不同要求。其中最为苛刻的是对于30MHz~1GHz之内,要求≤-57dBm/100kHz。实际上容易出现问题的点为920MHz到925MHz的二次谐波和三次谐波。

机箱端口杂散发射:确保机箱内的杂散较少辐射到外部,从硬件设计的角度考虑,应在射频电路板上增加屏蔽罩。由于机箱不会连接天线,就算其辐射略大也很难传播出去,因此其在规范中比天线端口杂散发射的要求低很多。

电源端口传导发射:电源端口同样存在低频震荡,影响外部电子设备,因此也有一定的要求。

驻留时间:根据标准和规范要求,每次驻留时间小于等于2秒。

超高频RFID阅读器的认证只需要测试工信部无[2007]205号即可,手持机设备的认证就复杂很多。除超高频RFID测试外,其内部的蓝牙、Wi-Fi、2G、3G、4G的通讯模块和所有制式都要测试一遍。当完成全部测试且符合规范后,会得到一个由工信部无线电管理局下发的测试报告和型号核准证书,如图3-34所示,为笔者在北京无线电管测试的ALH-90XX手持机获得的SRRC认证证书。


image.png


图6-34ALH-90XX SRRC认证证书

在国内RFID阅读器圈有一个很奇怪的现象,凡是在中国销售的国外品牌阅读器,每个型号都获得了SRRC无线电发射设备型号核准证,而国产品牌只有少数公司会去做SRRC认证。相反凡是出口欧洲和美国的国产品牌阅读器,全部通过了CE和FCC认证。虽然无线电管理局有明确要求,所有的超高频RFID阅读器设备都需要进行SRRC认证,但管理起来存在困难,只有遇到投诉时才会去进行执法管理。另外一点还需要注意的是查看供应商在SRRC认证时获得的测试报告。因为许多阅读器供应商的输出功率超标或大功率发射时杂散超标,也可以通过SRRC认证,只不过认证时使用较小的功率,小功率发射时其杂散也会减小。随着RFID技术的普及,越来越多的项目落地,没有通过认证的设备会对周边电子产品产生不小的影响,甚至在多阅读器场景中,几个阅读器互相干扰导致系统崩溃。因此建议大家在项目选型时,优先选择具有SRRC认证的阅读器产品。


首页
产品
新闻
联系