深圳市华科检测技术有限公司
rfid及类似产品ce认证介绍
无线射频辨识(radio frequency identification, rfid)产品在目前台湾地区常用或热门的频率为小于135khz、13.56mhz、922~928mhz三种频段,依通讯标准又可分为iso/iec系列、近场通讯(near field communication, nfc)(13.56mhz),及目前相当热门的epcglobal(13.56mhz、860mhz~960mhz)等三种常见的标准,依使用方式又有门禁安全、金融交易、辨识及物流等应用。本文仅就上述之rfid产品所须注意的规范简单介绍,提供厂商在研发或者采购时之参考。
台湾地区电信产品管制之主管机关为交通部电信总局,rfid相关产品须依从「低功率射频电机技术规范」,该法规是参考美国fcc part15之精神,依产品使用频率订定不同规定,例如发射功率,且部分频率会限定于仅某类型通讯产品可使用。而欧洲etsi技术委员会所公告之电信产品管制规定,往往会根据个别电信产品特性及使用频率来制定不同法规,其余才依产品选用的频率来选择适合的一般性法规进行测试,如何选用适当的法规必须参考「erc recommendation70-03」文件。
rfid产品在台湾要符合低功率射频电机技术规范(lp0002);在美国,则要符合fcc part15的规定,按照所使用的频率依从相关章节内容之规定;在欧洲依使用频段分别符合etsi en 300 220(使用25~1000mhz)、etsi en 300 330(使用9khz~30mhz)、etsi en 302 208(使用865~868mhz)、etsi en 300 440(使用1~40ghz)等法规,其中目前热门的epcglobal标准所使用的超高频(uhf)频段,可选用en 302 208来进行认证测试。世界各国都看到rfid所带来的商机,纷纷研拟开放专用频段,与世界潮流接轨,美国早已开放902~928mhz频段,目前国内电信总局在2005年3月也已开放922~928mhz频段予超高频rfid产品使用。
另外,rfid产品也属于电子产品,需通过一般电磁兼容(emc)或安规(safety)之测试,emc的测试主要是分为电磁干扰(emi),即检验产品是否经由辐射方式或电源线发出干扰讯号,以及电磁耐受(ems),即检验产品之抵御干扰讯号的能力;而安规则是检验产品是否会造成燃烧或化学侵蚀等危险,目前大众对于电子产品的安全性要求越来越高,虽然产品在一般动作时不致发生上述危害,但厂商在研发期间仍应注意自身产品可能潜在的安全性问题。且通讯产品在一般使用时,若须距离人体(不包括手部)20公分以内,且功率超过规定值时,还须量测人体电磁波能量之特定吸收比(specific absorption rate, sar),目的是为防止发射电波太强而伤害人体,减轻大众对于电磁波安全之疑虑。还有目前很热门的废电子电机设备(weee)及电子电机设备中危害物质禁用(rohs)两项指令,虽然是欧盟发起的相关要求,但各国为维系欧洲市场,也开始辅导厂商遵守这两项指令,以免形成贸易障碍进而减弱电子业者竞争力。
测试13.56mhz与135khz以下rfid产品
以下就已在使用的13.56mhz与小于135khz之rfid产品国内测试法规与方法做介绍,而美国fcc之规定,包括13.56mhz与小于135khz频段,均与台湾大同小异。
规定量测范围辐射
小于135khz之rfid产品之辐射发射须符合低功率射频电机技术规范2.7节与2.8节之规定,量测范围至10倍之中心频率;而使用13.56mhz之rfid产品,除2.7节与2.8节规定外,其主波发射于距30公尺处量测所得之电场强度不得超过10mv/m。此部分测试一般于开放测试场地(oats)或电波暗室(chamber)内进行量测。
主波频率维持±0.01%内
采用13.56mhz的rfid产品,其频率容许差值应维持在主波频率之±0.01%以内,参考值为于20℃且正常供电的量测值,测试条件为:
?在正常供应电压下,温度在-20~50℃间变化。
?在20℃下,供应电压在额定值的±15%内变化,以电池供电之产品应以新电池测试。
此项测试一般可以在可调整温度的温柜里进行,将待测物置于温柜内,以直接传导或辐射方式观察主波频率于各种非常态工作环境下,都不可漂移超过0.01%。
电信总局也在「低功率射频电机技术规范」中研拟新章节,4.8节开放922~928mhz供超高频rfid产品使用,其内容定义rfid器材系指采用跳频系统(frequency hopping system)或数字调变技术(digital modulation techniques),提供射频识别用途之器材,其操作频率范围为922~928mhz,但被动式标签(passive tag)则不适用本节规范。而美国fcc part15.247早已开放902~928mhz、2400~2483.5mhz与5725~5850mhz频段,此章节在过去乃无线局域网络或蓝芽等产品所适用之章节,亦是lp0002第4.8节所参考的对象。以下节录lp0002较重要之规定,详细条文请参考「低功率射频电机技术规范」与fcc part15.247之内容。
依设置场所限制功率
器材设置场所及其峰值输出功率限制值如下:
?设置于室内或特殊场所者:大峰值输出功率1瓦(含)以下。其中特殊场所系为某特定、封闭,且管制人员进出之专属区域(不限室内或室外)场所。
?设置于室外者:大峰值输出功率0.5瓦(含)以下。
?若其发射天线之方向性增益超过6dbi,应依所超过之db数降低峰值输出功率;亦即假设天线之方向性增益若为8dbi,则大可允许之峰值输出功率便要降低2db。
发射功率衰减20db
使用频带范围外之任意100khz内,rfid产品所产生的射频功率相较于使用频带范围中包含高所需功率之100khz内的射频功率,须衰减20db,以射频传导或发射方式测量。此外,落于第2.7节禁用频段之辐射发射,应符合第2.8节之规定;亦即使用922~928mhz频带外之噪声或谐波须符合第2.8节之规定,或较主波大发射功率衰减20db。
依频宽选择跳频频道
载波频率之频道间隔应至少25khz,或跳频频道之20db频宽,两者取较宽者,且系统之跳频频道应依虚拟随机数排列,在各频率之跳频频道上跳跃,每一发射机必须均等使用每一频率。当20db频宽小于或等于250khz时,须使用至少12个(含)跳频频道,当20db频宽大于250khz者,须使用至少6个(含)跳频频道,但20db频宽不得大于500khz。另外,在使用跳频系统方面,其每一载波频率在周期(跳频频道数乘以0.4秒)内,任一频率每次出现占用之平均时间不得超过0.4秒。
规定数字调变技术使用频带范围
数字调变技术系统在6db频宽至少应有500khz,在使用频带范围之任意3khz频宽内,于天线端之峰值发射电功率密度,在任意期间内皆不得大于8dbm。
操作复合系统跳频功能
复合系统之跳频操作,当关闭直接序列或数字调变作业时,其每一载波频率在周期(跳频频道数乘以0.4秒)内,所占用之平均时间不得超过0.4秒,反之关闭跳频功能之复合系统且以数字调变技术作业时,应符合前述在使用频带范围之任意3khz频宽内,于天线端所量测到之峰值发射电功率密度,在任意期间内皆不得大于8dbm之规定。
测试条件分为温度与电压
而有关etsi en 302 208(使用865~868mhz)之规定,其限制读取器发射讯号强度在某些频道大为2w(e.r.p.),各频道大之频宽为200khz。此外,该法规还规定须经严苛环境测试(extreme test),在测试中产品特性不可改变致超过限制值。
而其测试条件分为温度与电压变化,温度变化一般为-20~55℃间,若产品使用场合受到限制,还可放宽测试条件;在电压变化方面,若产品使用交流电源,须测试±10%之变化;若产品使用铅酸电池,须分别测试正常电压值之1.3倍及0.9倍,而若使用gel-cell type电池,须分别测试正常电压值之1.15倍及0.85倍;使用干电池(leclanch)或锂电池须分别测试正常电压值至正常电压值之0.85倍;使用镍镉电池须分别测试正常电压值至正常电压值之0.9倍;其它种类之电池则由厂商自行宣告。
en 302 208之规定包括读取器与标签,其中读取器还分为发射机与接收机部分,美国与台湾在接收机部分要求符合一般emi规定,以下仅节录较重要章节,详细条文请参考en 302 208内容。
发射机
?频率偏差:与正常使用条件相比,严苛测试条件之频率偏差不得超过±20ppm。
?频率稳定度:与正常使用条件相比,当供给电压持续下调至0v时,其频率稳定度不得超过±20ppm。此规定仅限定使用电池之产品,且须以无调变之载波进行量测。
?有效辐射功率:依频带划分(图1)。
?频谱屏蔽:单一频道(fc)之发射强度不得超过如图2之屏蔽,以免干扰邻近频道。
?非必要之发射:发射机不必要之发射(表1)。
接收机
?听取模式:有接收机位准(receiver threshold)量测小可接收位准、隔绝特性(blocking or de-sensitisation)抵抗干扰讯号的能力,及听取时间等项目。
?讲话模式:有邻频道选择性(adjacent sub-band selectivity)抵抗相邻频道之rfid讯号干扰、隔绝特性(blocking or desensitisation),及非必要之发射,限制值如表2。
标签
?仅须量测是否辐射能量到使用频道外(图3),在862mhz外须降至-54dbm以下。
此法规包括一般通讯产品所常见的测试规定,只要配合频谱分析仪、温柜与电源供应器即可量测。另外也将抗噪声干扰规定纳入,须使用讯号产生器或另一台rfid读取器来发射其它频道的干扰讯号,来测试待测读取器是否能选择正确的频道或卷标。测试场地可在开放测试场地或电波暗室内进行量测。
etsi en 300 330制定有关使用9khz~30mhz频段的短距离无线通讯产品之规定,同样有分成发射与接收两部份。在发射机方面,距离10m之主波辐射磁场强度限制值为60dbua/m,非必要之发射依频率有不同限制值,而发射频宽亦有限制;在接收机方面,主要量测项目为邻频道选择性、隔绝特性,及非必要之发射。本规范并无规定标签测试,但在测试读取器时,标签须一同测试。
部份测试亦须量测正常条件(正常供电、室温下)与严苛条件(变电压、多-20~55℃变温),皆不可逾越限制值。
有关欧盟各国的频率分配、发射功率与频带,可参考erc recommendation 70-03文件,此文件会依etsi所制定的标准或各国主管机构的法令而更新,内容包括各国开放频率及适用之标准法规等。此文件也是进入欧洲市场,必参考的一份文件。
所有电子产品均须符合电磁兼容(emc)的一般规定,电磁兼容又分为电磁干扰(emi)与电磁耐受(ems),台湾和美国仅要求emi,而欧盟另外还要求必须符合ems之规定。
emi包括辐射干扰(re)与电源传导干扰(ce),ce仅在产品使用市电时(含电源线)才须要量测,若仅使用电池供电则不须测试。
rfid产品所须符合的电源传导干扰的限制如表1所示,其包括准峰值与平均值的限制,两者相差10db。一般的emi测试接收器(test receiver)会包括准峰值(quasi-peak, qp)检波器与平均值(average, avg)检波器,来量测qp与avg值。准峰值检波器的输出电压会依被测讯号的脉冲速率而变化,若某频率的讯号在一段时间内重复出现率较高,便会得到较高之量测值。
辐射干扰之一般限制如表2,一般均在符合国际无线干扰特别委员会(cispr)规定的正规化场地衰减(nsa)之场地进行量测,其可为开放式场地(oats),即郊区较无其它无线电波干扰之场地;或为电波暗室(chamber),以可吸收反射电波之电波吸收材料布建于一封闭室内之场地,来模拟开放式场地的环境。一般亦使用emi测试接收器配合适当之天线,并考虑待测物辐射电场强度选择适当距离来量测。检测时须将待测物放置于旋转桌上,观察旋转360度与天线升降1~4m的量测值,若待测物为手持式产品时,须分别量测特测物的三个轴向,找出辐射大电场强度之配置方式。
etsi要求符合emi与ems规定
在欧洲方面,有关电信产品的emc规定可参考欧洲电信标准协会(european telecommunications standards institute, etsi)公告的文件。etsi是一个负责制定欧洲电信标准的非营利组织,其所制定的标准亦被很多国家所参考采用,如中国大陆。etsi所公告的文件中有关emc的一般规定为en 301 489-1,内容除emi之规定外(表1、表3),还有ems电磁耐受规定,主要是检测待测物在各种电磁干扰环境下是否能正常动作,测试内容包括:
?辐射耐受性测试(radio frequency electromagnetic field):主要为仿真无线电波、电台讯号对产品之影响。
?静电测试(electrostatic discharge):主要为模拟人体所带静电或手持工具对产品的影响。
?电性快速瞬时干扰耐受测试(fast transients, common mode):本试验目的为验证待测物之电源线,讯号线(控制线)遭受重复出现之快速瞬时脉冲时之耐受程度。
?电磁传导耐受测试(radio frequency, common mode):本试验为验证待测物对射频产生器透过电源线传导之噪声耐受程度。
?电压瞬断变异耐受测试(voltage dips and interruptions):本试验为验证待测物透过电源线仿真电压变化之耐受程度。
?雷击耐受性测试(surges):本试验为针对待测物在操作状态下,电源线或通讯端口承受开关或雷击瞬时之过电压/电流突波之耐受程度。
“rfid及类似产品ce认证介绍”联系方式
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