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RFID产品认证与测试1

RFID产品认证与测试1

  • 许立颖
  • 2008-01-28
  • 本站原创
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RFID产品认证与测试

无线射频辨识(Radio Frequency Identification, RFID)产品在目前常用频率为小于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。

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:最大峰值输出功率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:最大峰值输出功率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,则最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最高所需功率之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,或较主波最大发射功率衰减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最大为2W(e.r.p.),各频道最大之频宽为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。


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