RFID產品認證與測試(下) 通訊電子產品須遵守一般EMC規定

2006-01-04
所有電子產品均須符合電磁相容(EMC)的一般規定,電磁相容又分為電磁干擾(EMI)與電磁耐受(EMS),台灣和美國僅要求EMI,而歐盟另外還要求必須符合EMS之規定...
所有電子產品均須符合電磁相容(EMC)的一般規定,電磁相容又分為電磁干擾(EMI)與電磁耐受(EMS),台灣和美國僅要求EMI,而歐盟另外還要求必須符合EMS之規定。  

EMI包括輻射干擾(RE)與電源傳導干擾(CE),CE僅在產品使用市電時(含電源線)才須要量測,若僅使用電池供電則不須測試。  

RFID產品所須符合的電源傳導干擾的限制如表1所示,其包括準峰值與平均值的限制,兩者相差10dB。一般的EMI測試接收器(Test Receiver)會包括準峰值(Quasi-peak, QP)檢波器與平均值(Average, AVG)檢波器,來量測QP與AVG值。準峰值檢波器的輸出電壓會依被測訊號的脈衝速率而變化,若某頻率的訊號在一段時間內重複出現率較高,便會得到較高之量測值。  

輻射干擾之一般限制如表2,一般均在符合國際無線干擾特別委員會(CISPR)規定的正規化場地衰減(NSA)之場地進行量測,其可為開放式場地(OATS),即郊區較無其他無線電波干擾之場地;或為電波暗室(Chamber),以可吸收反射電波之電波吸收材料布建於一封閉室內之場地,來模擬開放式場地的環境。一般亦使用EMI測試接收器配合適當之天線,並考慮待測物輻射電場強度選擇適當距離來量測。檢測時須將待測物放置於旋轉桌上,觀察旋轉360度與天線升降1~4m的量測值,若待測物為手持式產品時,須分別量測特測物的三個軸向,找出輻射最大電場強度之配置方式。  

ETSI要求符合EMI與EMS規定  

在歐洲方面,有關電信產品的EMC規定可參考歐洲電信標準協會(European Telecommunications Standards Institute, ETSI)公告的文件。ETSI是一個負責制定歐洲電信標準的非營利組織,其所制定的標準亦被很多國家所參考採用,如中國大陸。ETSI所公告的文件中有關EMC的一般規定為EN 301 489-1,內容除EMI之規定外(表1、表3),還有EMS電磁耐受規定,主要是檢測待測物在各種電磁干擾環境下是否能正常動作,測試內容包括:  

‧輻射耐受性測試(Radio Frequency Electromagnetic Field):主要為模擬無線電波、電台訊號對產品之影響。  

‧靜電測試(Electrostatic Discharge):主要為模擬人體所帶靜電或手持工具對產品的影響。  

‧電性快速暫態干擾耐受測試(Fast Transients, Common Mode):本試驗目的為驗證待測物之電源線,訊號線(控制線)遭受重複出現之快速瞬時脈衝時之耐受程度。  

‧電磁傳導耐受測試(Radio Frequency, Common Mode):本試驗為驗證待測物對射頻產生器透過電源線傳導之雜訊耐受程度。  

‧電壓瞬斷變異耐受測試(Voltage Dips and Interruptions):本試驗為驗證待測物透過電源線模擬電壓變化之耐受程度。  

‧雷擊耐受性測試(Surges):本試驗為針對待測物在操作狀態下,電源線或通訊埠承受開關或雷擊瞬時之過電壓/電流突波之耐受程度。  

以上並非所有測試項目或條件都要執行,須依產品特性並詳細閱讀其執行條件才可決定。並且目前EN 301 489共有26份文件(-1~-26,更新版本可能會有增加),除EN 301 489-1為一般規定外,還依據各類型通訊產品特性,另外訂定25份詳細規範之文件,各文件還會引進其他技術規範,如必須一併測試。  

台灣在射頻通訊產品方面已有優良的設計能力,研發RFID產品對台灣廠商來說並非難事,但往往只注意到功能(Function)與性能(Perfor-mance)是否符合要求,卻抵觸各國無線電信器材管制法規,導致上市日期延遲,常見情形如下:  

‧主波發射電場強度或功率過高,超過法規的限制或使用不被允許的頻帶。  

‧主波以外之諧波或其他不必要之雜訊,其電場強度或功率過高。  

‧不必要雜訊的電場強度或功率過高且落在禁用頻帶或使用頻帶外。  

‧產品不符合EMC之相關規定。  

以上幾點都是工程師設計無線通訊產品時經常忽略的重點,而法規的詳細內容或本文疏漏之處,可到各國電信主管機關網站取得相關文件的最新版本。於研發前即須通盤考量產品的規格,以免造成符合A國法規卻抵觸B國法規的情況,而導致必須重新設計或修改電路。  

通過協定認證及性能測試  

以上所述,即一般所指的型式認證(Regulation Test),屬於各國強制要求檢測的部份,且各國的要求會有所差異。而通訊標準(如NFC、EPCglobal),即屬統一的國際標準,於制定標準(或稱協定)時,便會將各國型式認證之規定考慮在內,舉例來說EPCglobal的GEN2標準使用860MHz~960MHz,即包含各主要國家之開放頻段,但並非符合EPCglobal的產品皆可使用此頻帶,如在台灣讀取器只能使用922MHz~928MHz,但只要標籤能夠對860MHz~960MHz(或部份)的訊號有良好的感應能力,即可應用在全球的物流運輸。但是使用860MHz~960MHz頻帶的並非只有RFID而已,例如台灣GSM系統也在這個頻帶內,此時要分辨彼此,就必須要以通訊協定為之,發射端與接收端雙方都必須以正確的封包格式與內容才會產生相對應的正常動作,否則就會被當成雜訊不予理會。因此測試產品是否符合通訊協定標準就相形重要:  

‧符合性測試(Conformance Testing):通訊協定(Protocol)部份,如射頻介面、封包格式(Packet Format)等。  

‧互通性測試(Interoperability Testing):與其他產品的互通性測試。  

‧性能測試:在模擬環境中測試產品性能。  

以EPCglobal為例,符合性測試通常在指定的認證實驗室,以儀器搭配測試軟體檢驗產品是否符合通訊協定規範,目前是由美國MET Lab負責執行,而互通性測試也可委由MET Lab測試,而通訊業界盛行的插拔大會也是可以利用的方式。  

性能測試一般是由廠商自行測試產品的性能,但因物流應用的特殊性及場地建構不易的關係,EPCglobal也特別在世界各地遴選了幾所性能測試實驗室,在2005年9月中旬正式公告。台灣由EPCglobal Taiwan、工研院、正隆公司、台灣電子檢驗中心所組成之團隊─亞太RFID應用驗測中心(Pacific RFID Performance Solu-tions),成為第一波被EPCglobal所認可的四所驗測中心中,亞洲地區唯一的性能測試實驗室,詳細公告可到EPCglobal網站查詢。這些EPCglobal所指定的性能測試實驗室,主要模擬貼附有符合EPCglobal標準的RFID標籤之貨箱或棧板等,在各種物流倉儲流程中,是否能被RFID讀取器正確讀取。包括在輸送帶(Conveyor)或車載之情況下,以不同速度、不同標籤貼附位置等條件通過RFID讀取器之讀取範圍。廠商可以就自己的貨品進行測試,調整至最佳狀態,如此可確保送交貨物給Wal-Mart時,不致發生讀取失敗之情況。  

NFC目前尚未正式公告其符合性測試的政策,但已有多家廠商推出NFC產品,台灣近端行動交易服務計畫聯盟(Proximity Mobile Transaction Service Alliance, PMTSA)日前也公開徵求消費者,免費提供含NFC晶片的行動電話,在架設悠遊卡系統的場所測試金融交易之應用,此測試方式可視為互通性測試與性能測試的範圍。  

(本文作者為台灣電子檢驗中心副工程師)  

(詳細圖表請見新通訊59期1月號)  

 

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