摘要：通过对国内外13.56 MHz频段RFID读写设备频率和发射功率限值的简单介绍入手，主要以案例及实验分析了符合相关法规、RFID标准要求的设备，无论是否通过直连电网电源、均可能导致附近电源线中传导骚扰超过GB9254标准限值的情况，从而得出产品适用GB9254标准时，如带RFID模块，须将有意发射及其谐波去掉后进行符合性判定。关键词：RFID；EMI；发射功率；限值；GB9254； 中图分类号：TN06 文献标识码：B Research about EMI testing of ITE with RFID module LiSi-xiong1, YangYue2 （1. CCIC Southern Electronic Product Testing (Shenzhen)CO.ltd. Shenzhen, 518055,China; 2. HUI ZHOU ENTRY-EXIT INSPECTION AND QUARANTINE Technology Center, Huizhou, 516001, China） Abstract: The limit of radiated power level for RFID in 13.56 MHz frequency band was discussed first. By case and testing mainly, the results showed the conducted emission of ITE with RFID module at AC main terminal may exceed the limit specified in GB9254 whether the EUT was powered by AC source directly or not, even if EUT conformed with relevant regulations and standards for RFID devices, the active emission frequency and its harmonious frequencies should be neglected when ITE with RFID module was tested according to GB9254. Key words: RFID; EMI; radiated power; limit; GB9254; 前段时间，业界遇到一个EMC测试问题：卡片打印机带13.56 MHz频段RFID功能，3C认证检测中，13.56 MHz频点按照GB9254传导骚扰限值看超差了，该如何判定？引发大家热烈讨论，本文在参考了众多相同或不同意见基础上，希望借助于实际案例及实验分析，提出实施意见，能够有助于各方达成共识。 1 RFID的简单介绍 1.1 RFID工作原理 RFID（Radio Frequency Identification）即射频识别，又称无线射频识别，是通过（读写器）发射和接收无线电以识别目标（RFID标签）并进行相关信息读写，无需直接接触。RFID技术应用日益很广，RFID包含两部分：读写器（或阅读器）和RFID标签（或称电子标签，一般指无源标签）。读写器和RFID标签间一般采用半双工方式进行信息通信，读写器同时以无线方式给RFID标签提供能量和工作时序。读写器发出射频信号，RFID标签天线产生感应电流、获得能量，向外发射出加载存储在芯片中的编码信息的无线信号；读写器接收信号后进行解调和解码，中央信息系统进行有关数据处理或发出相应指令到控制操作系统。 1.2 RFID读写设备分类 RFID读写设备根据使用的频率不同，分为低频（30kHz~300kHz）、中高频（3MHz~30MHz）、超高频（300MHz~3GHz）和微波（＞3GHz）四类。 RFID标签分为被动式，半被动式和主动式三类，被动式RFID标签具有价格低廉、体积小、无需电源的优点，目前应用较多的是被动式的。 1.3 13.56 MHz频段RFID 中高频段射频标签的工作频率一般为3MHz~30MHz。典型工作频率为：13.56MHz。感应器不需要线圈进行绕制，可以通过腐蚀或者印刷的方式制作天线，中频标签可做成卡状，典型应用包括：电子车票、电子身份证、电子门禁等，最大的读取距离为1m。 2 13.56 MHz频段RFID读写设备频率和发射功率限制 2.1 国内-国家无委对13.56 MHz频段RFID读写设备无线电发射设备型号核准《微功率(短距离)无线电设备的技术要求》第1部分：通用微功率（短距离）无线电发射设备 C类设备的有关规定为：频率范围：13.553-13.567 MHz 磁场强度：≤42 dBμA/m(准峰值，10米距离；采用自由空间波阻抗进行近似转换，约相当于94 dBμV/m) 杂散辐射：≤9dBμA/m（频段两端偏移140KHz频率范围，10米处，准峰值） 2.2美国法规FCC相关要求表1 美国法规FCC 13.56MHz的频带限值 根据表1，13.553-13.567 MHz的主频场强限值为84.0 dBμV/m（30米处，准峰值）；采用自由空间理想情况进行近似转换，约相当于114 dBμV/m（10米处，准峰值）。 2.3欧盟对13.56 MHz频段RFID读写设备无线电发射设备要求 CE认证根据RTTE指令，采用ETSI EN 300 330-1/2标准，规定13.56 MHz频段RFID读写设备所发射的磁场强度在距设备10米处不大于60 dBμA/m(准峰值)。采用自由空间波阻抗进行近似转换，约相当于112 dBμV/m（10米处，准峰值）。 比较而言，在10米距离处的场强准峰值限值，美国FCC要求较为宽松--为114 dBμV/m，欧盟与美国非常接近--为112 dBμV/m，国内无委稍严格--为94 dBμV/m。等效换算成1米处的场强准峰值限值，国内无委型号核准为123 dBμV/m，美国FCC要求为143 dBμV/m，欧盟为141 dBμV/m。 3 13.56 MHz频段RFID设备检测情况从各方面情况，包括从近年来我们实验室的有关检测结果看，13.56 MHz频段RFID读写设备很容易满足国家无委和美国、欧盟的要求，我们还没有遇到这方面哪一家不符合要求要整改的。我们手上有一款非接触式读卡器，它轻易获得了FCC认证，测试数据、频谱如图1： 图1 RFID读卡器主频及频带测试布置见图2。 图2 RFID读卡器测试布置（1米距离） 4 比照GB9254限值的测试分析 4.1 13.56 MHz频段RFID读写设备可能满足GB9254限值要求上述轻易获得了FCC认证的非接触式读卡器，我们拿它专门做了GB9254实验，辐射完全没有问题-测试曲线中见不到有谐波频点，但传导骚扰测试（见图3）中可以看到，主频（该样品频点读数偏移至13.48MHz附近）在读卡器连续发射下传导骚扰没有超差（N端同，略）。 图3 RFID读卡器传导骚扰测试曲线（L端）该读卡器还有另外的非连续读卡（发射）工作状态，峰值保持曲线与连续发射工作状态一样。图4反映主频13.48MHz附近情况：上部黄线是非连续发射峰值保持曲线，下面绿线是某一时刻的扫频情形。 图4 主频的峰值保持与瞬时扫频对比（非连续工作状态下）非连续发射状态，传导骚扰测试QP值、AV值读数都非常低,远离限值。 4.2 13.56 MHz频段RFID读写设备很可能不满足GB9254限值要求并不是符合发射功率限值的产品都能够符合GB9254限值要求，比如引发本次讨论的案例，很可能是符合发射功率限值的，但13.56 MHz频点按照GB9254传导骚扰限值看超差了。上述获得了FCC认证的非接触式读卡器，它的主频发射功率可以加大84dB(在美国允许)或加大64 dB(在国内允许)。对照图3的传导骚扰测试图，主频发射功率只要加大64 dB，传导骚扰（原本主频QP值读数约为44.95 dBμV）将严重超差。 4.3 RFID设备13.56 MHz主频可能无需通过电源传导、仅通过空间耦合导致邻近电源线中传导骚扰超标我们在进行4.1的实验时注意到，连接人工电源网络（LISN）的待测样品没有通电工作，附近台面的同型号样品工作，从空间耦合也会引起一些骚扰，如图5（其中黄线是最大保持，绿线是瞬间扫描）。 图5 主频的峰值保持与瞬时扫频对比（非连续工作状态下，电源不经LISN供电）比较图4、图5的主频最大值扫描保持，可以发现，空间耦合效应比电源直接与LISN连接的骚扰要低20 dB左右；同时说明：即使不通过直接传导，如果RFID设备发射功率稍大（仍在产品发射功率限值内），13.56 MHz主频完全可能导致附近电源线路中产生超过GB9254限值的骚扰。由于没有现成合适的样品，我们通过以下实验模拟一台带RFID模块的设备，主频13.56 MHz在1米距离处产生的场强为120 dB（μV/m）（符合国内相对严格的无委型号核准要求，即1米处的场强准峰值不大于123 dB（μV/m））。实验步骤： a) 在暗室转台80公分桌子中心位置放置场强探头，不加骚扰信号，场强读数为0；旁边摆放样品，按照传导骚扰要求连接LISN，样品电源开关处于“OFF”状态，进行传导骚扰测试，实测L端传导骚扰曲线如图6（N端同，略）。 图6 L端传导骚扰曲线（读卡器“OFF”状态，且未加外界辐射骚扰） b) 断开接收机、暂停传导骚扰测试；按照辐射抗扰实验方式，发射天线为水平极化，发射13.56 MHz正弦波信号，保持场强计读数为120 dBμV/m；重新进行传导骚扰测试，实测L端传导骚扰曲线及数据如图7 。 图7 L端传导骚扰曲线（读卡器“OFF”状态，施加了水平极化的外界辐射骚扰） c) 断开接收机、暂停传导骚扰测试；暂停发射13.56 MHz信号，改变发射天线极化方向为垂直；发射13.56 MHz正弦波信号，保持场强读数为120 dBμV/m；重新进行传导骚扰测试，实测L端传导骚扰曲线及数据如图8。 d) 实验证明，如果RFID设备发射功率稍大（仍在产品发射功率限值内），13.56 MHz主频完全可能导致附近电源线路中产生超过GB9254限值的骚扰；RFID设备发射功率愈大即愈靠近发射功率限值，非传导方式也确实愈有可能导致邻近电源线中传导骚扰超过GB9254的相应限值。 图8 L端传导骚扰曲线（读卡器“OFF”状态，施加了垂直极化的外界辐射骚扰） 5 结论 5.1 13.56 MHz频段RFID设备，不剔除13.56 MHz主频段，可能不满足GB9254限值要求符合国内无委型号核准要求、或经过FCC认证、CE认证的13.56 MHz频段RFID设备，如果不剔除13.56 MHz主频段，可能不满足GB9254传导骚扰的限值要求；甚至在样品没有直接接入公共电网情况下，仍然可能以非传导方式导致邻近电源线中传导骚扰超过GB9254传导骚扰限值。美欧在相应法规或标准中对有意发射及其谐波都有专门限制。美国FCC法规中，类似于GB9254适用于无意发射设备的是part 15 B，有意发射设备适用part 15 C和或其他条款、不会采用part 15 B。欧盟对于发射设备， 根据RTTE指令，不采用EN55022， 比如13.56 MHz频段RFID设备，采用ETSI EN 300 330-1/2。 5.2 13.56 MHz频段RFID模块，比如在一台卡片打印机中包含的RFID功能（主频13.5MHz左右），不适用GB9254。作为管理，建议除了型号核准，可以考虑采用类似ETSI EN 300 330-1/2的标准。事实上，CISPR22\EN55022\GB9254都有同样的明确说明：按照《国际电信联盟（ITU）无线电规则》，那些主要功能是发射和（或）接收的任何设备（或ITE的一部分）不在本标准的范围内。 5.3 问题回答卡片打印机中包含有一个RFID功能（主频13.5MHz左右），不管传导还是辐射骚扰测试，如确认是RFID工作时的有意发射（主频及其允许的频带、谐波），不在GB9254标准范围内。即剔除该工作频带及其谐波，只考核其它无意发射即可。 如RFID功能不是IT产品的主要功能，产品主要功能适用GB9254标准，测试过程中RFID模块应处于开通状态，只是需要将有意发射（工作频带及其谐波）去掉后进行符合性判定。其它类似IT设备带无线模块的情况，也建议以这种方式处理。 5.4 新问题探讨建议目前网页上可以见到《13.56MHz RFID读写设备规范 GB/T****---**** 》，电磁兼容方面章节内容，完全套用GB9254-1998标准，笔者认为不妥，本文也算是对该文件的不同意见，希望相关方加以探讨。