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文章目录1. 射频监管认证的目的1.1 确保 RF 产品在其预期环境中按预期运行1.2 确保射频产品不会干扰其他电子或射频设备2. 射频认证地区规范3. FCC简介4. FCC认证需要准备的内容5. 射频监管测量会话期间测量以下射频属性6. 调整射频参数6.1 射频功率的设置6.2 晶体校准6.3 天线的匹配网络7. 参考资料1. 射频监管认证的目的
1.1 确保 RF 产品在其预期环境中按预期运行
灵敏度相邻、备用或同信道的选择性阻塞
1.2 确保射频产品不会干扰其他电子或射频设备
传导和辐射功率低于标准限制谐波和杂散发射在一定水平以下占用带宽得到很好的控制频谱功率密度低于限制
2. 射频认证地区规范
国家认证规范美国FCC欧洲CE中国SRRC日本MIC
3. FCC简介
FCC全称是Federal Communications Commission,中文为美国联邦通信委员会。在美国销售的无线通信设备都必须经过联邦通信委员会FCC的认证和批准
FCC的章程是限制电子设备之间的射频干扰FCC不关心设备的性能FCC仅测量待测试设备(DUT/EUT)的辐射能量 以基频传输的射频能量预期辐射 在分配的射频频带之外传输的杂散射频能量意外辐射一旦设备通过了FCC测试设备就会获得FCC授权和唯一的FCC ID。 FCC ID必须写在设备上和设备手册中。FCC 授权就像设备的“法律”射频结构或行为的变化将触发现有授权/证书的类别许可更改甚至需要以新产获取一个新的FC认证。 FCC 将定期检查产品以确保未进行任何更改
4. FCC认证需要准备的内容
待批准设备的生产样品2-3台设备的完整文档结构图(Construction drawing)材料清单(Bill of materials)用户手册提供详细分步说明给测试实验室以便启动产品的射频测试联系 FCC 批准和认可的 RF 认证测试实验室联系指定测试机构以验证射频测试结果并提交给FCC批准
5. 射频监管测量会话期间测量以下射频属性
传导测量(Conducted RF measurement) 针对适用于产品的每个频率在载波进行测试。辐射射频测量(Radiated RF measurement) 针对适用于产品的每个频率在载波进行测试。性能测量(Performance measurement)例如阻塞性能测量 在简单的无线系统上测试。
为了尽可能快速高效的通过射频监管测试推荐做出如下准备
准备一个装有射频端子或有线射频连接的测试产品下载RailTest到产品将UART接口引出 该产品将用于传导和辐射测量准备一个测试产品将产品正常应用程序下载到产品中 该产品将用于性能测量为产品准备一个控制器/配套产品可以使产品进行正常的无线操作 该产品将用于性能测试
预配置模块集、控制器(PC cotroller or gateway)以及如何使用和设置设备进行各种测试应在标准操作过程 (SOP) 中进行描述SOP(Standard Operating Procedure)应当在将模块运送到射频监管机构时与模块一起发送到射频管理机构。 要使用的控制器可以是 Silicon Labs Z-Wave PC 控制器也可以是用于控制产品的网关或控制器。 控制器及它在射频监管测量中的使用方式以第三方(即射频监管测试实验室的测试人员)能够设置的方式对所需的测试序列进行描述。
6. 调整射频参数
关于调整以及调整什么以获得产品的最佳射频性能大多数设置都由协议处理。 但是协议无法预先设置三个设置因为这些设置取决于产品的布局。我们在FCC认证过程中主要调整两个参数。
功率放大器的设置功率放大器输出功率晶体校准射频和系统频率的微调天线的匹配网络
6.1 射频功率的设置
对于每个 Z-Wave 区域允许发射的 RF 功率水平由区域 射频监管机构规定。 RailTest 和 Z-Wave 协议都允许将功率放大器设置为能够传输尽可能多的射频功率并满足射频基波(RF fundamental)和射频谐波(RF harmonics)的要求。 在RailTest中调整传输射频输出功率的设置一旦找到正确的输出功率电平必须在Z-Wave 协议中使用相同的设置。
6.2 晶体校准
晶体校准的目的 晶体振荡器的总公差是三个公差的总和初始公差(Initial tolerance),温度公差(Temperature tolerances),老化公差(Aging tolerances)。校准可以消除初始公差和寄生电容带来的公差。
射频系统对精确的系统频率的需求因为所有接收器系统在接收路径中都有滤波器。 为了消除接收路径中不需要的噪声这些接收器滤波器的带宽必须尽可能窄。 因此设计人员必须确保发射信号的频率变化与接收器滤波器的带宽相匹配。如果发射器频率变化太大接收器滤波器就会开始衰减载波信号。 因此如果发射器和接收器在相同的射频频率/系统频率上对齐则可以实现最好的接收链路只有来自发射器信号的信息通过接收器滤波器。
如果射频系统中的发射器和接收器没有以正确的时钟频率工作并且部件之间的频率差异很大它们就会连接不上或连接质量下降(控制距离显著降低)。这导致客户体验到无线电系统的不良性能。因此必须确保无线电产品的系统频率尽可能准确并符合所使用的无线电协议的规范。
6.3 天线的匹配网络
天线附近的器件会引起天线的失调。即引起高的谐波辐射减少辐射功率和降低灵敏度。为了得到优化的辐射性能需要优化天线的匹配网络。较常用的有π型匹配网络和T型匹配网络。
7. 参考资料
Silicon labs : AN1084 https://github.com/MarkDing/IoT-Developer-Boot-Camp/wiki/RF-Test-Guide
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