NFC-认证EN300330-的测试介绍

目前手機支付的主流方式為NFC與RFID。其中以NFC技術實現移動支付的模式正得到越來越多的認可。並且，我國相關部門、企業正在加速研究利用NFC技術實現手機支付，幫助中國手機用戶實現手機支付的夢想。中國通信標準化協會基於13.56MHz的NFC技術介面和協定已經草擬完成，正在報批過程中。而工信部與中國人民銀行也將成立聯合工作組，儘快統一標準，確定最終採用何種移動支付方式。NFC英文全稱NearFieldCommunication，近距離無線通訊。是由飛利浦公司發起，由諾基亞、索尼等著名廠商聯合主推的一項無線技術。NFC由非接觸式射頻識別(RFID)及互聯互通技術整合演變而來,在單一晶片上結合感應式讀卡器、感應式卡片和點對點的功能，能在短距離內與相容設備進行識別和資料交換。這項技術最初只是RFID技術和網路技術的簡單合併，現在已經演變成一種短距離無線通訊技術，發展態勢相當迅速。與RFID不同的是，NFC具有雙向連接和識別的特點，工作於13.56MHz頻率範圍，作用距離10釐米左右。NFC技術在ISO18092、ECMA340和ETSITS102190框架下推動標準化，同時也相容應用廣泛的ISO14443Type-A、B以及Felica標準非接觸式智慧卡的基礎架構。NFC晶片裝在手機上，手機就可以實現小額電子支付和讀取其他NFC設備或標籤的資訊。NFC的短距離交互大大簡化整個認證識別過程，使電子設備間互相訪問更直接、更安全和更清楚。通過NFC，電腦、數碼相機、手機、PDA等多個設備之間可以方便快捷地進行無線連接，進而實現資料交換和服務。關於NFC的認證，CE最新標準為ETSIEN300330-1V1.7.1(2010-02)及ETSIEN300330-2V1.5.1(2010-02)。而FCC認證的最新標準為FCCPART15C(2009)本文將主要針對手機中的NFC功能的CE及FCC這兩大認證進行一個詳細的介紹。首先關於CE認證所涉及到的標準是EN300330。這個標準是針對工作在9KHz到25MHz的射頻設備及頻率範圍為9KHz到30MHz的感應回路系統即短距離無線設備。它們可以將符合此條件的設備分為四個產品等級。下表將列出這四個等級的主要描述及要求：產品等級傳輸描述被測天線頻率天線回路面積天線長度（天線最長的部分）是否允許自訂的天線1感應環路傳輸整體天線或者設備專用天線（備註1）9KHz到30MHz小於30平米λ/4（75米/f其中f的單位為MHz）或小於30米，取其中較短者否2感應環路傳輸設備所支援的兩個代表天線（備註2）9KHz到30MHz小於30平米（備註3）λ/4（75米/f其中f的單位為MHz）或小於30米，取其中較短者是（備註3）3定制的，只測試不使用設備的9KHz到大於30平不做要求是有大型環形天線天線而是使用假天線135KHz米4電場傳輸任何天線都可使用9KHz到30MHz不做要求不做要求不做明確要求備註1：如果製造商提供一系列的標準天線用於第一類產品，那麼這些涉及到的天線在測試過程中都要進行驗證。備註2:兩個天線都應符合製造商發佈的設備手冊的規則設計，並應分別具有最大和最小的環路面積。製造商需要聲明兩個天線所具有的最大的磁偶極矩。備註3：定制的天線只允許根據製造商所發佈的設備手冊中的規則來設計。因為NFC資訊是通過頻譜中無線頻率部分的電磁感應耦合方式傳遞，而其是內置於手機之中並且工作頻率為13.56MHz所以我們可以判定其為第一類產品。測試大都需要在正常環境及極端環境之下進行。其中正常環境要求為：標準工作電壓，環境溫度為+15°C到+35°C;氣壓範圍為20％到75％。極端條件溫度按設備的使用可以分為：種類I(一般設備):-20°Cto+55°C種類II(可擕式設備):-10°Cto+55°C種類III(室內使用設備):0°Cto+35°C而關於設備的極端工作電壓，如果設備是使用電池進行供電，如果客戶不做極端使用電壓申明則按電池種類可以分為：鉛酸電池：正常電壓的0.9及1.3倍。鋰電池：正常電壓的0.85及1.3倍。鎳電池：正常電壓的0.9及1.3倍。下面將對EN300330中所需要涉及到測試項進行一個介紹。CE的測試基本上都是從接收機及發射機這兩部分來進行描述的。發射機部分：1.Permittedrangeofoperatingfrequencies（允許的工作頻率範圍）允許的工作頻率範圍是指設備被授權工作的頻率範圍。其範圍要求為9kHz到30MHz。測量設置可用圖1所示的方法進行。如果EUT的信號可以有一個及以上的調製方案，則其每一個調製方案和調製參數都必需進行設置及測試，並且它工作的最大和最小的頻率都應分別測試出並且記錄。測試需要在一般及極端條件下分別進行。2.Limitsfortransmittersintherangefrom9kHzto30MHz（在頻率範圍為9kHz到30MHz的發射機限值）這項測試有兩項內容。一項是最大輻射場強度（H-場）。另一項是射頻載波電流。2.1最大輻射場強度（H-場）頻譜分析儀被測設備圖1:工作頻率範圍測試設置圖資料存儲在發射機天線為整體化天線或專用天線的情況下，在特定測試條件下測試出其在最大場強方向下的輻射強度（H-場）。H-場發射機的輻射強度測量需要在一個開放的測試現場進行。在H-場的測試要求下設備應該在標準距離為10米的間隔下進行測試。H-場的測試是由一個連接閉環回路天線的接收機進行測試。測量頻寬和接收機檢波類型需要符合下表的規定。測試頻率檢波類型接收機測量頻寬頻譜分辨頻寬9KHz≤f150KHz准峰值200Hz300Hz150KHz≤f30MHz准峰值k9KHz10KHz30MHz≤f1GHz准峰值120KHz100KHz注意:對於測試頻寬為6,765MHz≤f6,795MHz和13,553MHz≤f13,567MHz,測試頻寬應分別為200Hz和300Hz.測試限值頻率範圍在10米處的H-field場強限值dBA/m6,765≤f≤6,79513,553≤f≤13,56726,957≤f≤27,28342(備註)備註:頻譜包絡限定,見下圖圖：工作在6.78MHz和13,56MHz條件下的RFID和EAS設備的頻率包絡圖2.2射頻載波電流由於這項測試僅適用於第三類產品。所以並不適合手機的NFC功能，故而省略。3.Limitsforthepermittedrangeofmodulationbandwidth（允許的調製帶寬限值）調製頻寬所允許的範圍必需符合供應商的規定。調製頻寬的頻率範圍包含了以下兩種情況的相關邊帶：1）載波頻率小於135KHz:低於載波功率23DB處為其邊帶。2）載波頻率為135KHz到30MHz：低於載波功率15DB處為其邊帶。由於NFC的工作頻率為13.56MHz，所以其邊帶選擇需要按照第二種方式進行。測試時，除非設備有一個固定的構成一個整體所必需的天線，否則應當使用一個假天線來類比它的天線進行測試。該設備的射頻輸出應通過一個50Ω可變衰減器連接到頻譜分析儀。（衰減器的作用是防止信號功率過大對頻譜分析儀會產生損壞，由於NFC功率很低，所以也可以不用連接衰減器來進行保護）。測試狀態中發射機應當工作在正常的功率或場強下。並且應該在正常條件及極端條件下分別測試。由於NFC工作頻率是13.56MHz所以其調製帶寬限值為13,553MHz到13,567MHz，或者是它的載波頻率的±7.5%即12.543MHz到14.577MHz。兩者中取其較小者，所以NFC的允許的調製帶寬限值為13,553MHz到13,567MHz。4.Transmitterspuriousandout-of-bandemissions（輻射雜散及其帶外騷擾）測試分為兩種方法，一種是傳導測試方法，另外一種是空間輻射測試方法。傳導測試方法僅適用於第三類產品。所以並不適合手機的NFC功能測試，而空間輻射方法適用於任何類別產品。空間輻射的磁場強度測試需在10米的開放場進行。測試使用一個標準的閉合磁場天線進行。測試環境如下圖所示：測試限值：狀態頻率9KHz≤f10MHz頻率10MHz≤f30MHz工作27dBA/mat9kHzdescending3dB/oct-3.5dBA/m空閒5.5dBA/mat9kHzdescending3dB/oct-25dBA/m注：dBμV/m與dBμA/m的轉換方法為：dBμV/m-51.5=dBμA/m5.Effectiveradiatedpower（有效輻射功率）有效輻射功率測試適用於全部產品類別。測試頻率範圍為30MHz-1GHz，測試是在全電波暗室進行，通過360°旋轉樣品來尋找它的最大功率值，並且記錄下來，測試環境如下圖所示：測試限值：狀態47MHzto74MHz87,5MHzto118MHz174MHzto230MHz470MHzto862MHzOtherfrequenciesbetween30MHzto1000MHz工作4nW250nW空閒2nW2nW接收機部分1.Adjacentchannelselectivity-inband（帶內鄰近通道選擇性）此項測試僅適用于接收機為安全型短距離傳輸設備即系統的故障可能會導致個人的生理方面的風險。而NFC是傳播功能型的短距離傳輸設備也就是說當一個運行程式不正常而導致它的功能喪失，但不會構成安全隱患。2.Blockingordesensitization（接收機信號的抗干擾）此項測試適用于安全型及傳播功能型的短距離傳輸設備，但是這一要求並不適用於標籤系統（如射頻識別，防盜竊，存取控制，定位系統）。而NFC功能正是屬於射頻識別系統。所以這項測試也是不適用的。3.Receiverspuriousemissions（接收機雜散騷擾）雜散是指從天線、主機殼和接收機輻射出的騷擾。這項測試不適用於接收機同一個在3米內永遠處於持續發射狀態的發射機相連的這種情況。因為若如此那麼測試將會和處於工作狀態的發射機一起進行，而這種情況其實已經在前面即發射機的雜散已經測試過了，所以無需重複測試。接收機的雜散測試按頻率可分為30MHz以下及30MHz以上兩種情況來進行測試。測試限值：30MHz以下的測試值在10米的測試距離處不能超過下表的H-場值。頻率範圍限值9kHz≤f10MHz5,5dBμA/mat9kHzdescending3dB/oct10MHz≤f30MHz-25dBμA/m30MHz以上的限值見下表：頻率範圍限值30MHz≤f1000MHz2nW以上就是帶NFC功能的手持移動設備欲通過歐盟認證所涉及到的需要測試內容。而關於NFC的FCC認證其所涉及到的測試標準是47CFRPart15(10-1-09Edition)中的15C即有意輻射體的規範要求。測試項目如下表：No.標準章節描述115.207傳導騷擾215.225(a)(b)(c)(d)輻射騷擾315.225(e)頻率穩定性415.215(c)20dB頻寬測試所依據方法ANSIC63.42010。1.ConductedEmission（傳導騷擾）測試限值：Frequencyrange(MHz)ConductedLimit(dBµV)Quasi-peakAverage0.15-0.5066to5656to460.50-556465-306050注：1、在0.15MHz~0.5MHz頻率範圍內，限值隨頻率的對數增加而線性減少。2、如果用准峰值檢波器測得的值不大於用平均值測量所規定的限值，則認為用平均值檢波器測量也能滿足限值的要求。測試設置如下圖所示：EUTLISN80cm80cm40cmReceiverPulseLimiterRFCard2.RadiatedEmission（輻射騷擾）輻射騷擾按頻率範圍可以劃分為：1）測試頻率30MHz(9KHz-30MHz,H-field)的測試。測試依據FCC第15.225章節，測試過程需要讓EUT處在一個最大的發射狀態。測試距離為10米，使用一個距離地面1米的閉合環形