李 君

（北京東方計(jì)量測(cè)試研究所，北京 100086）

0 引 言

RFID技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)的大概念和個(gè)體間的互認(rèn)互聯(lián)中發(fā)揮了非常重要的作用[1]。不論是技術(shù)含量較高的半有源RFID技術(shù)，還是應(yīng)用范圍廣泛的無(wú)源RFID技術(shù)，在社會(huì)物聯(lián)網(wǎng)業(yè)中都得到了廣泛應(yīng)用。

1 RFID設(shè)備分析

RFID系統(tǒng)主要由計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)、電子標(biāo)簽以及讀寫機(jī)具等構(gòu)成，可適用微波、超高頻、高頻以及低頻等國(guó)際上應(yīng)用最廣泛的頻率。

RFID設(shè)備可對(duì)特定的物品或設(shè)備展開(kāi)特征匯總，并對(duì)特征編碼進(jìn)行信息化處理，利用標(biāo)牌、標(biāo)簽等方式，實(shí)現(xiàn)與設(shè)備的連接，然后在規(guī)劃好的區(qū)域內(nèi)布置特征編碼的識(shí)別器，通過(guò)對(duì)一定頻率載波的加載，將無(wú)線信號(hào)的編碼利用無(wú)線電波發(fā)出。當(dāng)特定物品或設(shè)備的標(biāo)簽進(jìn)入無(wú)線電波工作區(qū)域時(shí)，設(shè)備就會(huì)獲取該信號(hào)，利用二者耦合出的感應(yīng)電流激活相應(yīng)的能量值。由于很多標(biāo)簽是處于激活狀態(tài)的，在處理和判斷這些數(shù)據(jù)時(shí)，會(huì)將數(shù)據(jù)傳輸至整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，并利用后臺(tái)系統(tǒng)完成處理，從而完成處理假定與管理操作[2]。在處理數(shù)據(jù)前，需要有反饋處理與權(quán)限判定環(huán)節(jié)，而在處理數(shù)據(jù)時(shí)，要合理判斷數(shù)據(jù)，即是要加密處理數(shù)據(jù)。

2 電磁騷擾特性測(cè)試分析

隨著社會(huì)的發(fā)展與科技的不斷進(jìn)步，在人們生活與生產(chǎn)領(lǐng)域中所應(yīng)用的電子與電氣設(shè)備越來(lái)越多，設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生很多無(wú)用或有用的電磁能量，對(duì)其他設(shè)備造成影響，出現(xiàn)電磁干擾問(wèn)題。嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，只要在相對(duì)統(tǒng)一的電磁環(huán)境下放置兩個(gè)以上的電子類元件或電氣類元件，就會(huì)出現(xiàn)電磁干擾，產(chǎn)生電磁兼容性（EMC）問(wèn)題[3]。

電磁兼容性指電子或電氣類裝置在某個(gè)特定的電磁環(huán)境下可以很好地執(zhí)行自身功能的狀態(tài)。此狀態(tài)允許多個(gè)獨(dú)立運(yùn)行的設(shè)備正常工作，同時(shí)還能夠降低彼此間的干擾，實(shí)現(xiàn)兼容運(yùn)行的目的。

當(dāng)前，國(guó)家對(duì)電磁環(huán)境測(cè)試工作的重視程度越來(lái)越高，已制定EMC測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，并以公認(rèn)的極限值作為判斷理論開(kāi)展研究。開(kāi)展預(yù)相容測(cè)試時(shí)，需在確保產(chǎn)品通過(guò)每個(gè)項(xiàng)目的基礎(chǔ)上，以消除電磁干擾為目標(biāo)，提升被測(cè)產(chǎn)品的可信度[4]。

電磁兼容性測(cè)試涉及電磁騷擾和電磁抗擾度。電磁騷擾特性是電磁兼容特性中的一個(gè)重要方面，越來(lái)越受到技術(shù)人員的重視，其主要原因在于：第一，隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，電子元件密集度備受關(guān)注，而眾多電子設(shè)備在相同電磁環(huán)境下運(yùn)行，必然產(chǎn)生電磁騷擾問(wèn)題，造成嚴(yán)重后果；第二，伴隨數(shù)字化電子產(chǎn)品與電氣產(chǎn)品的出現(xiàn)，微型處理器得到廣泛應(yīng)用，出現(xiàn)了較強(qiáng)的電磁騷擾問(wèn)題。

3 測(cè)試方法與應(yīng)用分析

3.1 雜散騷擾分析

雜散騷擾即是被測(cè)設(shè)備在工作狀態(tài)下表現(xiàn)出的無(wú)用信號(hào)功率所產(chǎn)生的電磁騷擾。當(dāng)前，在通訊領(lǐng)域，雜散測(cè)試被公認(rèn)為最關(guān)鍵的測(cè)試項(xiàng)目，世界各個(gè)國(guó)家都有明確的規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)[5]。

（1）測(cè)試環(huán)境：采用五米法暗室，保證受測(cè)設(shè)備能夠正常工作，大氣壓強(qiáng)為101 kPa，溫度為25 ℃，濕度達(dá)40%。

（2）測(cè)試設(shè)備如表1所示。

（3）結(jié)果分析:在正常狀態(tài)下運(yùn)行受測(cè)設(shè)備，按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)布置和測(cè)試裝置，所測(cè)設(shè)備的前端和接收天線應(yīng)保持3 m的距離，受試設(shè)備與接收天線保持等高，以0°～360°的幅度旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)臺(tái)，控制其測(cè)量頻率在30 MHz～ 6 GHz。

表1 設(shè)備測(cè)試結(jié)果圖

3.2 GSM手機(jī)抗擾度測(cè)試分析

手機(jī)與人們生活和生產(chǎn)有著異常密切的聯(lián)系。手機(jī)工作特性中包含手機(jī)抗干擾能力，測(cè)試分析手機(jī)的抗干擾性意義重大[6]。

在中國(guó)，手機(jī)相關(guān)業(yè)務(wù)開(kāi)展較早，GSM設(shè)備有著非常大的用戶基數(shù)，GSM系統(tǒng)應(yīng)用廣泛。隨著臺(tái)站和承建機(jī)房等建設(shè)水平的日益成熟，電磁騷擾問(wèn)題越來(lái)越突出。

在實(shí)驗(yàn)室中參照手機(jī)電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的等級(jí)與方法進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)對(duì)比表如表2所示。

表2 試驗(yàn)對(duì)比表

試驗(yàn)操作要點(diǎn)如下：

（1）GSM手機(jī)的試驗(yàn)等級(jí)控制在2級(jí)范圍以內(nèi)，即控制在3 V/m；（2）通過(guò)80%的幅度調(diào)制，確保騷擾源傳輸1 kHz的音頻信號(hào)；（3）在確保低于上一個(gè)頻率1%的狀態(tài)下，掃描80 MHz～1 GHz頻段；（4）將免測(cè)頻段排除后，需要在80 MHz～2 GHz的頻率范圍內(nèi)控制試驗(yàn)；（5）確保在試驗(yàn)開(kāi)始前在0.8 m高的標(biāo)準(zhǔn)絕緣試驗(yàn)臺(tái)上放置被測(cè)手機(jī)；（6）測(cè)試手機(jī)安設(shè)的連接線，在磁場(chǎng)內(nèi)暴露的距離需低于1 m；（7）盡管能夠?qū)⒄瓗?yīng)忽略，但在測(cè)試報(bào)告中需要詳細(xì)記錄窄帶效應(yīng)。

在測(cè)試完畢后需要判斷其性能，在試驗(yàn)的過(guò)程中，需要確保被測(cè)試的設(shè)備一直保持聯(lián)系，并且維持在通信狀態(tài)[7]。首先，在數(shù)據(jù)傳輸模式下控制被測(cè)樣品時(shí)，若以BER為判斷條件，測(cè)試序列需要低于0.001，若以BLER為判斷條件，測(cè)試序列需要低于0.01；其次，若在語(yǔ)音模式下控制被測(cè)樣品，需確保下行語(yǔ)音輸出電平與上行語(yǔ)音輸出電平的數(shù)值均低于35 dB；最后，在試驗(yàn)結(jié)束后，應(yīng)確保正常運(yùn)行EUT,不丟失存儲(chǔ)數(shù)據(jù)且不喪失用戶控制功能，并建立通信關(guān)系。

3.3 RFID讀寫器雜散騷擾測(cè)試

RFID閱讀器即為RFID讀寫器，與RFID設(shè)備的運(yùn)行聯(lián)系密切，主要采用無(wú)線視頻識(shí)別方法自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)的電子集成系統(tǒng)。

在測(cè)試期間，RFID讀寫器主要發(fā)揮反饋改寫功能與識(shí)別功能，與設(shè)備的整體工作狀態(tài)有著非常密切的聯(lián)系。系統(tǒng)檢測(cè)圖如圖1所示。

3.4 RFID設(shè)備干擾GSM手機(jī)

利用遠(yuǎn)程控制，將RFID讀寫器設(shè)置為最大發(fā)射功率工作狀態(tài)[8]，并以定額發(fā)射功率的方式運(yùn)行RFID讀寫器。最接近GSM900工作信道頻率的是第20信道頻率924.875 MHz。RFID讀寫器與GSM90手機(jī)的距離為3 m，可調(diào)整CMU200手機(jī)綜合測(cè)試儀器發(fā)射功率，進(jìn)而控制手機(jī)運(yùn)行信號(hào)。在分析基本的雜散強(qiáng)度情況后，發(fā)現(xiàn)在930～960 MHz狀態(tài)下運(yùn)行的手機(jī)接收天線系數(shù)為29.78 dB。

圖1 RFID系統(tǒng)檢測(cè)圖

盡管手機(jī)信號(hào)接收情況顯著惡化，但依然超出9 dB的載干比，并未影響到正常通信。同樣，在手機(jī)和RFID天線的距離控制在10 m和5 m時(shí)，會(huì)出現(xiàn)-108 dBm/200 kHz和-99 dBm/200 kHz的手機(jī)雜散功率，同樣不會(huì)影響到手機(jī)的正常通訊。分析上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，在完成連續(xù)性的清點(diǎn)操作后，EIRP30dBm可控制一體化天線釋放出的最大功率，手機(jī)可以和基站保持正常的通信關(guān)系[9-10]。

4 結(jié) 論

RFID設(shè)備終端工作點(diǎn)比受擾設(shè)備的靈敏度要高出很多，但在UHF頻段內(nèi)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用時(shí)，只需雙方維持理想的距離，并合理設(shè)置天線反向參數(shù)，便可解決RFID設(shè)備對(duì)其產(chǎn)生的電磁騷擾問(wèn)題。