产品射频认证笔记

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：

1. 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
2. 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
3. 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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